對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體光合生理生態(tài)特性比較

敖金成，蘇文華，郭曉榮，周 睿，張光飛

對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體光合生理生態(tài)特性比較

敖金成1,2，蘇文華1，郭曉榮1，周 睿1，張光飛1

(1.云南大學(xué) 生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究所，云南 昆明 650091；2.云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明650106)

以蕨類(lèi)植物對(duì)馬耳蕨為研究材料，對(duì)其孢子體和配子體的光合生理生態(tài)特性進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明：（1）孢子體葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)、類(lèi)胡蘿卜素和總黃酮含量分別是配子體的2.31、3.12、2.58、1.71、1.26倍，均有極顯著性差異（P＜0.01）；（2）初始熒光、最大熒光、最大光能轉(zhuǎn)化效率、光化學(xué)淬滅系數(shù)、PSⅡ潛在光化學(xué)活性分別是配子體的1.33、1.41、1.03、0.97、1.06倍，差異極顯著或顯著；（3）隨著光照強(qiáng)度的增加，對(duì)馬耳蕨孢子體表觀電子傳遞速率和非光化學(xué)淬滅系數(shù)上升幅度較配子體大；（4）當(dāng)孢子體和配子體同時(shí)受到短時(shí)強(qiáng)光照射時(shí)，孢子體最大光能轉(zhuǎn)化效率下降了59.9%，配子體下降了69.3%，次日清晨孢子體最大光能轉(zhuǎn)化效率恢復(fù)至初始值的81.4%，配子體僅恢復(fù)初始值的65.5%。以上結(jié)果說(shuō)明對(duì)馬耳蕨孢子體對(duì)光生境的適應(yīng)能力較配子體強(qiáng)，當(dāng)兩者同處強(qiáng)光生境時(shí)，配子體較容易受到光抑制或光損傷危害。

蕨類(lèi)植物；對(duì)馬耳蕨；孢子體；配子體；葉綠素?zé)晒馓匦裕还膺m應(yīng)

光照是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子，適應(yīng)光環(huán)境變化的能力很大程度上決定著植物分布模式和物種豐度[1]。許多植物通過(guò)光合調(diào)控[2-8]、生成抗氧化物質(zhì)[9-10]及改變形態(tài)特征[11]等途徑以適應(yīng)不同的光生境。

黃酮類(lèi)化合物作為植物體內(nèi)一類(lèi)重要的抗氧化物質(zhì)，對(duì)活性氧基團(tuán)具有較強(qiáng)的清除作用[12]，可有效防止葉片組織受損。研究表明，許多蕨類(lèi)植物孢子體含有豐富的黃酮類(lèi)化合物[13-14]，喜陰植物對(duì)馬耳蕨孢子體也含有豐富的黃酮類(lèi)化合物[15]。目前關(guān)于蕨類(lèi)植物配子體是否含有黃酮類(lèi)化合物質(zhì)未見(jiàn)報(bào)道，受到光抑制后其恢復(fù)特征也鮮見(jiàn)報(bào)道。

蕨類(lèi)植物生活史分為孢子體（無(wú)性）和配子體（有性）兩個(gè)世代，且均能獨(dú)立生活。普遍認(rèn)為配子體是蕨類(lèi)植物生活史的脆弱階段，但尚無(wú)充分證據(jù)表明配子體階段是蕨類(lèi)植物生活史的脆弱階段。隨著人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及一些地區(qū)保護(hù)意識(shí)和力度的薄弱，導(dǎo)致森林破壞相當(dāng)嚴(yán)重。森林的破碎及片段化常使林下生境由陰濕低光生境向干暖高光生境轉(zhuǎn)變，林下植物必定暴露在高光下。許多蕨類(lèi)植物是典型的林下植物，生境光強(qiáng)的增加必然影響到喜陰或陰生蕨類(lèi)植物的生存與繁衍。關(guān)于蕨類(lèi)植物孢子體光適應(yīng)能力有一定的研究報(bào)道[15-17]，但關(guān)于喜陰蕨類(lèi)植物孢子體和配子體對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)差異未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者以喜陰蕨類(lèi)植物對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體為研究材料，研究了喜陰蕨類(lèi)植物孢子體和配子體光合生理生態(tài)特性，并揭示其光適應(yīng)機(jī)理，旨在評(píng)價(jià)生境光強(qiáng)增加對(duì)林下蕨類(lèi)植物種群繁衍的影響，為制定森林保育、生物多樣性維持政策制定等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料采集與培養(yǎng)

