全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2015, 51 (11): 2039~2046　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2015.0501 2039
收稿 2015-09-15　　修定 2015-11-04
资助 北京市科技计划(Z141100006014036)和北京市共建项目
专项。
致谢 中国科学院植物研究所植物分子生理学重点实验室董凤
琴老师在切片制作过程中给予大力帮助。
* 通讯作者(E-mail: zhaoshiwei@beijingbg.com; Tel: 010-
62593209)。
臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴侧伤害的比较
刘东焕1, 赵世伟1,*, 康伟健2, 王赛玉2, 吴冰洁2
1北京市植物园, 北京市花卉园艺工程技术研究中心/城乡生态环境北京实验室, 北京100093; 2中国科学院植物研究所, 北京
100093
摘要: 为探讨臭氧(O3)是否伤害叶片远轴侧以及对与近轴侧和远轴侧伤害的异同, 以玉簪为材料通过显微观察、叶绿素荧
光诱导动力学和气体交换等技术研究了该问题。叶片形态和显微观察表明, 200 µg·kg-1 O3处理10 d后玉簪叶片近轴侧表面
和叶肉组织呈现明显伤害症状, 而远轴侧在300 µg·kg-1 O3条件下也发生明显伤害。O3处理显著改变了叶片近轴侧和远轴
侧荧光诱导动力学曲线的形状; 尽管两侧荧光诱导动力学曲线的K、J和I点相对荧光产量均增加, 但仅近轴侧K点的相对荧
光上升幅度更加明显。此外, O3处理下玉簪叶片的光合速率和叶绿素含量均下降, 相对电导率和膜脂过氧化程度大幅增
加。鉴于显微观察和荧光诱导动力学的测定结果, 我们认为O3能够同时伤害玉簪叶片近轴侧和远轴侧叶肉组织, 并就臭氧
对玉簪叶片两侧的伤害机制进行了比较和讨论。
关键词: 光合速率; 叶片结构; 叶绿素荧光; 臭氧; 玉簪
Comparation of Injury on Leaf Adaxial and Abaxial Sides in Hosta plantaginea
Induced by Ozone
LIU Dong-Huan1, ZHAO Shi-Wei1,*, KANG Wei-Jian2, WANG Sai-Yu2, WU Bing-Jie2
1Beijing Floriculture Engineering Technology Research Centre, Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,
Beijing Botanical Garden, Beijing 100093, China; 2 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
Abstract: In order to explore the comparation of injury on leaf adaxial and abaxial sides in Hosta plantaginea
induced by ozone, micro-observation, chlorophyll fluorescent, gas exchange characteristics and chlorophyll
content were studied in H. plantaginea seedlings under various ozone levels. Our micro-observation showed
that injury symptoms on leaf adaxial side were induced by 10 days ozone treatment (200 µg·kg-1), however, the
injury on leaf abaxial side was observed only when ozone concentration reached 300 µg·kg-1. In the presence of
ozone, the shapes of polyphasic rise of fluorescence transient both in the two sides were greatly changed. Fur-
ther analysis revealed that ozone induced pronounced K, J and I steps both on adaxial and abaxial sides of H.
plantaginea leaves. Moreover, the enhancement of K step on adaxial side was more significant than that on ab-
axial side. Additionally, we also noticed that ozone induced the decrease in photosynthetic rate and chlorophyll
content, while REC and MDA increase under various ozone treatments. According to micro-observation and the
polyphasic rise of fluorescence transient, we thought that ozone can injure the both side of H. plantaginea
leaves. The potential mechanisms were also discussed in this study.
