美丽箬竹水分生理整合的分株比例效应——基于叶片抗氧化系统与光合色素

生理整合是克隆植物实现资源共享,增强对异质生境适应能力的重要手段。其中,水分生理整合是克隆植物最为重要的生理整合,解析竹子水分生理整合特征对于竹林水分科学管理具有重要意义。该研究以分株地下茎相连的美丽箬竹(Indocalamus decorus)盆栽苗为试验材料,设置2个盆栽基质相对含水率(高水势(90%±5%)和低水势(30%±5%))和5个分株比例(1:3、1:2、1:1、2:1、3:1,高水势分株与低水势分株数量比值,地下茎相连的分株总数12株)处理。处理后15、30、45、60天分别取不同处理的克隆分株成熟叶测定抗氧化酶活性、相对电导率和丙二醛含量、可溶性蛋白质含量、光合色素含量,分析基于分株比例的美丽箬竹水分生理整合方向、强度和效率的变化规律。结果表明:在异质水分条件下,美丽箬竹分株间存在着从高水势供体分株向低水势受体分株进行水分转移的生理整合作用,并随着分株比例的增大,整合强度增强,受体分株获益提高,供体分株耗损增大。随着处理时间的延长,处理前期分株间水分生理整合强度增强,处理后期整合强度减弱,反映出供体分株与受体分株间耗-益在时间序列上是有变化的,处理前期耗-益更为明显。研究表明克隆系统分株比例对竹子水分生理整合有重要影响,分株间水分梯度差是水分传导的潜在驱动力,决定水分生理整合方向、强度和效率的是分株间水分供需关系。

分株比例对异质光环境下美丽箬竹克隆系统光合生理的影响

分株数量或生物量比例差异会明显影响克隆系统对资源异质性环境的生态适应性,地下茎木质化、连接稳固的竹类植物在生长过程中相连克隆分株通常会生活在异质光环境中,但其叶片光合生理特性对异质光环境的响应及其分株比例效应则未见报道。该研究以地下茎相连的美丽箬竹(Indocalamus decorus)克隆系统为实验材料,设置2个遮光率(分别为50%±5%和75%±5%)和3个分株比例(遮光与未遮光分株比例分别为1:3、2:2、3:1)处理,分株数量为4株。分别测定了遮光处理后30、90、150天遮光和未遮光分株叶片光响应特征、气体交换参数、光合色素含量,分析了异质光环境下美丽箬竹光合生理的变化规律。结果显示:分株比例对美丽箬竹光合生理有显著影响,且其与遮光、处理时间交互作用显著。美丽箬竹克隆系统遮光分株比例越大,即遮光相对分株数量越多,其表观量子效率(AQE)、光饱和点、最大净光合速率(P_(n max))、净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、水分利用效率越大,光补偿点、暗呼吸速率越小,其光合效率越高,光能利用能力越强,而与之相连的未遮光分株则相反;随遮光分株比例的增大,遮光分株叶片叶绿素a、叶绿素b含量呈先升高而后下降的变化趋势,类胡萝卜素(Car)含量则持续下降,而与之相连的未遮光分株叶片光合色素含量则呈下降趋势;遮光率提高,相同分株比例美丽箬竹克隆系统遮光分株叶片AQE、P_(n max)、P_(n)、G_(s)、胞间CO_(2)浓度(C_(i))和光合色素含量总体升高,而与之相连的未遮光分株叶片P_(n max)、C_(i)以及Car含量则总体下降。研究结果表明异质光环境下,遮光分株光合效率和弱光利用能力明显增强,而未遮光分株则相反,克隆系统内分株间发生了明显的克隆分工,且2:2、3:1分株比例克隆系统较1:3分株比例对异质光环境具有更好的适应能力。美丽箬竹克隆系统可通过差异性调节分株光合生理特性和光合色素含量,提高遮光分株光能利用和光合效率来适应异质光环境,以提高克隆系统的适合度。