對(duì)馬耳蕨孢子體于2009年2月12日采自于云南省昆明市西山密閉的林下，采樣時(shí)連土挖起，盡量不傷根，并迅速裝入密封袋，灑水保濕。帶回后栽入相同口徑的陶盆中（內(nèi)徑30 cm，深25 cm），共40盆，栽培后進(jìn)行遮蔭管理，光強(qiáng)與原生境基本一致，約為自然光的（7±1）%。當(dāng)孢子成熟后，連同葉片剪下，裝入牛皮紙袋中，放置通風(fēng)干燥處約1周，然后將自然脫落的孢子去雜備用。采回的孢子體均為2～3年苗齡，株高35～40 cm，待新葉發(fā)育成完整功能葉時(shí)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 配子體的培養(yǎng)

1.2.1 孢子消毒

于2010年3月5日進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取成熟孢子2 mg(孢子大小為60～93 μm)置于離心管，加入5%NaClO水溶液115 mL，3 500 r·min-1離心8 min，棄去上清液，加入無(wú)菌水離心沖洗4～5遍即可。

1.2.2 播種采用

1/2MS無(wú)機(jī)培養(yǎng)基培養(yǎng)。將已滅菌的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿（已滅菌）中，待冷卻固定后將已消毒的孢子均勻播在培養(yǎng)基上，然后用封口膜將口封好，以免失水干燥。為使孢子萌發(fā)及生長(zhǎng)發(fā)育具有一致性，先將接種好的培養(yǎng)皿放在黑暗下24 h，后置于云南大學(xué)植物生理組培室培養(yǎng)。共接種40盤(pán)，使用尼康DXM-1200F顯微鏡進(jìn)行鏡檢，以準(zhǔn)確判斷配子體發(fā)育進(jìn)程。待90%以上原葉體發(fā)育成“V”形（成熟原葉體最大者可達(dá)8 mm×4.5 mm）時(shí)進(jìn)行相關(guān)熒光參數(shù)及葉綠素含量的測(cè)定。采用日光燈光源，光照強(qiáng)度20～30 μmol·m-2s-1，光照時(shí)間12 h·d-1，白天組培室溫度24～26℃，夜間20～22℃。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 葉綠素含量

葉綠素用80%丙酮提取，提取液在663、646和470 nm處測(cè)定吸光值，按Lichtenthaler等[18]的方法計(jì)算葉綠素a（CChla）、葉綠素b(CChlb)、類(lèi)胡蘿卜素的含量及葉綠素(a+b)(CChla+CChlb)、葉綠素值a/b（CChla/CChlb）。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.2 總黃酮含量

將對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體剪下置于信封中，在60℃下烘至恒質(zhì)量后磨成粉末，精密稱(chēng)取孢子體和配子體樣品粉末0.5 g于25 mL容量瓶中，加入60%乙醇定容，在60℃下600 KH超聲提取20 min，定容，過(guò)濾。總黃酮含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線按照葉春等[19]的方法制備。以無(wú)水蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品配置成標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定510 nm波長(zhǎng)下的吸光度，得到標(biāo)準(zhǔn)方程（y=11.163x+0.001 1，R2=0.999 8）。取濾液1 mL于25 mL容量瓶中，用30%的乙醇定容，按標(biāo)準(zhǔn)曲線制備方法測(cè)定吸光值，代入標(biāo)準(zhǔn)方程計(jì)算孢子體和配子體樣品液的總黃酮含量。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.3 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)

