网络首发时间:2018-07-12 18:21:10

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香樟幼龄林不同叶龄叶片的光合特征和单萜释放规律

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【作者】 商天其孙志鸿

【机构】 浙江农林大学林业与生物技术学院

【摘要】 植物挥发性有机化合物(Plant Biogenic volatile organic compounds,BVOCs)作为植物与周围环境交流的主要介质,对植物生理活动和大气环境变化都具有重要影响。香樟(Cinnamomum camphora)作为一种广泛分布于亚热带地区的重要树种,释放多种包括单萜类的BVOCs,但是其单萜释放的基本规律和特征参数的研究还存在空白。本研究通过调查香樟叶片生长发育中幼龄、成熟和老龄三个阶段的光合生理与单萜释放规律,研究了光合光电子输运、CO2固定对单萜释放的影响和调控规律。光合生理特征参数调查采用非直角双曲线模型和Farquhar模型,单萜释放特征参数调查采用Guenther BVOCs排放模型。结果显示:(1)香樟叶片释放的单萜以蒈烯和罗勒烯为主。在本试验的基础状态下(温度25℃,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)叶片三个叶龄阶段的单萜-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。综上所述,香樟叶片单萜的释放受叶片叶龄的不同影响显著,具有显著的光依赖特性,对CO2浓度的响应不明显。香樟叶片单萜释放水平很可能受自身生长过程中能量和碳源供应的调控,也受不同生长季节环境因子变化的影响,可为区域性BVOCs释放模型提供有益的参数借鉴。

【基金】 浙江农林大学科研发展基金项目(2014FR087);浙江省科技计划项目(2016C32018)资助
  • 【DOI】10.19675/j.cnki.1006-687x.2018.04023
  • 【分类号】S792.23
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