鉛脅迫下兩種木本植物葉片PSⅡ光化學(xué)效率特征研究.pdf

1、人類活動的不斷增加使得土壤重金屬污染問題日益突出。植物光合作用受到抑制是重金屬毒害的顯著癥狀。近年來葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為一種快速、簡便、精確且無損傷的新技術(shù)，在植物光合生理生態(tài)及脅迫生理生態(tài)等研究領(lǐng)域得到了較快的普及和廣泛的應(yīng)用。為此，本研究選取亞熱帶地區(qū)常用于山坡造林的兩種木本植物:欒樹（Koelreuteria paniculata）、木荷（Schima superba）作為研究對象，采用室內(nèi)栽培和人工模擬重金屬(Pb)污染土壤的方法

2、:將10g·L的PbCl2溶液400mL摻入每盆盆栽土壤里，每次摻入后的第10天、第35天進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定，然后再進(jìn)行第2次摻入，以此類推，共進(jìn)行3次，研究Pb脅迫下2種木本植物光系統(tǒng)Ⅱ光化學(xué)效率、光能利用、過剩光能耗散等生理指標(biāo)的響應(yīng)。研究結(jié)果將為木本植物篩選和逆境生理生態(tài)學(xué)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)與對照相比，欒樹幼苗PSⅡ有效光化學(xué)量子效率(Fv'/Fm')、PSⅡ效率系數(shù)（Fq'/Fv'）、光合作

3、用活力指數(shù)(Rfd)和PSⅡ最大的或潛在的光化學(xué)效率(Fv/Fm)隨施入次數(shù)的增加呈下降趨勢，但沒有顯著性變化(P＞0.05)。與對照相比，木荷幼苗在Pb第一次施入第35天、第二次施入第10天和第35天光化學(xué)效率顯著下降(P＜0.05)。說明Pb對欒樹幼苗PSⅡ反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率和能量捕捉效率沒有顯著抑制效應(yīng)，而對木荷幼苗PSⅡ反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率和能量捕捉效率有顯著抑制效應(yīng)，即木荷PSⅡ反應(yīng)中心部分失活。
　　(2)與對照

4、相比，欒樹幼苗葉片PSⅡ所吸收的激發(fā)能的各耗散方式所占的比率，即PSⅡ的實際的量子效率(Y(Ⅱ))、非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量參數(shù)(Y(NO))、調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量參數(shù)(Y(NPQ))，隨施入次數(shù)的增加沒有顯著性變化(P＞0.05)。與對照相比，Pb第一次施入第35天、第二次施入第10天和第35天木荷幼苗PSⅡ的Y(Ⅱ)顯著降低，Y(NO)、Y(NPQ)顯著增加(P＜0.05)。說明Pb對欒樹幼苗PSⅡ所吸收的激發(fā)能的各耗散方式所

5、占的比率沒有產(chǎn)生顯著的影響，而木荷幼苗PSⅡ所吸收的激發(fā)能用于PSⅡ反應(yīng)中心電子傳遞的份額減少，而通過能量耗散的份額增加。
　　同樣地，與對照相比，欒樹幼苗光合機(jī)構(gòu)吸收的光能被用于光化學(xué)反應(yīng)的份額(P)和天線熱耗散的份額(D)以及激發(fā)壓（1-qL）隨施入次數(shù)的增加沒有產(chǎn)生顯著變化(P＞0.05)。Pb第一次施入第35天木荷幼苗的P顯著下降， D及1-qL顯著增加，第二次施入第10天和第35天木荷幼苗P顯著下降，1-qL顯著上升(P

6、＜0.05)。說明Pb對欒樹幼苗光合機(jī)構(gòu)吸收光能的利用方式?jīng)]有產(chǎn)生顯著的影響，而木荷幼苗光合機(jī)構(gòu)吸收的光能用于光化學(xué)反應(yīng)的份額降低，而用于天線熱耗散的份額增加，打破了激發(fā)能捕獲和利用之間平衡。
　　(3)與對照相比，欒樹幼苗光化學(xué)淬滅(qL)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)隨施入次數(shù)的累積基本沒有發(fā)生顯著變化(P＞0.05)。Pb第一次施入第35天、第二次施入第10天和第35天，木荷幼苗qL顯著降低，NPQ顯著增加（P＜0.05）。說明P

7、b對欒樹幼苗熒光淬滅沒有產(chǎn)生顯著的影響，而木荷幼苗PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額降低，而以熱的形式耗散掉的份額增加。
　　(4)與對照相比，欒樹和木荷幼苗體內(nèi)的Pb含量隨施入次數(shù)的累積而升高，第一次施入后第10天和第35天、第二次施入后第10天和第35天、第三次施入后第10天和第35天Pb處理組欒樹幼苗的葉片Pb含量是對照組的1、2、2.5、2.7、2.75和3倍。木荷幼苗的葉片Pb含量是對照組的1.78、2.3

8、1、3.85、4.11、4.44和4.33倍。
　　欒樹幼苗莖的Pb含量是對照組的1.39、1.71、2.06、2.21、2.39和2.85倍，木荷幼苗莖的Pb含量是對照組的5.11、8.89、12、12.58、13.79和14.15倍。
　　欒樹幼苗根的Pb含量是對照組的8.78、19.44、23.67、39.87、45和54.42倍，木荷幼苗根的Pb含量是對照組的8.17、9.72、11.02、14.86、20.27和2

9、4.42倍。
　　(5)處理次數(shù)對欒樹光合作用活力指數(shù)（Rfd）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）產(chǎn)生顯著影響，處理次數(shù)與處理天數(shù)的交互作用對Fv'/Fm'、Rfd產(chǎn)生顯著影響。
　　處理次數(shù)對木荷PSⅡ有效光化學(xué)效率（Fv'/Fm'）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）產(chǎn)生顯著影響，處理天數(shù)對Fv/Fm產(chǎn)生顯著影響，處理次數(shù)與處理天數(shù)的交互作用對Fv'/Fm'、Fq'/Fv'、Rfd、Fv/Fm產(chǎn)生顯著影響。
　　

10、欒樹地上部分和地下部分Pb含量與光化學(xué)效率無顯著相關(guān)性。木荷地上部分Pb含量只在第一次施入后第35天，第二次施入后第10天和第35天與光化學(xué)效率呈顯著負(fù)相關(guān)。木荷地下部分Pb含量與光化學(xué)效率無顯著相關(guān)性。
　　綜上所述，累積性Pb施入對欒樹和木荷的光化學(xué)效率產(chǎn)生了一定的影響，通過激發(fā)能和熒光猝滅的分析，欒樹和木荷均能將多余的能量以熱能形式耗散。其中Pb脅迫下木荷光系統(tǒng)Ⅱ光化學(xué)效率抑制程度高于欒樹，這可能與木荷吸收Pb轉(zhuǎn)運到葉片中含