Key words: photosynthetic rate; leaf structure; chlorophyll a fluorescent; ozone; Hosta plantaginea
臭氧(O3)主要存在于距离地球表面10~50 km
处, 构成地球臭氧层。众所周知, 臭氧层能够有效
吸收紫外线。如果臭氧层遭受破坏, 到达地球表
面的紫外光会增强, 导致地球上的生物遭受紫外
光伤害。此外, 距地面1~2 km的近地层也存在臭
氧层。这里的臭氧主要是大量人为源的氮氧化物
(NOx)和挥发性有机物(VOCs)在太阳光照射下经
一系列光化学反应生成的二次污染物。监测结果
表明, 全球近1/4的国家和地区生长季近地层臭氧
浓度高于60 µg·kg -1, 而且臭氧目前仍以每年
0.5%~2.0%的速率持续升高(Sitch等2007; Zeng和
Pyle 2008)。近年来, 随着我国城市化的加快, 各种
化石燃料、有机涂料等的大量使用致使近地层臭
植物生理学报2040
氧浓度迅速升高。有些大城市, 如北京臭氧浓度可
以超过200 µg·kg-1, 严重时甚至能够达到300 µg·kg-1
(殷永泉等2006; 漏嗣佳等2010)。因此, 近地层臭
氧对环境的影响及其治理研究已经迫在眉睫。
植物可以吸收空气中的臭氧从而减轻大气中
的臭氧浓度。但是, 臭氧被植物吸收后也会对其
产生伤害, 这种伤害主要表现为叶片光合速率下
降、失绿, 发生早衰以及叶片脱落等, 进而影响生
长发育(Gravano等2003; 许宏等2007; Mastyssek等
2010; 张巍巍2011)。大量研究表明, 臭氧对叶片的
伤害程度与气孔导度的大小有关(Gravano等2003;
Mastyssek等2010; 张巍巍2011)。气孔导度较高时,
臭氧对植物叶片的伤害也较严重; 相反, 降低气孔
导度时叶片受到的伤害也会相应减轻(Gravano等
2003; Mastyssek等2010; 张巍巍2011)。众所周知,
气孔导度是指气孔对二氧化碳、水等气体的通透
性, 主要由叶片气孔特性决定。臭氧伤害程度与
气孔导度之间较好的相关性表明臭氧可能通过气
孔进入叶片后才会对叶肉组织造成伤害。实际上,
对大多数植物而言, 气孔主要位于叶片远轴侧。
这说明臭氧主要是由叶片远轴侧气孔进入叶片,
并进而导致叶肉的氧化伤害。但是, 有研究表明
臭氧诱导的叶片伤害症状却主要位于叶片近轴侧
(Gravano等2003; Mastyssek等2010; 张巍巍2011)。
也就是说, 臭氧通过远轴侧气孔进入叶片后主要
伤害了近轴侧的栅栏组织。不过, 很难想象, 臭氧
由远轴侧气孔进入叶片后却对远轴侧叶肉组织没
有任何影响。
在解释这一问题时, 有研究认为臭氧进入叶
片后对叶肉的伤害有选择性, 即臭氧优先伤害栅
栏组织(Gravano等2003)。所以, 在很多情况下叶
片的近轴侧会出现明显的伤害症状, 而远轴侧则
不明显。分析以往文献, 可以看出臭氧选择性伤
害栅栏组织的结论主要证据来自于显微观察(Gra-
vano等2003; Mastyssek等2010; 张巍巍2011)。因
为, 迄今为止, 还没有其他方法能够有效地检测和
比较臭氧处理条件下近轴侧栅栏组织和远轴侧海
绵组织的伤害及伤害程度。是否臭氧也同时伤害
了叶片远轴侧的海绵组织？臭氧对叶片远轴侧的
伤害与其对近轴侧的伤害有何异同？迄今为止这
些问题均尚未澄清。我们注意到, 叶绿素荧光作
为检测叶片光系统II活性的有效方法在逆境生理
中广泛应用, 更重要的是荧光信号主要来自于叶
片浅层细胞(Hsu和Leu 2003)。因此, 荧光很可能
是检测和比较臭氧对叶片远轴侧伤害的一种有效
方法。
玉簪是我国北方城市绿化中的重要植物资源,
目前作为地被植物被广泛应用(Liu和Zhao 2013)。
因此, 为阐述臭氧对植物叶片近轴侧和远轴侧的
伤害作用和相关机制, 我们以玉簪为材料通过叶
片形态和显微观察、气体交换以及叶绿素荧光诱
导动力学等方法就臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴
侧的伤害作用进行了研究。一方面有助于进一步
