沙棘属种群和物种对增强UV-B辐射的光合生理生态响应

摘要

由于温室气体的排放，导致平流层臭氧的减少，使直接到达地球表面的紫外线-B(UV-B)辐射(280-320nm)显著增加，进而引发了一系列严重的生态学和生物学后果。在我国西北干旱和半干旱地区，恶劣的气候环境可能会使生长于该地区的植物面临更为严重的生存威胁。同一物种的不同种群或者同一属的不同物种是否对此环境胁迫具有相似或者相异的响应特征?本文以沙棘属作为模式，从中选择分布最广的中国沙棘物种的4个种群及一个亚种作为研究对象，比较种内不同种群之间的光合生理生态差异；选择中国沙棘、肋果沙棘和棱果沙棘3个物种作为代表比较种间光合生理生态差异。沙棘是我国西北大部生态环境治理中用于植被恢复的先锋树种，该研究结果对于将来生态恢复中种源和物种的选择都具有重要意义。本文主要通过田间增强UV-B辐射研究选择类群的光合作用参数、色素含量、紫外吸收物质、抗氧化酶活性等光合生理生态指标。主要结果如下： (1)中国沙棘4个种群及亚种间，增强UV-B辐射都显著降低叶片的光合速率。 (2)同海拔分布的种群(包头和布尔津)，干旱生境下的种群表现出了更强的抗紫外能力；UV-B增强并未对沙棘种群叶片光合色素含量产生显著影响；高海拔沙棘种群(云南沙棘和平凉沙棘)通过加强紫外吸收物质的合成来应对UV-B的胁迫，而低海拔种群在此方面表现出较弱的调节能力；抗氧化酶活性(SOD、APX、CAT)方面，高海拔沙棘种群上升显著。 (3)中国沙棘、棱果沙棘和肋果沙棘物种间，棱果沙棘的光合速率和色素含量的下降幅度高于其他两个种，而且紫外吸收物质含量和抗氧化系统酶活的上升幅度低于其他两个种；高海拔分布的肋果沙棘对增强UV-B辐射的耐受性更强。 通过以上比较，得出如下结论：(1)沙棘属植物在UV-B辐射增强的光合生理生态响应上存在种群内和物种间差异，而且高海拔分布的种群或物种具有较强UV-B抵抗能力；棱果沙棘作为中国沙棘与肋果沙棘的杂交种，并没有出现高抗UV-B辐射的杂种优势：(2)增强UV-B辐射条件下，沙棘属种群和物种间具有相似的响应策略，其光合速率的降低主要是气孔限制引起的；其光合色素的变化不大，生长于高海拔的种群或物种通过增加紫外吸收物质的含量和抗氧化酶活性来抵御UV-B辐射伤害；(3)在同等海拔条件下，分布于干旱或低温生境下的种群或物种具有更强的UV-B抵抗能力。

目录

声明

摘要

1.前言

1.1.地球表面紫外辐射显著增强

1.2.UV-B辐射对植物光合作用的影响

1.3.UV-B辐射对植物紫外吸收物质和生理生化的影响

1.4.植物对UV-B辐射增强的相关适应

1.5.UV-B与其它因子的复合作用

1.6.沙棘属植物资源分布特点

1.7.本论文的研究目的和研究内容

2.材料与方法

2.1.实验区生态环境特点

2.2.实验材料

2.3.实验方法

2.3.1.植物光合作用参数测定

2.3.2.紫外吸收物质含量的测定

2.3.3.色素含量测定

2.3.4.丙二醛和过氧化氢含量测定

2.3.5.抗氧化酶活性测定

2.4.数据处理

3.结果

3.1.增强UV-B辐射对3个种群中国沙棘及亚种云南沙棘光合生理生态的影响

3.1.1.增强UV-B辐射对沙棘光合作用参数的影响

3.1.2.增强UV-B辐射对沙棘过氧化氢含量的影响

3.1.3.增强UV-B辐射60天后对沙棘色素含量与紫外吸收物质含量的影响

3.1.4.增强UV-B辐射60天后对沙棘光合作用特征参数的影响

3.1.5.增强UV-B辐射60天后对抗氧化系统酶活的影响

3.2.增强UV-B辐射对中国沙棘(祁连)、棱果沙棘和肋果沙棘光合生理生态的影响

3.2.1.增强UV-B辐射对三种沙棘光合作用参数的影响

3.2.2.增强UV-B辐射对三种沙棘过氧化氢含量的影响

3.2.3.增强UV-B辐射60天后对三种沙棘色素含量和紫外吸收物质含量的影响

3.2.4.增强U-V-B辐射60天后对三种沙棘光合作用参数的影响

3.2.5.增强UV-B辐射60天后对三种沙棘抗氧化系统酶活的影响

4.讨论

4.1.增强UV-B辐射对中国沙棘4个种群和亚种云南沙棘光合生理生态响应

4.1.1.增强UV-B辐射对中国沙棘种群和亚种间光合作用参数的影响

4.1.2.增强UV-B辐射对中国沙棘种群和亚种间色素含量及紫外吸收物质的影响

4.1.3.增强UV-B对中国沙棘种群和亚种间抗氧化系统的影响

4.2增强UV-B辐射对沙棘属物种(棱果沙棘、中国沙棘和肋果沙棘)光合生理生态响应。

4.2.1.增强UV-B辐射对沙棘属物种光合作用参数的影响

4.2.2.增强UV-B对沙棘属物种光合色素和紫外吸收物质的影响

4.2.3.增强UV-B对沙棘属物种抗氧化系统的影响

5.结论

参考文献

致 谢