于2010年6月8日至10日，利用PAM-2100便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（Walz, Germany）測(cè)定對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體葉綠素?zé)晒饣緟?shù)。主要測(cè)定指標(biāo)包括初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)，光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、光下最大熒光（Fm′）、光下最小熒光（Fo′）。主要計(jì)算如下參數(shù)：PSⅡ潛在活性(Fv/Fo)=(Fm-Fo)/Fo。孢子體測(cè)定10盆，每盆測(cè)定1片葉（共測(cè)定10片葉），配子體測(cè)定10盤(pán)，每盤(pán)測(cè)定一個(gè)配子體。實(shí)驗(yàn)連續(xù)測(cè)定3 d，求平均值。

1.3.4 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線

采用PAM-2100自帶標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)Run9測(cè)定孢子體和配子體葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線。首先使試驗(yàn)材料充分暗適應(yīng)（一般在15～20 min），先測(cè)得Fm和Fo參數(shù)，再進(jìn)行Run9試驗(yàn)設(shè)置。選擇飽和脈沖模式并打開(kāi)測(cè)量光和光化光，初始光化光強(qiáng)度（2Int）設(shè)為1，飽和脈沖強(qiáng)度（3Int）設(shè)為9，遠(yuǎn)紅光照射時(shí)間（8 s）設(shè)為0，按Run開(kāi)始測(cè)定。孢子體和配子體隨機(jī)選擇6盆或盤(pán)，每盆或盤(pán)測(cè)定1條曲線。

1.3.5 光抑制恢復(fù)能力

于2010年6月21日至25日早上7:00，利用PAM-2100先測(cè)得經(jīng)充分暗適應(yīng)的Fv/Fm初始值。12:00將對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體搬至陽(yáng)光照射的地方，并測(cè)定自然光強(qiáng)（大于1 000 μmol?m-2s-1即可），處理時(shí)間為2.0 h。將經(jīng)強(qiáng)光處理的孢子體和配子體搬回室內(nèi)弱光環(huán)境立即測(cè)定Fv/Fm值，然后分別在第2、5、10、20、40和80 min時(shí)測(cè)定Fv/Fm的恢復(fù)情況。次日清晨（7:00）再測(cè)一次Fv/Fm值。孢子體和配子體每盆或盤(pán)測(cè)定1片葉，共10個(gè)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 孢子體和配子體光合色素和總黃酮特征分析

2.1.1 葉綠素含量特征分析

光合色素參與光合作用過(guò)程中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，其含量直接影響著植物光合能力。葉綠素中的類(lèi)胡蘿卜素為黃酮類(lèi)化合物，在植物體內(nèi)具有抗氧化作用，在一定程度上可保護(hù)光合器官免受強(qiáng)光損害。表1顯示，孢子體和配子體光合色素Chl a、Chl b、Chl(a+b)、Car含量有極顯著差異（P＜0.01）。與配子體相比，孢子體Chl a、Chl b、Chl(a+b)、Car含量分別是配子體的2.3、3.1、2.5、1.7倍。Chl(a/b)的值與兩個(gè)光系統(tǒng)吸光能力的平衡有關(guān)，較高的Chl(a/b)表明具有較高的PSⅡ：PSⅠ，比值越高，說(shuō)明達(dá)到PSⅠ的光能被有效利用的比例越高[20]。孢子體Chl(a/b)值極顯著低于配子體（P＜0.01），說(shuō)明對(duì)馬耳蕨配子體對(duì)光能的利用效率較高，是適應(yīng)弱光生境的結(jié)果。以上結(jié)果表明，對(duì)馬耳蕨孢子體對(duì)光能的捕獲效率和抗氧化能力較配子體強(qiáng)。

表1 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體葉綠素含量特征及方差分析?Table 1 Comparison of chlorophyll contents of P. tsus-simense sporophyte and gametophyte

