Page 64 - 《广西植物》2023年第9期

１ ６ １ ２ 广 西 植 物 ４３ 卷
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｗｏ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｅｐｈｅｍｅｒａｌ ｐｌａｎｔｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
Ｍａｌｃｏｌｍｉａ ｓｃｏｒｐｉｏｉｄｅｓ ａｎｄ Ａｒｎｅｂｉａ ｄｅｃｕｍｂｅｎｓꎬ ｔｏ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅｉｒ ｌｉｇｈｔ ｄａｍａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ (２５
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－６０ ℃) ａｎｄ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ (２５ ℃) ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ (８０－４００ μｍｏｌｍ
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ｓ ). Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｖａｌｕｅ ａｔ ４０ ℃ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｒａｐｉｄｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄꎬ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ
ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｎｏｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｉｎ ＰＳⅡ[Ｙ(ＮＯ)] ａｎｄ ＰＳ Ｉ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｓｉｄｅ ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ [Ｙ(ＮＡ)]
ｉｎｃｒｅａｓｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄａｍａｇｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｃｅｐｔｏｒ
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ｔｅｒｍｉｎａｌ. (２) Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｒａｎｇｅ ｏｆ ８０－ ４００ μｍｏｌｍ ｓ ａｎｄ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙꎻ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｐｌａｎｔｓ ｄｅｓｃｅｎｄｅｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｅｎｅｒｇｙ
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ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｉｎ ＰＳⅡ[Ｙ(ＮＰＱ)]ꎬ ａｎｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｒｅａｃｈｅｄ ３２０ μｍｏｌｍ ｓ ꎬ ｔｈｅ ｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
ｆｌｏｗ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙꎬ
ａｃｔｉｖａｔｅ ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｈｏｔｏｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｅｐｈｅｍｅｒａｌ ｐｌａｎｔｓ ｄｅｃｒｅａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ. Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＳ Ｉ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｓｉｄｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｅｐｈｅｍｅｒａｌ ｐｌａｎｔｓꎬ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬ ｐｈｏｔｏｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎꎬ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｔｒｅｓｓ

近年来ꎬ全球气候变暖ꎬ植物生长繁殖受到严 递成分和光合酶(Ｊｏｈｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９８３ꎻ刘彭ꎬ２００７ꎻ齐
重影响ꎮ 有研究者表示ꎬ如果全球平均气温升高 鲁壮ꎬ２００７)ꎮ 另外ꎬＲｅｃｃｈｉａ 等(２０１７) 表示短命植
超过 １.５ ~ ２.５ ℃ ꎬ将会有 ２０％ ~ ３０％的物种面临灭 物有 着 较 高 的 电 子 传 递 速 率 ( ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
绝(郑立平ꎬ２００９)ꎬ这使环境脆弱的荒漠生态系统 ｒａｔｅꎬ ＥＴＲ) 和半饱和光子通量密度ꎻ在胁迫环境
受到了巨大威胁ꎮ 荒漠生态系统生物多样性单 下ꎬ高的 ＰｓｂＳ 蛋白含量和非光化学淬灭机制( ｎｏｎ￣
一ꎬ结构简单ꎬ生境破碎化严重ꎬ导致荒漠化程度 ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇꎬ ＮＰＱ)能够很好地保护光
进一步加剧(Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 短命植物作为荒 合 系 统 ( Ｃｏｒｒｅａ￣ｇａｌｖｉｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻ Ｓｏｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
漠区初夏的主要植被类群ꎬ对控制土壤荒漠化扩 ２０２０)ꎻ高光环境下光系统内天线( ＣＰ４７) 可调节
张ꎬ维持生态系统稳定有着重要作用ꎮ 据统计ꎬ古 其能量分配ꎬ避免光系统损伤( Ｗｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ
尔班通古特沙漠中短命植物种类数量占该地植物 以上研究对短命植物的光合适应性有了很好的解

总数的 ３７.１％ꎬ春季绿色产量占群落产量的 ６０％ 释ꎬ但相对其他非短命植物而言ꎬ短命植物光合作
以上(张立运和陈昌笃ꎬ２００２)ꎮ 因此ꎬ探究短命植 用方面的研究依然很少ꎬ并且不同植物对不同环
物光合生理生态特性ꎬ对荒漠生态环境植被的保 境条 件 的 光 合 适 应 机 制 存 在 差 异ꎬ 卷 果 涩 芥

护与恢复具有重要意义ꎮ (Ｍａｌｃｏｌｍｉａ ｓｃｏｒｐｉｏｉｄｅｓ ) 和 硬 萼 软 紫 草 ( Ａｒｎｅｂｉａ
短命植物是一类利用雪水或春季雨水于每年 ｄｅｃｕｍｂｅｎｓ)作为莫索湾地区的优势短命植物ꎬ其对
３—５ 月迅速完成生活周期ꎬ具有特殊生态型的草 光照和温度的光合特性和光合适应机制尚不清
本植物群体(毛祖美和张佃民ꎬ１９９４)ꎬ在我国新疆 楚ꎮ 因此ꎬ本文可概括其光合特性ꎬ拓宽人们对短

和东北等地多有分布( 杨公甫和赖晓辉ꎬ２０２０)ꎮ 命植物光合适应机制的认识ꎬ为保护和利用短命
常年来短命植物为适应恶劣的荒漠环境ꎬ逐渐缩 植物资源ꎬ恢复荒漠植被提供关键信息ꎮ
短生命周期ꎬ其解剖结构和生理特性也进化出了 本研究以莫索湾地区 ２ 种优势短命植物卷果
独特的适应方式———高光效性( 毛美祖ꎬ１９９２ꎻ司 涩芥和硬萼软紫草为研究对象ꎬ利用叶绿素荧光
雯等ꎬ２０２０)ꎮ 有研究者表示ꎬ短命植物虽属于 Ｃ３ 技术分别对低光处理下不同温度间及恒定常温和
植物ꎬ但叶片具有与 Ｃ４ 植物类似的维管束鞘结 胁迫高温下不同光照间的叶绿素荧光参数进行测
构ꎬ光合速率较其他植物高ꎬ且叶绿体富含电子传 定ꎬ拟探讨:(１) 莫索湾地区 ２ 种优势短命植物在