理解臭氧对植物叶片的伤害作用和机制, 另一方
面也为使用植物材料治理臭氧污染提供必要的实
验支持。
材料与方法
1 材料培养
实验于2014年在北京市植物园基地开顶式同
化箱(open-top chamber)中进行(使用美国生产的2B
型Model 202臭氧监测仪对臭氧浓度进行监测; 用
臭氧发生器产生臭氧, 通过调节流量仪来控制臭
氧的浓度)。2014年5月选取长势均一的玉簪[Hos-
ta plantaginea (Lam.) Aschers.]植入花盆。花盆直
径30 cm, 高27 cm, 基质为草炭和园土(3:1)。臭氧
处理于6月30日开始, 臭氧设3个浓度处理: 对照(过
滤大气使得臭氧<20 µg·kg-1)、200 µg·kg-1和300
µg·kg-1; 每天臭氧处理8 h (上午8:00开始处理, 下
午16:00结束)。于7月20日进行各种测定。实验过
程中正常水肥管理, 且每天将同化箱内的花盆随
机移动, 确保消除同化箱内因小气候可能导致的
差异。
2 叶片形态观察和结构测定
在臭氧处理完成后, 选择成熟和有代表性的
叶片拍照和形态观察。使用解剖刀在靠近叶片的
中部取材(2 mm×2 mm), 用标准固定液(FAA)前固
定, 后用乙醇系列脱水, 中性树脂包埋、切片(横切
片厚度为1 µm), 再用甲苯胺蓝染色, 并利用光学显
微镜(Nikon-800, 日本)进行观察照相。
3 光合速率和气孔导度测定
选择晴朗的上午8:00~11:00进行气体交换参
刘东焕等: 臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴侧伤害的比较 2041
数的测定, 用CIRAS-2型便携式光合作用测定系统
(PP-Systems, 英国)分别测定玉簪各个处理叶片净
光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)等参数。测定光强
(饱和光强)为800 µmol·m-2·s-1, 叶室温度控制在
28~33 ℃之间, 湿度控制在70%~80%之间, 大气
CO2浓度控制在380~400 µmol·mol
-1之间。每个处
理测定6个重复。
4 叶绿素荧光参数测定
选择晴朗的天气 , 分别于早晨使用Handy-
PEA非调制式荧光仪(Hansatech, 英国)进行快速叶
绿素荧光诱导动力学的测定。测定及计算参照张
守仁(1999)、李鹏民等(2005)文献。测定前植株暗
适应15 min, 在弱调制光下诱导产生初始荧光(Fo),
此时PSII反应中心全部处于开放状态。在Fo之后
使用脉冲光(100和3 000 µmol·m-2·s-1红光)激发, 使
原初电子受体QA处于还原状态, 测得最大荧光值
(Fp)。每个处理测定12个重复。其中, 各特征点荧
光参数为Fo (20 μs时荧光, O相)、FK (300 μs时荧光,
K点)、FJ (2 ms时荧光, J点)、FI (30 ms时荧光, I
点)、FP (最大荧光, P相)。参照Strasser等(2004)的
方法, 将快速叶绿素荧光诱导动力学曲线标准化:
Vt=(Ft–Fo)/(FP–Fo)。本研究中VK、VJ和VI分别代表
K、J和I点的相对荧光产量。
5 叶绿素含量测定
选取对照组刚刚成熟的叶片(自中心开始第3
个叶位), 分别用直径6 mm的打孔器打取叶圆片,
混匀后随机称取0.1 g叶圆片以80%丙酮15 mL于暗
处浸提48 h, 至叶片完全呈白色, 25 mL容量瓶定
容。为使色素均匀分布, 期间大约隔2 h取出一次,
振荡片刻。用紫外可见分光光度计(UV-2802S, 美
国)分别在663、646及470 nm测定OD值, 按照Ar-
non (1949)的方法计算出叶绿素a (Chl a)、叶绿素b
(Chl b)及总叶绿素含量。
6 相对电导率和丙二醛含量测定
相对电导率(relative electrical conductivity)参
考Campos和Pham Thi (1997)的方法进行测定。丙
二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定(Health