2.1.2 孢子體和配子體總黃酮特征分析

對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體總黃酮含量差異較大(見(jiàn)圖1)，孢子體總黃酮含量是配子體總黃酮含量的1.26倍，差異極顯著（P＜0.01），表明孢子體對(duì)高活性化學(xué)基團(tuán)的清除能力較強(qiáng)，當(dāng)兩者同時(shí)受高光脅迫后，孢子體光抑制恢復(fù)能力較強(qiáng)。

圖1 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體總黃酮含量比較Fig. 1 Comparison of total flarvonoid contents between P.tsus-simense sporophyte and gametophyte

2.2 孢子體和配子體葉綠素?zé)晒馓卣鞣治?/h3>

葉綠素?zé)晒鈪?shù)可反映光合機(jī)構(gòu)內(nèi)一系列重要的生理調(diào)節(jié)過(guò)程。PSⅡ的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm），反映了開(kāi)放的PSⅡ反應(yīng)中心原初光能捕獲效率。PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）反映了PSⅡ潛在的光化學(xué)活性，與有活性的PSⅡ反應(yīng)中心數(shù)量呈正比。光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）大小反映了PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額和PSⅡ原初電子受體QA的氧化還原狀態(tài)[21]。

由表2可知，對(duì)馬耳蕨孢子體Fm、Fv/Fm、Fo極顯著高于配子體（P＜0.01），qP極顯著低于配子體（P＜0.01），F(xiàn)v/Fo差異顯著（P＜0.05）。以上結(jié)果表明，對(duì)馬耳蕨孢子體PSⅡ?qū)饽艿奈?、轉(zhuǎn)化效率及光系統(tǒng)活性較配子體強(qiáng)，當(dāng)二者同時(shí)處于高光生境時(shí)，孢子體能夠利用更多光能，一定程度上降低光損害風(fēng)險(xiǎn)。

表2 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子葉綠素?zé)晒馓卣鞣治鯰able 2 Fluorescence characteristics analysis of sporophyte and gametophyte of P. tsus-simense on chlorophyll

2.3 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體葉綠素?zé)晒鈱?duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

2.3.1 孢子體和配子體表觀電子傳遞速率（rETR）對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

表觀光合電子傳遞速率（rETR）是光合速率的一種表達(dá)方式，其值的大小在一定程度上反映了PSⅡ反應(yīng)中心電子捕獲效率的高低[23-24]和植物光合速率的大小[25-26]。從圖2(A)可以看出，在相同的光合有效輻射條件下，對(duì)馬耳蕨孢子體rETR始終高于配子體并維持在較高水平，表明孢子體在一定的高光條件下依然能夠保持較高的電子傳遞速率，光合機(jī)構(gòu)沒(méi)有因?yàn)閺?qiáng)光受到抑制，而且rETR隨光合有效輻射的增加上升較快，說(shuō)明其初始斜率較高，光化學(xué)反應(yīng)啟動(dòng)快，光能利用效率高。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到900 μmol·m-2s-1時(shí)，孢子體rETR達(dá)到峰值（76.84 μmol·m-2s-1）；光 強(qiáng) 達(dá)到 300 μmol·m-2s-1時(shí)， 配子體rETR達(dá)到峰值（34.35 μmol·m-2s-1），孢子體rETR最大值約是配子體的2.24倍，差異極顯著（P＜0.01），且光飽和點(diǎn)也較低。說(shuō)明對(duì)馬耳蕨孢子體光適應(yīng)范圍較配子體寬，光適應(yīng)能力較強(qiáng)。

2.3.2 孢子體和配子體非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體qN均隨光強(qiáng)的增加逐步升高（圖2，B）。在低光強(qiáng)（＜100 μmol·m-2s-1） 下，孢子體 qN和配子體 qN基本重合。當(dāng)光合有效輻射大于100 μmol·m-2s-1后，孢子體qN上升較快，配子體相對(duì)較慢，且孢子體qN上升的幅度均較配子體高。以上結(jié)果表明，當(dāng)光合色素吸收的光能超過(guò)自身需要時(shí)，對(duì)馬耳蕨孢子體能很好地通過(guò)熱耗散將富裕能耗散掉，有效減少富裕電子的產(chǎn)生，避免光合器官受到光抑制損害，配子體耗散能力明顯偏弱。

