强光照光时间影响玉米光合作用适应的机制

摘要

光强是影响植物光合作用的重要环境因子之一。前人已经对植物光合作用适应强光的机制进行了大量研究，但以往研究主要关注了植物对不同强光的适应，而忽视了强光照光时间的可能影响。实际上，光胁迫至少包括光强和光照时间两个方面，我们推测强光胁迫下照光时间很可能也会明显影响光合作用的适应策略和机制。因此，我们针对这种情况以玉米为材料进行了研究，试图阐述强光不同照光时间对玉米光合作用适应的规律和机制的影响。
　　本实验以弱光（200μmol/m2/s）为背景光，在弱光基础上增加不同时长的强光（1600μmol/m2/s）培养玉米幼苗，并分析了不同处理条件下幼苗的形态、解剖结构、气体交换、叶绿素荧光以及抗氧化酶活性等。结果表明，随着强光照光时间的延长，玉米株高、叶面积、比叶重都有明显增加，但株高和叶片厚度对照光时间的响应更敏感。延长照光时间导致叶片厚度增加，类囊体垛叠程度下降，但单位面积的叶绿素变化幅度较小。伴随强光照光时间延长，光合速率、气孔导度和蒸腾速率均明显增加，气孔限制加剧，但表观量子效率变化较小。强光下延长照光时间，玉米叶片PSII（光系统II）天线转化效率下降，捕获光能中分配到光化学反应的激发能比例减少，而热耗散能力大大加强；同时抗氧化酶活性提高，光抑制程度逐渐降低。
　　基于上述研究，主要结论如下：（1）延长强光照光时间玉米株高和叶片厚度增加较快，而叶面积在照光时间较长时才会有大幅的增加；（2）强光下，提高光合能力、增强热耗散和抗氧化酶活性是玉米适应照光时间延长的重要机制；（3）强光较短的照光时间下，玉米叶片倾向于提高光合能力，把更多的光能分配到光合碳同化；而诱导光破坏防力增强则要求相对更长的强光光照时间。

目录

声明

符 号 说 明

1 前言

1.1 光合作用的重要性

1.2 光环境的复杂性

1.3光合作用对光环境的适应

1.4 科学问题及研究意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2照光时间处理

2.3 形态结构观察

2.4 叶片色素含量测定

2.5 气体交换参数测定

2.6 叶绿素荧光测定

2.7 抗氧化酶活性测定

2.8 统计分析

3 结果与分析

3.1 强光照光时间对玉米形态的影响

3.2 强光照光时间对玉米叶片结构的影响

3.3 强光照光时间对玉米叶绿体色素含量的影响

3.4 强光照光时间对玉米叶片光合功能的影响

3.5 强光照光时间对玉米叶片光抑制和激发能分配的影响

3.6 强光照光时间对玉米叶片抗氧化酶活性的影响

4 讨论

4.1 玉米形态对光照时间的响应

4.2 光照时间影响玉米光合能力和水分利用效率的原因

4.3 光照时间影响玉米光破坏防御机制

4.4 玉米光合作用对强光照光时间的适应

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及成果