和Packer 1986)。
7 数据处理与方法
所有数据分析采用Sigmaplot 10.0软件分析
作图。
实验结果
1 臭氧对叶片形态和结构的影响
如图1所示, 臭氧处理影响叶片形态和结构。
玉簪叶片在200 µg·kg-1臭氧处理下近轴侧发生明
显的失绿, 并出现伤害斑; 臭氧处理浓度继续增加
至300 µg·kg-1时, 叶片近轴侧失绿和伤害现象加
剧。与近轴侧相比, 远轴侧叶色较浅, 其在臭氧处
理下的失绿现象也较近轴侧轻。从图1还可以看
出, 200 µg·kg-1臭氧处理未能诱导玉簪叶片远轴侧
发生明显的伤害斑, 但300 µg·kg-1臭氧处理下叶片
远轴侧能观察到严重的伤害斑。与远轴侧相比, 2
种臭氧浓度均对叶片近轴侧的伤害较重。
图1 臭氧处理对玉簪叶片形态的影响
Fig.1 Effects of ozone on leaf morphology of
H. plantaginea seedlings
图中标注为O3浓度, 其中对照为O3<20 µg·kg
-1。
臭氧不仅影响叶片形态, 还影响叶片结构。
如图2所示, 对照叶片有清晰的栅栏组织和海绵组
织之分; 其栅栏组织由2层细胞构成, 排列整齐; 海
绵组织由多层不规则细胞组成, 且排列较疏松。
200 µg·kg-1臭氧处理不仅导致栅栏组织细胞的破
坏, 与海绵组织邻近的栅栏组织细胞受到的伤害
尤其明显; 同时, 气孔附近海绵组织细胞也受到一
定程度的伤害。300 µg·kg-1臭氧条件下, 玉簪叶片
只有一层栅栏组织细胞尚清晰可见, 而海绵组织细
胞则明显破损。上述结果证明, 臭氧处理会同时诱
导玉簪叶片发生栅栏组织和海绵组织的伤害。
2 臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴侧荧光诱导动力
学的影响
叶绿素荧光诱导动力学是一种快速无损伤测
植物生理学报2042
定技术, 被广泛应用于检测叶片的光合活性(张守
仁1999; 李鹏民等2005; Jiang 等2006; 李志真等
2014)。为研究臭氧对叶片近轴侧和远轴侧伤害的
差异, 分别测定了玉簪叶片两侧的荧光诱导动力
学。结果表明, 臭氧处理导致叶片荧光诱导动力
学曲线发生明显改变; 无论是近轴侧还是远轴侧,
随着臭氧处理浓度的增加荧光诱导动力学曲线的
K点(300 μs)、J点(2 ms)和I点(30 ms)相对荧光产量
均增加(图3、表1)。与近轴侧相比, 远轴侧的K点
相对荧光产量增加幅度较小; 而近轴侧和远轴侧J
和I点相对荧光产量的增加幅度相似(表1)。这些
特征点的变化证明臭氧很可能能够同时影响叶片
近轴侧和远轴侧的光合活性。
为更准确的分析臭氧对玉簪叶片近轴侧和远
轴侧浅层细胞的伤害, 我们测定了弱脉冲光条件
下的荧光诱导动力学曲线。伴随臭氧浓度增加,
K、J和I点的相对荧光产量也随之提高(图4、表
2)。计算各特征点的增加幅度, 我们观察到远轴侧
K点增幅明显小于近轴侧, 而J和I点的增幅叶片两
侧相差较小(表2)。上述结果证明, 臭氧处理确实
导致叶片近轴侧和远轴侧同时发生伤害, 光合活
性下降。
3 臭氧对气体交换和膜脂伤害的影响
如图5所示, 伴随臭氧浓度增加, 光合速率、
气孔导度和叶绿素含量均大幅下降。玉簪在200
µg·kg-1臭氧处理条件下光合速率和气孔导度下降
30%~40%, 而300 µg·kg-1臭氧处理则导致光合速率
和气孔导度分别降低50%以上(图5-A、B)。同时,
我们也注意到对照条件下玉簪叶绿素含量较高,
随着臭氧处理浓度增加叶绿素含量下降 , 300
图2 臭氧处理对玉簪叶片结构的影响
Fig.2 Effects of ozone on leaf anatomy of H. plantaginea seedlings
A: O3 <20 µg·kg
-1 (对照); B: O3 200 µg·kg
-1; C: O3 300 µg·kg
-1。
图3 臭氧处理对玉簪叶片近轴侧(A)和远轴侧(B)荧光诱导动力学的影响
Fig.3 Effects of ozone on the polyphasic rise of fluorescence transient in leaf adaxial side (A) and abaxial side (B) of