圖2 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體電子傳遞速率和非光化學(xué)淬滅系數(shù)對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)Fig. 2 Response of rETR and qN of P. tsus-simense sporophyte and gametophyte to light intensity

2.4 孢子體和配子體光抑制恢復(fù)能力比較

最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）常用來(lái)判斷在特定條件下植物光合系統(tǒng)狀態(tài)，它的降低意味著PSⅡ的光合能力受到抑制[22]。當(dāng)對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體經(jīng)過(guò)強(qiáng)光處理后，孢子體Fv/Fm恢復(fù)速度明顯快于配子體，兩者光抑制恢復(fù)能力差異較大（見(jiàn)圖3，A）。其中，孢子體Fv/Fm相比初始值（0.82）下降了59.9%，經(jīng)過(guò)80 min仍未恢復(fù)至初始水平，僅恢復(fù)至初始值的70.4%；配子體Fv/Fm相比初始值（0.80）下降了69.3%，經(jīng)過(guò)80 min僅恢復(fù)至初始值的47.8%，仍未恢復(fù)至初始水平，說(shuō)明對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體均表現(xiàn)出明顯的喜陰特征。次日清晨的測(cè)定數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3，B）表明，對(duì)馬耳蕨孢子體Fv/Fm恢復(fù)至初始水平的81.4%，配子體Fv/Fm僅恢復(fù)至初始值的65.5%?？梢?jiàn)，在強(qiáng)光處理之后，對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體光合器官均發(fā)生一定程度的光破壞，但配子體受到的破壞程度較大，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間也難以恢復(fù)至正常生理狀態(tài)。

圖3 對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體光抑制恢復(fù)能力比較Fig. 3 Comparison of photo-inhibition restorability capacity of P. tsus-simense sporophyte and gametophyte

3 討論與結(jié)論

光合色素含量對(duì)光能的捕獲和轉(zhuǎn)化具有重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)馬耳蕨孢子體葉綠素a、葉綠素b及葉綠素（a+b）均極顯著高于配子體（P＜0.01），僅葉綠素 a/b顯著低于配子體，說(shuō)明對(duì)馬耳蕨孢子體對(duì)光能的捕獲能力較高。光合器官捕獲了較多的光能，必然需要較強(qiáng)的光能轉(zhuǎn)化和利用系統(tǒng)。試驗(yàn)中，對(duì)馬耳蕨孢子體初始熒光、最大光能轉(zhuǎn)化效率、最大熒光、PSⅡ潛在光化學(xué)活性均極顯著或顯著高于配子體，且隨著光照強(qiáng)度的增加，孢子體表觀電子傳導(dǎo)速率上升幅度及光飽和點(diǎn)較配子體高，說(shuō)明對(duì)馬耳蕨孢子體對(duì)光能的吸收、轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)于配子體，因而能夠消耗掉更多光能，降低孢子體在高光下的損害風(fēng)險(xiǎn)。

非光化學(xué)淬滅系數(shù)反映PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散掉的光能部分，是一種自我保護(hù)機(jī)制，對(duì)光合機(jī)構(gòu)起到一定的保護(hù)作用[27]。非光化學(xué)淬滅系數(shù)隨著光強(qiáng)的增加逐漸升高是對(duì)生存環(huán)境適應(yīng)的一種保護(hù)機(jī)制[28]。本研究顯示，隨著光照強(qiáng)度的增加，孢子體非光化學(xué)淬滅系數(shù)上升速度較配子體快，上升幅度較大，說(shuō)明配子體對(duì)光能的利用能力有限，且耗散能力也有限。若孢子體和配子體同時(shí)發(fā)生光抑制，孢子體通過(guò)增強(qiáng)光化學(xué)能力和耗散途徑來(lái)耗散過(guò)剩光能，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)在一定程度減輕光損害，從而充分利用光強(qiáng)進(jìn)行生長(zhǎng)[24]。說(shuō)明增強(qiáng)PSⅡ反應(yīng)中心對(duì)光能的轉(zhuǎn)化利用，并及時(shí)耗散掉過(guò)剩光能是對(duì)馬耳蕨孢子體和配子體適應(yīng)高光強(qiáng)的對(duì)策之一。

