短时高温、CO2浓度倍增以及叶片生长阶段对香樟(Cinnamomum camphora)单萜释放和光合生理的影响

摘要

植物挥发性有机化合物(Plant volatile organic compounds，BVOCs)具有重要的生理生态功能，而香樟(Cinnamomum camphora)作为广泛分布于亚热带地区的BVOCs重要释放源，在我国南方地区的城镇园林景观和生态系统中均具有重要地位。为研究香樟叶片不同发育时期单萜排放速率和光合特征，及成熟叶单萜排放、光合生理对高温和大气CO2浓度的响应，本试验分季节测定香樟叶片的光合和单萜排放特征，以及测定成熟香樟叶片单萜排放、光合特征对高温和大气CO2浓度的响应变化规律。结果表明:　　(1)香樟叶片释放的单萜以蒈烯(Careen)和罗勒烯(Ocimene)为主。在本试验的基础状态下(温度28℃，光照强度800μmol·m-2·s-1和CO2浓度400ppm)，净光合速率(Pn）、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)大小规律为成熟叶＞幼龄叶＞衰老叶，总单萜释放速率(E)为幼龄叶＞衰老叶＞成熟叶。　　(2)叶片三个发育阶段的单萜-光响应曲线变化趋势与光合的光响应曲线类似，但受CO2浓度的影响不明显。成熟叶具有最高的初始量子效率（α）、最大净光合速率（Pnmax）、Rubiscom酶最大羧化速率(Vcmax)、光下呼吸速率(Rp)和光饱和点(LSP)，但是幼龄叶的光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd）和响应曲线的曲角系数（θ)最大。衰老叶具有最高的最大电子传递速率(Jmax）和最低Vcmax，因此其Jmax/Vcmax比率为三个阶段最高，意味着衰老叶光能利用率最低，强光下光能过剩，这很可能也是常绿植物冬天利用过剩光能保持一定温度越冬的一个调控机制。　　(3)幼龄叶的最大单萜排放速率(Emax)最大，其次为衰老叶，成熟叶最小。在三个阶段中，成熟叶的表观量子效率(β)和真实量子效率（βT）均是最大，幼龄叶的β最小，但βT却仅次于成熟叶。　　(4)叶片受单一短时高温，Pn随温度上升呈下降趋势，其中48℃短时高温对Pn会造成不可逆伤害;对Tr具有促进作用，但除48℃对Tr造成不可逆伤害外，其余温度对其的影响具可恢复性;43℃、48℃短时高温对Ci具有促进作用，且无不可逆伤害;Gs受短时高温的影响与Pn相似;对叶片的SOD、POD、MDA和叶绿素含量均无显著影响（P＞0.05），但CAT含量随温度增加显著下降(P＜0.05);E随温度增加呈上升趋势，复温后相比处理之前排放水平，38℃、43℃显著上升(P＜0.05)，其他温度处理无显著变化。　　(5)CO2浓度倍增使叶片的Pn、Ci显著上升(P＜0.01)，对Tr、Gs、E无显著影响(P＞0.05)。CO2浓度倍增下，叶片Pn随温度增加呈先升后降趋势，其中48℃处理对Pn造成不可逆伤害;叶片Tr、Gs随温度的变化规律与正常CO2浓度下的变化规律相似，Tr随温度上升逐渐增加，Gs不受影响;Ci在33℃、48℃高温处理下并无显著改变(P＞0.05)，但在38℃、43℃处理下显著下降(P＜0.01），复温后，各温度处理之间都出现显著下降(P＜0.01);CO2浓度倍增下，在33℃、38℃处理下E无显著变化(P＞0.05），而在43℃、48℃处理下E极显著增加(P＜0.01），复温后，与正常CO2浓度环境下的恢复规律相似。　　综上所述，香樟叶片在不同发育阶段可通过调节光电子运输和光合效率调控单萜排放速率，以满足自身生长物质能量需要及应对外界季节性环境变化带来的各类胁迫。香樟成熟叶在面临外界短时高温胁迫、CO2浓度倍增时，其叶绿素含量、MDA含量、抗氧化酶活性基本未受影响，对部分指标的影响也只是暂时的，具有可恢复性，其抵御外界短时高温、CO2浓度倍增的胁迫主要还是通过调节光合效率和单萜排放水平，以应对外界高温和CO2浓度倍增带来的各种胁迫。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究综述

1．2．1 植物在不同生长阶段的生理特征

1．2．2 植物对高温的生理响应

1．2．3 植物对CO2浓度升高的生理响应

1．2．4 CO2和温度对植物生理生化的协同影响

1．2．5 植物VOCs的研究进展

1．2．6 香樟的研究进展

2 香樟幼龄林不同发育阶段叶片的光合特征和单萜释放规律研究

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料选取与处理

2．1．2 光响应测定与曲线拟合

2．1．3 CO2响应测定与曲线拟合

2．1．4 单萜测定与响应曲线拟合

2．1．5 数据的统计分析

2．2 结果与分析

2．2．1 香樟在不同发育阶段基础状态指标分析

2．2．2 光合-光响应曲线模拟结果分析

2．2．3 光合-CO2响应曲线模拟结果分析

2．2．4 单萜的光/CO2响应变化

2．3 讨论

3 香樟叶单萜释放和光合生理对短时高温、CO2浓度倍增的响应

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料选取与处理

3．1．2 实验方法

3．1．3 指标测定

3．1．4 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 短时高温对香樟叶片生理生化的影响

3．2．2 短时高温在CO2浓度倍增下对香樟叶片生理生化的影响

3．3 讨论

3．3．1 短时高温处理对香樟叶片生理特性的影响

3．3．2 短时高温在CO2浓度倍增下对香樟叶片生理特性的影响

4 结论

参考文献

个人简介

致谢