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本文对沙地与黄土丘陵区生物结皮层优势藓类植物褶叶青藓(Brachythecium salebrosum)的持水力、光合色素含量、光合速率和叶绿素荧光的日变化、光合作用光响应曲线及脱水与复水处理对其光合速率、呼吸速率、活性氧代谢和渗透调节物质含量的影响进行了研究。结果显示:
1.褶叶青藓生长在山桃林灌木丛下,具有变水植物的生活习性。脱水时,褶叶青藓体内水分含量随脱水而下降。脱水75min内褶叶青藓水分含量迅速下降,脱水75min时比正常降了86.30%,此后水分含量缓慢减小,脱水105min时基本达到稳定状态。复水时,褶叶青藓迅速吸水,复水60min内褶叶青藓体内水分含量恢复的比较快,复水60min时接近于正常水平。
2.褶叶青藓具有阴生植物特点。叶绿素a与叶绿素b比值,为1.78,在弱光条件下捕获光的能力较强,提高了光能的利用效率。光饱和点和光补偿点都比较低。光补偿点、饱和点和暗呼吸速率分别为34.90μmol·m-2·s-1、475.00μmol·m-2·s-1和13.18μmol·kg-1(DW)·s-1。
3.褶叶青藓高温和强光下出现光抑制现象。Pn、qN、ETR与PAR和温度一致,清晨和傍晚低,中午时达到最高值。而Fv/Fm、Fm、Yield和qP清晨和傍晚高,中午光强和温度高时较小。
4.褶叶青藓具有很强的复苏植物特点。脱水时,褶叶青藓ETR、Pn、Fv/Fm、Fm、Yield、qP和呼吸速率都降低,脱水不仅引发光合和呼吸机构的损伤,同时还影响反应有关的酶活性。而复水时大多数指标都很快恢复到正常水平。
5.脱水造成褶叶青藓超氧阴离子的快速生成,造成细胞膜系统的破坏,膜相对电导率增加,引起过氧化产物MDA含量增加。但褶叶青藓可通过酶防御系统和非酶防御系统清除活性氧自由基,保护细胞免遭伤害。随着脱水和胁迫强度的增强,褶叶青藓SOD、POD、CAT活性逐步增强,而其超氧阴离子含量并没有相应增加,反而下降了。抗坏血酸与自由基生成速率间正相关,GSH与自由基生成速率呈负相关,表明AsA和GSH在褶叶青藓脱水过程中清除活性氧自由基方面起重要。作用。相反,褶叶青藓复水过程中细胞膜的损伤被逐渐修复。相应的,SOD、CAT、POD活性、GSH和AsA含量也与脱水时呈相反趋势,活性氧引起的质膜伤害和氧化还原平衡紊乱得到了修复。
6.脱水时,褶叶青藓体内可溶性糖和游离脯氨酸在水分胁迫前期大量积累,而总氨酸、海藻糖、可溶性蛋白质、甘油和K+在整个脱水过程中都出现积累现象。干旱胁迫时,褶叶青藓通过积累一定量的小分子化合物和蛋白类保护剂来维持细胞渗透平衡,其中海藻糖和脯氨酸具有保护细胞内活性物质的功能,以降低逆境对细胞造成的伤害。
在生态环境敏感、脆弱的鄂尔多斯高原皇埔川流域原生植被区,褶叶青藓在灌木林下大面积分布,开展褶叶青藓在水分胁迫中生理特性研究,不仅有助于理解其干旱适应的生理机制,也为揭示西北干旱区青藓属植物生态适应性特征和苔藓植物地被层的形成和维持机理提供一定的理论依据。