當(dāng)提高光合電子在碳還原和光呼吸之間的分配能力[3-5，28]，以及利用熱耗散消耗掉過(guò)多激發(fā)能仍不能耗散掉過(guò)多激發(fā)能時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生大量具有破壞性的活性氧基團(tuán)[29]，降低光系統(tǒng)活性，最終導(dǎo)致光抑制的發(fā)生，所以嚴(yán)格意義上的光抑制是強(qiáng)光脅迫下光化學(xué)量子產(chǎn)量下降的現(xiàn)象[30]。最大光能轉(zhuǎn)化效率是研究光抑制或各種環(huán)境脅迫對(duì)光合作用影響的重要指標(biāo)[31]。本試驗(yàn)中，強(qiáng)光脅迫（直射光照射2 h）后，孢子體和配子體最大光能轉(zhuǎn)化效率均顯著下降（P＜0.01），配子體下降幅度最大，次日清晨二者均未恢復(fù)至初始水平，但孢子體恢復(fù)能力明顯強(qiáng)于配子體（P＜0.05），這可能與孢子體含有較高的類(lèi)胡蘿卜素和黃酮類(lèi)化合物有關(guān)。類(lèi)胡蘿卜素既是捕光色素，又是內(nèi)源抗氧化劑，可有效耗散富裕能量，并清除活性氧，從而防止膜脂過(guò)氧化，有效保護(hù)光合器官[32]，黃酮類(lèi)化合物也是植物體內(nèi)一類(lèi)重要的抗氧化劑，對(duì)光合器官具有重要的保護(hù)作用。當(dāng)孢子體和配子體同處高光生境時(shí)，可有效減少過(guò)剩光能的產(chǎn)生并及時(shí)清除具有破壞性的活性氧基團(tuán)，因此即使受到一定程度的光抑制，孢子體也能在短時(shí)內(nèi)恢復(fù)至較高水平。

綜上所述，對(duì)馬耳蕨孢子體具有較強(qiáng)的光能捕獲能力、光能利用能力、熱耗散能力和抗氧化能力，受短時(shí)強(qiáng)光脅迫后恢復(fù)較快，其光適應(yīng)能力較強(qiáng)，而配子體則相對(duì)較弱?？梢?jiàn)，當(dāng)生境破壞，光強(qiáng)增加，配子體的生長(zhǎng)發(fā)育將受到嚴(yán)重影響，這也說(shuō)明配子體是蕨類(lèi)植物生活史的脆弱階段。

致謝：實(shí)驗(yàn)開(kāi)展得到姜維、潘燕、楊慧同學(xué)的熱心幫助，特致謝忱！

[1] Greer D H，Berry J A，Bjorkman O. Photoinhibition of photosynthesis in intact bean leaves:the role of light and temperature, and requirement for chloroplast-protein synthesis during recovery[J]．Planta，1996，(168):253-260．

[2] 師生波，王學(xué)英，李惠梅，等．青藏高原藥用植物唐古特莨菪和唐古特大黃光合作用對(duì)強(qiáng)光的響應(yīng)[J]．植物生理與分子學(xué)報(bào)．2006，32(3):387-394．

[3] 董 然，王 瑩，趙國(guó)禹，等．長(zhǎng)白山5種橐吾光合生理日變化及光響應(yīng)特征研究[J]．中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，9(31):49-54．

[4] 張 華，閆文德，鄭 威，等．不同PAHs污染水平對(duì)欒樹(shù)幼苗光合特性和生長(zhǎng)量的影響[J]．中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，5(31):111-116．