H. plantaginea seedlings
在3 000 µmol·m-2·s-1脉冲红光条件下测定。
刘东焕等: 臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴侧伤害的比较 2043
表1 臭氧处理对玉簪叶片荧光诱导动力学曲线各特征参数的影响
Table 1 Effects of ozone on the paramters of fluorescence transient in leaves of H. plantaginea seedlings
O3浓度/µg·kg
-1 VK VJ VI
近轴侧 远轴侧 近轴侧 远轴侧 近轴侧 远轴侧
<20 (对照) 0.241±0.011 0.291±0.013 0.482±0.025 0.509±0.023 0.875±0.039 0.907±0.037
200 0.375±0.024 0.405±0.023 0.556±0.031 0.562±0.028 0.931±0.042 0.941±0.041
300 0.452±0.029 0.454±0.031 0.617±0.034 0.589±0.033 0.939±0.047 0.942±0045
　　在3 000 µmol·m-2·s-1脉冲红光条件下测定。
表2 臭氧处理对玉簪叶片荧光诱导动力学曲线各特征参数的影响
Table 2 Effects of ozone on the paramters of fluorescence transient in leaves of H. plantaginea seedlings
O3浓度/µg·kg
-1 VK VJ VI
近轴侧 远轴侧 近轴侧 远轴侧 近轴侧 远轴侧
<20 (对照) 0.0085±0.0005 0.0213±0.0003 0.0598±0.0035 0.0851±0.0032 0.333±0.013 0.489±0.017
200 0.0213±0.0009 0.0288±0.0007 0.0851±0.0044 0.1370±0.0043 0.404±0.018 0.583±0.022
300 0.0394±0.0012 0.0439±0.0011 0.1340±0.0049 0.1930±0.0047 0.496±0.024 0.640±0.035
　　在100 µmol·m-2·s-1脉冲红光条件下测定。
图4 臭氧处理对玉簪叶片近轴侧(A)和远轴侧(B)荧光诱导动力学曲线的影响
Fig.4 Effects of ozone on the polyphasic rise of fluorescence transient in leaf adaxial side (A) and abaxial side (B) of
H. plantaginea seedlings
在100 μmol m-2 s-1脉冲红光条件下测定。
µg·kg-1臭氧处理时玉簪叶片的叶绿素含量降低幅
度最大(图5-C)。但是, 计算光合速率与叶绿素含
量之比(Pn/Chl), 我们发现臭氧处理浓度未明显影
响该比值(图5-D)。
此外, 我们还注意到在200和300 µg·kg-1臭氧
浓度处理条件下相对电导率迅速提高, 分别较对
照高约1.3倍和2倍; 而丙二醛含量也大幅提高, 分
别是对照的2倍和4倍左右(图6)。表明高浓度臭氧
处理下, 叶片组织和细胞受到伤害, 膜脂过氧化程
度也提高。
讨　　论
1 臭氧对叶片近轴侧和远轴侧伤害的比较
臭氧是一种强氧化剂, 能够与活体细胞的很
多组分发生氧化反应, 从而伤害植物叶片(Gravano
等2003; 许宏等2007; Mastyssek等2010; 张巍巍
2011)。本研究中, 随臭氧浓度增加玉簪叶片相对
电导率和膜脂过氧化程度均大幅增加(图5、6), 证
明臭氧确实导致叶片发生了氧化伤害。从形态上
看, 叶片近轴侧和远轴侧均出现棕色的伤害斑(图
植物生理学报2044
图5 臭氧处理对玉簪叶片光合速率(A)、气孔导度(B)、叶绿素含量(C)以及光合速率与叶绿素含量之比(D)的影响
