干旱和复水过程中荒漠植物红砂叶片和枝条超微结构的变化

为了探讨红砂适应极端干旱的生理生态机制,对盆栽红砂停止浇水造成土壤持续干旱直到叶片完全脱落,然后复水.干旱和复水期间,对土壤、叶片和枝条的相对含水量、叶片和枝条中的叶绿素质量分数以及超微结构进行了测定和观察.结果表明:在干旱初期,叶片中叶绿素a和b质量分数上升,枝条中的下降并在随后的干旱过程中保持不变;复水后新叶片叶绿素a和b质量分数、枝条中叶绿素a质量分数低于对照.超微结构研究表明红砂嫩枝的亚细胞组织中含有叶绿体.正常条件下,无论是枝条还是叶片的亚细胞组织,叶绿体紧贴细胞壁,叶绿体中的类囊体排列整体有序.随着干旱的加剧,叶绿体脱离细胞壁,向细胞中央靠近.严重干旱造成了叶片叶肉细胞和叶绿体结构不可恢复性的破坏,而嫩枝的亚细胞组织和叶绿体都保持完整.因此,红砂通过叶片脱落减少光照面积来适应极端干旱对自身造成的伤害,通过保持枝条中叶绿体的完整性和一部分叶绿素,为在复水条件下光合作用的快速恢复提供了保证.

荒漠植物红砂在持续干旱胁迫下的光保护机制研究

红砂(Reaumuria soogorica)是一种广泛分布于中国半荒漠地区的多年生半灌木,自然生境下具有很强的耐旱、耐高温和高辐射的能力。本实验在人为控制水分进行持续干旱胁迫的过程中,通过测定红砂的气体交换和叶绿素荧光参数的日变化来研究红砂干旱胁迫下的光保护机制。结果表明,土壤相对含水量下降的过程中,红砂叶片水势也相应地下降;净光合速率(Pn)的日变化由‘双峰型’逐渐趋向‘单峰型’;水分利用效率(WUE)随着干旱程度的增加而升高,植物接近休眠时下降;净光合速率(Pn)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ非循环式电子传递效率(ΦPSⅡ)在中午都明显降低;干旱胁迫下初始荧光(F0)出现明显的升高,日变化趋势为先上升后下降。说明红砂在干旱期间,采取了依赖于叶黄素循环的热能耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种光抑制的保护机制来度过干旱维持生存。