濒危植物长叶榧光合生理生态特性及次生代谢产物研究

作     者：王强 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金则新;郭水良

授予年度：2013年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：长叶榧 伴生种 光合特性 膜脂过氧化 抗氧化酶活性 黄酮 挥发油 抑菌 DPPH·自由基 

摘      要：以国家2级保护植物长叶榧(Torreya jackii)为研究对象，对长叶榧及其伴生植物的光合特性、长叶榧不同营养器官黄酮类化合物和挥发油类化合物含量、不同居群长叶榧黄酮类化合物和挥发油类化合物含量进行测定与分析，比较不同季节不同生境中长叶榧叶片光合速率的大小，并分析环境因子对其光合作用和次生代谢产物的影响，从光合特性方面阐明长叶榧的濒危机理，同时通过对长叶榧次生代谢产物合成和积累规律的认识，有助于对红豆杉科植物长叶榧合理的开发和利用。 1、利用Li-6400XT便携式光合作用仪对不同生境、不同季节长叶榧光合生理生态指标进行测定，探讨林窗、林缘、林下3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应。结果表明：夏季，林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化呈“双峰曲线，其他季节均呈“单峰曲线;林下的长叶榧Pn日变化在4个季节均呈“单峰曲线。3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季秋季春季冬季，他们之间均差异显著;林窗、林缘的光补偿点(LCP)以夏季最高，林下以冬季最低;3种生境中的暗呼吸速率(Rd)均以夏季最高，和其他季节差异显著。 四个季节中，长叶榧的Pnmax、LSP、TPU、Rd均以林窗最高，林缘次之，林下最低，Pnmax、LSP、TPU不同生境差异显著;Rd林窗、林缘和林下差异显著;春季、秋季和冬季Vcmax、Jmax也为林窗最高，林缘次之，林下最低，不同生境差异显著;夏季Vcmax、Jmax林缘最高，林窗次之，林下最低;其他季节均为林窗最高，林缘次之，林下最低，不同生境差异显著;4个季节中AQY为林下最高，林缘次之，林窗最低，林下与林窗、林缘差异显著。综上所述，长叶榧在4个季节中以夏季光合能力最强，3种生境下均以林窗的光合能力最强，长叶榧表现出阳性植物的特点，适宜生长于光线充足的环境。 林窗环境下，长叶榧在春季、夏季Pnmax、LSP、AQY显著低于其伴生植物，秋季长叶榧的AQY也显著低于其常绿伴生种，冬季LSP也显著低于其常绿伴生植物。春季林窗长叶榧LCP显著低于其4种伴生植物，而在夏季LCP显著高于其4种伴生植物。春季林窗长叶榧Rd显著低于伴生种，而在夏季显著高于伴生种。春季和夏季林窗长叶榧Vcmax、Jmax、TPU均显著低于除薄叶润楠以外的伴生种，秋季、冬季也显著低于青冈栎。前3个季节长叶榧月均Pn与伴生种相比处于中下水平，并且由于夏季强光和高温的作用限制了长叶榧光合能力，Pn午间下降持续时间最长，光合能力低，在群落内种间竞争将处于不利地位。 2、不同生境中叶绿素a、叶绿素a+b含量为夏季秋季春季冬季，不同季节差异显著，叶绿素b含量夏季显著高于其他季节。春季、夏季、秋季不同生境的叶绿素a、叶绿素a+b含量均以林下最高，林缘次之，林窗最低，它们之间均差异显著，叶绿素b含量林下显著高于与林窗、林缘。冬季叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均为林窗最高，林缘次之，林下最低，它们之间差异显著。春季、夏季、秋季长叶榧及其伴生种叶片Fv/Fm日进程变化规律基本一致，呈“V字型，早上较高，之后逐渐降低，在中午12:00时降到最低点，下午又能逐渐恢复到最初的水平。夏季林窗和林缘12:00时Fv/Fm显著低于林下。夏季林窗长叶榧在12:00时Fv/Fm显著低于其种伴生植物，表明在夏季高温和强光下长叶榧受到的胁迫要显著高于其伴生种。 3、3种生境中，长叶榧叶片SOD酶活性和POD酶活性均以夏季秋季冬季春季，不同季节差异显著;夏季SOD酶活性和POD酶活性均以林窗最高，林缘次之，林下最低，不同生境差异显著。春季长叶榧SOD酶活性显著低于除白栎以外的伴生种，秋季和冬季显著低于其伴生种。春季长叶榧POD酶活性显著低于其伴生种，夏季、秋季显著高于青冈栎和盐肤木，而冬季要显著高于青冈栎。不同季节长叶榧及其伴生植物叶片MDA含量均以夏季冬季秋季春季，不同季节差异显著。春季、夏季不同生境中MDA含量均以林窗最高，林缘次之，林下最低，不同生境差异显著。长叶榧MDA含量在4个季节中均显著低于其伴生种。不同季节中长叶榧叶片膜透性以夏季冬季秋季春季，不同季节差异显著，夏季、秋季膜透性以林窗最高，林缘次之，林下最低，夏季不同生境差异显著;春季长叶榧膜透性显著高于其伴生种，而在夏季显著低于其伴生种。 4、采用微波辅助萃取从长叶榧不同营养器官中提取黄酮类化合物，最佳萃取条件为乙醇浓度90%、料液比1:40、萃取温度85℃、微波时间5min。结果表明：长叶榧各营养器官中均含有黄酮类化合物，以一年生叶中含量最高，其次为老叶，嫩枝中含量也较高，而老枝、树皮、根中含量较少。在4个季节中黄