祁连圆柏(Sabina przewalskii Kom.)和青海云杉(Picea crassifolia Kom.)生长在低温、高海拔的生境下,遭受着低温、干旱和高辐射等胁迫,形成一系列的适应机制。本文利用高效液相色谱技术、荧光显微技术和一些常规的生理生化方法,通过对比祁连圆柏和青海云杉叶片、祁连圆柏幼树和老树叶片在冬季和夏季、干旱和湿润地区、高海拔和低海拔地区的色素、抗氧化系统变化特征,探讨这两种常绿植物色素和抗氧化系统变化规律及与生境的关系,阐明常绿木本植物适应高山极端环境的生理生态机制。主要研究结果如下:　　 1.色素的时空特征　　 祁连圆柏和青海云杉花青素含量与温度呈显著负相关,随温度下降明显升高:当海拔低于3100 m时,随海拔上升而降低,当海拔高于3100 m时,随海拔上升而升高；祁连圆柏随干旱加剧而降低；青海云杉随干旱变化趋势不明显。花青素合成途径的酶PAL和UFGT活性表现出了与花青素类似的时空模式:两树种PAL和UFGT酶活性与花青素含量呈极显著正相关,随温度降低而升高,随海拔上升而升高,证实了这两种酶在两种树中对花青素合成起关键作用。从祁连圆柏PAL和UFGT酶的定位来看,在低温下两种酶在上皮活性高,这表明,在低温下花青素通常累积在上皮,进一步说明花青素在两种树中充当了低温信号分子。　　 两种树类黄酮含量在低温、干旱和海拔上升状况下升高,说明类黄酮在两树中不仅抗紫外光,而且抗低温和干旱；紫松果黄素含量随温度下降、海拔上升而升高,随干旱程度加剧而降低；(A+Z)/(V+A+Z)和类胡萝卜素含量变化相似,随温度下降、干旱加剧、海拔上升而增加；叶绿素含量随温度下降、干旱加剧、海拔上升而降低。这些色素的时空模式是祁连圆柏和青海云杉对低温和光适应的表现。　　 除紫松果黄素及叶绿素含量在两种树中大致相等外,祁连圆柏UFGT活性、(A+Z)/(V+A+Z)值、花青素、类黄酮和类胡萝卜素含量高于青海云杉,尤其是UFGT活性祁连圆柏的高于青海云杉的两倍多,这与祁连圆柏分布的海拔更高以及生长在阳坡或半阳坡,面临相对更低的温度、干旱和强光胁迫相一致。　　 老树花青素、类黄酮、类胡萝卜素含量、(A+Z)/(V+A+Z)值高于幼树；UFGT活性幼树高于老树；PAL活性冬季幼树高于老树,夏季老树高于幼树；紫松果黄素含量水平梯度老树高于幼树,海拔梯度除了3000±100 m外,幼树高于老树；叶绿素含量水平梯度老树高于幼树,海拔梯度幼树高于老树。由于UV-B对老叶中光合蛋白RNA的降解较新叶明显,因而紫松果黄素、叶绿素含量及UFGT活性在高海拔区幼树高于老树。祁连圆柏中各要素基本是老树高于幼树的因为为:①相对幼树来说,老树经历了更多的胁迫锻炼以及更长的累积时间；②由于幼树的树高低于老树,导致幼树接受到的光照强度低于老树。　　 2.抗氧化系统的时空特征　　 两树种ASA-GSH循环各组分和Pro含量冬季高于夏季,由西至东变化趋势不明显,随海拔升高而升高,说明两树种ASA-GSH循环与抗冻抗氧化有关,而对干旱响应不明显。Pro和δ13C值随干旱程度加剧而升高,因此δ13C值可反映祁连圆柏和青海云杉生长的环境的干旱程度。　　 祁连圆柏的GR酶活、GSH和Pro含量高于青海云杉；青海云杉的DHAR和APX酶活、ASA和MDA含量高于祁连圆柏。由于GSH生物合成速率明显依赖于光的强度,大量的GSH需要高活性的GR催化合成,因此向阳植物祁连圆柏具有较高的GSH和GR。青海云杉MDA含量较高,其膜脂过氧化程度高,因而需要高的ASA以清除活性氧自由基,同时高活性的APX和DHAR是产生足量ASA所必需的。因此两树种的ASA-GSH循环各组分间存在一定的协同作用,同时抗氧化物增强是适应低温及海拔上升的结果。祁连圆柏生长在较强光、干燥和高海拔的环境下,因此祁连圆柏比青海云杉具有更强的抗逆能力。　　 幼树的APX、DHAR与GR活性高于老树；老树的ASA和GSH含量高于幼树；在海拔梯度上MDA含量幼树低于老树,在水平梯度上夏季幼树低于老树,冬季幼树高于老树。幼树高的氧化酶活性和冬季高的MDA,反映了幼树对环境更敏感以及冬季幼树所受的氧化胁迫更强。在正常情况下,抗氧化酶并不活跃,只有代谢时才发挥它们的潜能,幼树比老树具有更高的APX、DHAR和GR酶活性,说明幼树比老树具有更活跃的代谢能力。老树高的ASA和GSH及冬季低的MDA含量,反映了冬季老树具有较强的抗氧化能力,是老树长期累积的结果。在海拔梯度上,MDA含量幼树低于老树,沿海拔梯度幼树的膜脂过氧化程度低,是由于幼树接受到的光照较弱,产生的自由基相对较少。总之,从色素和抗氧化系统来看,祁连圆柏幼树对海拔梯度变化具有较强的调适能力,这是祁连圆柏能够在祁连山这种极端环境下繁衍的因为。　　 祁连圆柏花青素含量与Rho、VAZ、APX、GR、ASA、GSH显著正相关,色素Rho和VAZ具有抗低温和光保护作用,抗氧化物ASA、GSH、APX和GR的增加是由于低温引起的抗氧化胁迫能力增强,表明祁连圆柏花青素与低温引起的抗氧化性有关。花青素与其它色素和ASA-GSH循环各组分之间存在着共调节,形成了一个抗低温、抗氧化和光保护网络。而青海云杉花青素与其它色素及ASA-GSH循环各组分相关性不显著,说明花青素具有物种依赖性；花青素与Pro和δ13C值相关性较显著,说明花青素在青海云杉中主要起渗透调节作用。　　 与水平梯度相比,沿海拔梯度色素和抗氧化系统中各组分在两树种间差异都显著,尤其是抗氧化系统各指标在两树种间、老幼树间差异都很显著。这是由于环境因子沿海拔梯度的变化要比沿水平梯度快,因此树木生理变化尤其是抗氧化能力沿海拔梯度也比水平梯度快,以适应它们生长的环境。