模拟酸雨对桑树叶片生长及其光系统Ⅱ活性的影响
2018-09-19许博涛滕志远张书博张秀丽孙广玉
王 月,许博涛,滕志远,张书博,张秀丽,孙广玉
(东北林业大学生命科学学院,黑龙江 哈尔滨 150040)
酸雨指pH<5.6的大气降水(雨、雪、露、雾),其内含有Na+、K+、Mg+、Ca2+、NH4+、SO42-、F-、Cl-、NO3-和一些有机物质等成分[1]。随着我国的工业化进程加快,燃煤发电排放的SO2和烟尘,经过复杂的大气物理化学反应形成的酸雨已成为不可忽视的重大环境问题[2]。据报道我国的酸雨在时空分布方面具有明显差异,而近年来,我国受酸雨危害的范围由原来的长江以南地区逐渐向北方扩展,东北地区已成为受酸雨污染严重的区域[3]。尤其是植物生长旺季(6-8月)酸雨沉降频率增多,程度增大[4],而研究表明酸雨对植物生长的影响具两面性:其一,强酸雨降落在植物器官上使其光合和呼吸等代谢紊乱[5],更为严重时表现为细胞坏死[6]、叶片褪绿[7]、植株失水枯萎[8]等现象,严重影响植物生长;其二,轻度酸雨对某些植物生长无明显影响[8],甚至可以促进某些植物叶片的光合作用[9],模拟酸雨中主要离子成分是NO3-和SO42-,对N、S代谢能力强的植物可以将其作为营养直接代谢。胡月等[9]发现,pH≥4.5的模拟酸雨对东北地区秋雨桑(Morusalba)的光合性能具有良好的促进作用,而pH≤3.5的模拟酸雨则抑制桑树叶片的光合性能。随着人们对桑树价值认可程度的提高,桑树的栽培区域由原来东南沿海地区逐渐向东北和内陆地区扩张,加之我国“东桑西移,南蚕北移”工程的实施,各地区政府扶植力度逐年增加。
桑树对环境的适应能力较强,且用途广泛,既可入药,开发保健、功能性食品,又可以用于防风固沙以及作为开发畜牧业的新型高蛋白饲料源。为此,近年来在黑龙江省的栽培面积逐年增多,有关黑龙江省桑树在施肥量[10]、肥料种类[11]、种植方式[12]等栽培管理措施的研究日益增多,围绕桑树对东北地区特有的环境因子诸如低温[13]、干旱[14]和盐碱[15]等逆境响应特征的研究日益深入,主要集中在桑树叶片的光合性能,相比于具有表征特性的光合气体交换参数,具有内禀性的叶绿素荧光参数则能更深入地分析叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)对光能的吸收、传递、激发和分配等情况[16],并且可以快速准确地分析出逆境对植物光合作用中PSⅡ的伤害位点[17]。PSⅡ是植物类囊体膜上的光能吸收和电子传递链的组成部分之一,ATP和NADPH的生成速度和数量均依赖于其活性大小。有关酸雨对植物叶片PSⅡ的影响的报道为数不多,山核桃(Caryacathayensis)叶片光系统Ⅱ反应中心在模拟酸雨胁迫下受到伤害,电子传递受阻[18],而细叶青冈(Cyclobalanopsismyrsinaefolia)幼苗叶片光系统Ⅱ对模拟酸雨的反应不敏感[19]。而有关桑树叶片PSⅡ对酸雨的响应情况尚不明确,为此,本研究拟采用快速叶绿素荧光动力学技术,探索模拟酸雨对桑树叶片PSⅡ的影响,其包括PSⅡ反应中心对光能的吸收转化,过剩光能的耗散及反应中心的供受体侧电子传递等信息,以期为桑树在酸雨频发地区的栽培管理提供基础信息。……
