低温对高山嵩草叶片光化学和非光化学能量耗散特征的影响

低温是青藏高原地区植物生长季内频繁发生的非生物胁迫,然而其对典型高山植物叶片光能利用和分配的影响如何,尚缺乏研究。该研究以高寒草甸优势种高山嵩草(Kobresia pygmaea)为材料,采用叶绿素荧光成像分析技术,研究了低温对光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学及非光化学猝灭中光诱导和非光诱导的量子产量相对份额的影响。结果表明:PSⅡ最大光化学量子效率(F_(v)/F_(m)和1/F_(o)-1/F_(m))的最适温度在10℃左右,且变异系数(CV)较小;PSⅡ相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线随温度降低而整体下移,其初始斜率(α)也相应降低。低温逆境可引起PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))和非光化学猝灭中非调节性能量耗散量子产量(Φ_(NO))的降低,及调节性能量耗散量子产量(Φ_(NPQ))的增大,并导致均值CV的增高。1000μmol·m^(-2)·s^(-1)稳态光强下,Φ_(PSⅡ)、Φ_(NPQ)和Φ_(NO)三组分的相对比率在20、10、5、0和-5℃分别为:23:57:20、18:63:19、15:68:17、11:75:14和8:80:12。PSⅡ反应中心光化学效率的相对限制(LPPFD)随温度降低而逐渐增大,且光强越大其限制增强。一般线性模型的双因素方差分析表明,PSⅡ光化学和非光化学能量耗散过程没有交互效应产生。尽管光化学能量转换和保护性的调节机制可有效分配激发能,能避免Φ_(NO)的增加,但高山嵩草叶片的光合机构在维持运行的同时依然承受着来自低温的胁迫,是影响植物光合生理过程及限制生长发育的重要因素。