UV-B輻射增強與O3脅迫單因子及其復合作用下冬小麥光合能力變化研究.pdf

1、在未來環(huán)境變化背景下,地表O3濃度和UV-B輻射強度均呈持續(xù)增加趨勢,而UV-B和O3對對作物的生長發(fā)育及代謝過程都有強烈的負效應,直接威脅糧食作物的安全。本文在8個完全相同的開項式氣室(OTC)內(nèi)設置了8組試驗處理(CK:對照組,自然大氣UV-B強度及O3濃度；U1:UV-B輻射強度相對CK增加10％～10.9％；U2:UV-B輻射強度相對CK增加18.9％～20.6％；T1:調控O3濃度為100±9 nmol·mol-1；T2:調控

2、O3濃度為150±11 nmol·mol-1；T1+U1:T1與Ul的復合試驗；T1+U2:T1與U2的復合試驗；T2+U1:T2與U1的復合試驗)。在大田OTC試驗的基礎上,借助氣體交換和葉綠素熒光動力學的測量,較為系統(tǒng)地研究了單因子UV—B和O3脅迫及其復合作用對冬小麥的光合作用的影響機制,并就開頂式氣室內(nèi)外不同環(huán)境條件下冬小麥光合特性的差異進行了比較研究。主要結論如下:
　　 (1)單因子UV—B輻射增加和O3脅迫及其復合

3、作用均顯著降低了冬小麥的凈光合速率、最大光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、水分利用效率和半飽和光強等,導致作物的氣體交換能力、最大潛在光合能力和對強光的耐受性顯著下降,但這兩個因子對冬小麥的氣體交換沒有表現(xiàn)出明顯的復合脅迫效應。在復合處理的兩個因素中,O3對作物凈光合速率的下降起了主導作用,而UV—B對作物的氣孔開放和蒸騰作用的調節(jié)起了主導作用；UV-B對氣孔的嚴重抑制作用限制了進入植物體內(nèi)的O3的AOT40累積總量,一定程度上緩解了復合作

4、用的傷害。此外,冬小麥O3損傷的臨界值小于100 nl·L-1,而且短期的中等濃度O3熏氣(100±9nl·L-1)對冬小麥的光合速率無明顯影響,反而會刺激氣孔開放,促進作物蒸騰,從而保護作物光合系統(tǒng)。
　　 (2)UV-B輻射增加和O3脅迫及其復合作用均顯著降低了冬小麥的光合色素含量、原初光能捕獲效率和光合活性,損傷了PS II的光保護機制,促進了光能向調節(jié)性和非調節(jié)性能量耗散方向分配,但更多是向非調節(jié)性能量耗散方面的分配。冬

5、小麥對UV-B和O3脅迫的響應方式有所區(qū)別,單因子O3脅迫對冬小麥Chla的負效應大于Chlb,而UV-B對Chlb的生物合成抑制作用更強；O3傾向于降低PS II的光合活性,而UV-B主要傾向于損傷PS II的光保護機制。UV—B和O3對光系統(tǒng)的能量耗散和光保護機制存在明顯的復合脅迫效應,但復合脅迫的負效應小于兩因子各自負效應的簡單累加。
　　 (3)氣室內(nèi)外環(huán)境條件下冬小麥的凈光合速率無顯著差異,但OTC室壁對自然UV-B輻