[5] Li Y, Gao Y X, Xu XM, et al. Light-saturation photosynthesis rate in high-nitrogen rice (Oryza sativa L.) leaves in related to chloroplastic CO2concentration[J]．Journal of Experimental Botany，2009，(60):2 351-2 360．

[6] Thomas D J, Thomas J, Youderian P A, et al. Photoinhibition and light induced cyclic electron transport in ndhB-and psaE-mutants of synechocystis sp.PCC 6803[J]．Plant Cell Physiology，2001，42(8):803-812．

[7] 蘇 行，胡迪琴，林植芳，等．廣州市大氣污染對(duì)兩種綠化植物葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26(5):599-604．

[8] 張教林，曹坤芳．光照對(duì)兩種熱帶雨林樹(shù)種幼苗光合能力、熱耗散和抗氧化系統(tǒng)的影響[J]．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26(6):639-646．

[9] Moore B D, Wallis I R, Wood J T, et al. Foliar nutrition，site quality，and tempe -rature influence foliar chemistry of Tallowwood(Eucalyptus microcorys)[J]. Ecological Monographs,2004, 74 (4):553-568．

[10] 蘇文華，張光飛，李秀華，等．植物藥材次生代謝產(chǎn)物的積累與環(huán)境的關(guān)系[J]．中草藥，2005，36(9):1 415-1 418．

[11] Lusk CH．Leaf area accumulation helps juvenile evergreen trees tolerate shade in a temperate rainforest[J]．Oecologia，2002，(132):188-196．

[12] Close D C，McArthur C．Rethinking the role of many plant phenolics-protection from photodamage not herbivores?[J]．Oikos，2002，(99):166-172．

[13] 蔡建秀，吳文珊，吳凌云，等．22種藥用蕨類(lèi)植物的總黃酮含量研究[J]．福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000, 16(4):63-66．

[14] 方云山，楊雪瓊，劉勁蕓，等．32種云南蕨類(lèi)植物中的總黃酮測(cè)定[J]．云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，30(4):401-404．

[15] 敖金成，蘇文華，張光飛，等．對(duì)馬耳蕨光合作用對(duì)生境光強(qiáng)增加的響應(yīng)[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2010，30(11):2 265-2 271．

[16] 張光飛，蘇文華，施榮林，等．珍稀蕨類(lèi)植物扇蕨光合速率與環(huán)境因子[J]．武漢植物學(xué)研究，2004，22(2):125-128．

[17] 蔡志全，曹坤芳，李保貴．熱帶雨林劍葉鳳尾蕨對(duì)光強(qiáng)變化的適應(yīng)[J]．武漢植物學(xué)研究，2002，20(4):283-287．

[18] Lichtenthaler H K, Wellburn A R. Determination of total carotenoids and chloro -phylls a and b of leaf extracts in different solvents[J]．Biochem. Soc.Trans.，1983，(603): 591-592．

[19] 葉 春，徐麗娟，楊根勤，等．魚(yú)腥草葉總黃酮含量的測(cè)定及鑒別[J]．食品研究與開(kāi)發(fā)，2007，28(9):130-133．

[20] Walters R G. Towards an understanding of photosynthetic acclimation[J]. Journal of Experimental Botany,2005,(56): 435-447．

[21] 李 曉，馮 偉，曾曉春.葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)及應(yīng)用研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(10):2 186-2 196．

[22] Oliveira G, Penuelas J. Allocation of absorbed light energy into photochemistry and dissipation in a semi-deciduous and an evergreen mediterranean woody species during winter[J]. Australian Journal of Plant Physiology, 2001,28(6):471-480．

[23] 李 偉，曹坤芳．干旱脅迫對(duì)不同光環(huán)境下的三葉漆幼苗光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(2):266-275．

[24] Michal K. On the relation between the non-photochemical quenching of chlorophyⅡ fluo -rescence and photosystemⅡ light harvesting efficiency. A repetitive flash fluorescence induction study[J]. Photosynthesis Research, 2001, (68):571-576．

