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杨树作为我国水土保持和用材林的重要树种,在我国得到了相当广泛的应用,但在连作经营模式上土壤中酚酸物质逐渐积累,杨树产量降低。土壤中酚酸物质导致杨树体内过氧化氢(H2O2)等活性氧含量上升是连作杨树人工林生产力衰退的重要原因之一,为探索杨树在不同浓度H2O2胁迫下光合作用效率参数的响应特征,揭示不同浓度H2O2胁迫下杨树叶绿素荧光参数的动态变化趋势,分析不同浓度H2O2胁迫下对杨树内在各酶活性以及生化指标影响,以期为进一步认识杨树连作障碍对杨树光合作用能力与生产力的影响提供证据与参考。本研究以84K杨树植株为实验材料,以不同浓度的H2O2进行胁迫处理,作为氧化胁迫的阳性对照,探索杨树在响应H2O2胁迫下的光合生理状态、叶绿素荧光水平及抗氧化酶活性等特性,研究结果可为克服杨树以及其他植物连作障碍的研究提供植物生理生态学理论依据。研究主要结果如下:1、不同浓度的H2O2会显著降低杨树的光合作用能力。即随着H2O2浓度的提高,杨树光响应过程中的表观量子效率(Φ)、最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)、光饱和点(LSP)均降低,光补偿点(LCP)升高。在CO2响应的过程中羧化效率(CE)、最大净光合速率(Pnmax)、光呼吸速率(Rp)、CO2饱和点(CSP)等CO2响应参数逐渐降低,CO2补偿点(Г(CO2))升高。表明H2O2会降低杨树对于强光和弱光的利用能力。同时,H2O2也会降低杨树对于高浓度CO2和低浓度CO2的利用效率。H2O2会导致杨树气孔逐渐关闭,随着H2O2浓度的提高,杨树的Tr、Gs逐渐降低,当H2O2浓度为0-20 mM时,Ci逐渐降低,同时Ls升高,此时引起杨树光合效率降低的原因主要是气孔限制;当H2O2浓度从20 mM提高为25 mM时,杨树的Ci升高,Ls降低,Gs与Ci呈现负相关的变化趋势,表明此时杨树光合效率降低的原因可能是由于H2O2破坏了杨树叶片的光合机构所导致的非气孔限制造成的。2、不同浓度的H2O2会显著降低杨树的叶绿素荧光能力。随着H2O2浓度的提高,杨树植株的初始荧光(Fo)升高的同时,最大荧光(Fm)降低,实际光化学效率(ΦPSⅡ)和最大光化学效率(Fv/Fm)以及光化学猝灭(qP)也呈现出降低的趋势,植物已经表现出了光抑制的现象。表明H2O2会增加杨树叶片PSII反应中心的关闭程度,使得PSII反应中心的Fv/Fm以及ΦPSⅡ降低,同时抑制了电子传递的活性。另外H2O2会导致杨树的非光化学淬灭(NPQ)增加,表明H2O2会增加PSII反应中心用以天线色素热耗散途径的比例,减少了PSII反应中心中过剩光能的积累以此来保护光合机构不被破坏。综上,H2O2导致植物叶片光化学反应的能力下降,杨树植株的PSII反应中心电子传递受到阻碍、处于氧化状态的初级醌受体(QA)含量减少,叶片质体醌(PQ)处的电子积累的能力增强但是转化为化学能的效率会降低;并且在H2O2的作用下,杨树表现出了一定的自我保护机制,通过叶片叶黄素循环的途径来增加用于热耗散的能量,降低了光量子用于光化学反应的能量部分,以此来避免叶片光合机构遭受破坏。3、杨树植株遭受H2O2胁迫,会引起植物体内出现渗透胁迫和氧化胁迫。细胞内丙二醛(MDA)含量增高,此时植物会通过提高脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)的含量以及各种抗氧化酶的活性来抵抗其受到的渗透胁迫和氧化胁迫。当杨树在H2O2胁迫下引起氧化胁迫时,体内的超氧阴离子、过氧化氢以及羟自由基等活性氧的含量升高对植物正常的生理生化功能造成伤害。为了抵御活性氧对植物造成的损伤,当杨树活性氧含量升高时,杨树会启动体内的活性氧清除系统。在0-20 mM时,杨树体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)含量随H2O2浓度升高而升高,在H2O2浓度为25 mM时,杨树叶片SOD、POD、CAT活性降低,表明高浓度的H2O2打破了植物体内活性氧清除系统的平衡,杨树的抗氧化系统受到损伤或破坏。另外,杨树通过提高Pro以及SS渗透物质的含量来响应植物的渗透调节,以此来更好的维持细胞内外渗透压的平衡。