[25] Jo?o S, Rui S. Can chlorophyll fluorescence be used to estimate photosynthetic production in the seagrass Zostera nohtii[J].Biology and Ecology，2004，(307):207-216．

[26] D'Ambrosio N, Arena C, Santo A V D. Temperature response of photosynthesis，excitation energy dissipation and alternative electron sinks to carbon assimilation in Beta vulgaris L[J].Environmental and Experimental Botany, 2006,(55):248-257．

[27] 何炎紅，郭連生，田有亮．白刺葉不同水分狀況下光合速率及其葉綠素?zé)晒馓匦缘难芯縖J]．西北植物學(xué)報(bào)，2005，25(11):2 226-2 233．

[28] Werner T，Holst K，P?rs Y，et al．Cytokinin deficiency causes distinct changes of sink and source parameters in tobacco shoots and roots[J]．Journal of Experimental Botany，2008，(59):2 659-2 672．

[29] Niyogi K K. Photoprotection revisited: genetic and molecular approaches[J]. Annual Review of Plant physiology and Plant Molecular Biology, 1999,(50):333-359.

[30] Long S P, Humphries S, Falkowski P G. Photoinhibition of photosynthesis in nature[J]. Annu. Rev. Plant Physiol. PlantMol.Bio., 1994,(45):633-662.

[31] 韓博平，韓志國(guó)，付 翔．藻類(lèi)光合作用機(jī)理與模型[M]．北京：科學(xué)出版社，2003.

[32] 王博軼，馮玉龍.生長(zhǎng)環(huán)境光強(qiáng)對(duì)兩種熱帶雨林樹(shù)種幼苗光合作用的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(1):23-30.

Comparison of photosynthetic eco-physiological characteristics between fern Polystichum tsus-simense(Hook.)J. sporophyte and gametophyte

AO Jin-cheng1,2, SU Wen-hua1, GUO Xiao-rong1, ZHOU Rui1, ZHANG Guang-fei1
(1.Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming 650091, Yunnan, China; 2.Yunnan Reascend Tobacco Technology(Group).Co.,LTD, Kunming 650106, Yunnan, China)

By taking Polystichum tsus-simense as the tested materials, the photosynthetic eco-physiological characteristics between its sporophyte and gametophyte were compared. The results show that (1) Contents of sporophyte Chl a, Chl b, Chl(a+b) , carotenoids and total flavonoids of P.tsus-simense were 3.21, 3.12, 2.58, 1.7 and 1.14 times to gametophyte respectively; (2) Values of sporophyte Fo,Fm, Fv/Fm, qP and Fv/Fo were 1.33、1.41、1.03、0.97、1.06 times to gametophyte respectively; (3) With light intensity increased,the values of sporophyte rETR and qN increased more than gametophyte, but there was no difference under low light intensity both of them; (4) Value of sporophyte Fv/Fm of sporophyte decreased by 59.9%, gametophyte decreased by 69.3% when suffered from a short-time photoinhibition both of them. next morning, compared to the initial value, the values of sporophyte Fv/Fm recovered to 81.4%, gametophyte just 65.5%; The present study found that P. tsus-simense sporophyte would adapt well to high light habitat than gametophyte when both of them exposure to high light intensity.

pteridophytes; Polystichum tsus-simense(Hook.)J.; sporophyte; gametophyte; chlorophyll fluorescence characteristics; light adaption

S718.3

A

1673-923X(2012)11-0067-06

2012-10-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NO.30760043) ；云南省基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（NO.2010ZC008）；云南省國(guó)際河流與跨境生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目（NO.WX092393）；云南大學(xué)研究基金項(xiàng)目（NO.2010YB003）

敖金成（1984-），男，碩士，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail: aojincheng@ yahoo.com.cn

張光飛（1966-），男，副教授，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail：gfzhang@ynu.edu.cn

[本文編校：謝榮秀]