Fig.5 Effects of ozone on photosynthetic rate (Pn) (A), stamotal conductance (Gs) (B), chlorophyll content (C) and ratio of
photosynthetic rate to chlorophyll content (Pn/Chl) (D) in leaves of H. plantaginea seedlings
图6 臭氧对玉簪叶片相对电导率(A)和丙二醛含量(B)的影响
Fig.6 Effects of ozone on relative electric conductivity (REC) (A) and content of malonaldehyde (MDA) (B) in
leaves of H. plantaginea seedlings
1); 显微结构的数据表明叶片近轴侧的栅栏组织和
远轴侧的海绵组织也受到破坏(图2)。因此, 臭氧
对叶片的伤害不仅仅发生在近轴侧, 也同样发生
在远轴侧。
尽管形态结构能够一定程度上证明臭氧处理
条件下玉簪叶片两侧均会受到伤害, 但缺少生理
学的证据。众所周知, 叶片叶绿素主要吸收红光
和蓝光。当使用红光作为激发光测定荧光诱导动
力学曲线时, 红光主要被浅层细胞的叶绿素所吸
收, 因此这些细胞释放的荧光能够较好的反映叶
刘东焕等: 臭氧对玉簪叶片近轴侧和远轴侧伤害的比较 2045
片浅层细胞的光合电子传递活性。长期以来, 这
一理念被广泛应用在荧光测定中。使用强脉冲红
光测定叶片两侧的荧光诱导动力学曲线时, 臭氧
导致荧光诱导动力学曲线发生明显改变(图3), 证
明臭氧同时伤害了叶片近轴侧和远轴侧细胞的光
合机构。但是, 也有研究证明强脉冲红光也可能
会激发较深层次的叶肉组织释放荧光, 所以强脉
冲红光条件下荧光反映的并不完全是浅层细胞或
组织的光合电子传递活性(Hsu等2003)。为排除这
一因素, 我们使用弱脉冲红光测定荧光诱导动力
学曲线, 从而尽可能仅激发叶片浅层细胞释放荧
光。弱脉冲光下, 臭氧处理导致的荧光诱导动力
学曲线变化与饱和脉冲光下的测定结果有相似的
规律, 叶片两侧K、J和I点的相对荧光产量提高(图
3、4, 表1、2), 再次证明臭氧同时伤害了叶片近轴
侧和远轴侧的叶肉组织或细胞。与远轴侧相比,
在两种荧光测定条件下臭氧诱导的近轴侧K点相
对荧光产量增加幅度更大。因为K点荧光产量的
增加表明放氧复合物(OEC)的失活(李鹏民等2005;
李志真等2014), 所以推测尽管臭氧能够导致叶片
两侧叶肉组织的OEC失活, 但近轴侧PSII供体侧可
能失活更加严重。J和I点荧光产量的增加说明PSII
受体侧及后面的电子传递受阻(李鹏民等2005; 李
志真等2014), 所以臭氧不仅仅导致供体侧的伤害,
而且还阻断了受体侧电子传递。只是在两种测定
条件下叶片近轴侧和远轴侧荧光诱导动力学曲线
的J和I点荧光增加的幅度相似, 所以两者受体侧的
伤害程度的差异可能较小。因此, 荧光的数据也证
明玉簪叶片近轴侧和远轴侧均会受臭氧伤害。
不过, 对于很多植物而言, 最初的叶片伤害症
状确实发生在近轴侧。我们的数据也表明, 玉簪
在200 µg·kg-1臭氧处理下伤害的表观症状也主要
在近轴侧, 远轴侧相对较少; 不过, 在臭氧浓度增
加至300 µg·kg-1时伤害的表观症状在叶片两侧均
清晰可见(图1)。众所周知, 光合作用主要在栅栏
组织中进行, 叶绿素也主要位于栅栏组织。实际
上, 伴随臭氧处理叶片叶绿素含量迅速下降, 而栅
栏组织细胞的叶绿素含量要远远高于海绵组织,
所以叶片近轴侧表观伤害症状明显可能与其该侧
栅栏组织的叶绿素含量下降程度较大有关。
本研究中, 玉簪叶片的气孔仅分布于远轴侧,
而近轴侧没有气孔分布(图2)。所以, 臭氧首先需
要通过远轴侧的气孔进入叶片, 此后才能够对叶
肉细胞进行氧化伤害。因为海绵组织位于远轴侧,
距离气孔近; 而栅栏组织位于叶片近轴侧, 距离气
孔较远, 所以从结构上看臭氧处理条件下叶片远
轴侧海绵组织不可避免的会受到伤害。对于其他
一些植物而言, 叶片(包括异面叶)两侧均有气孔分
布。一般情况下, 远轴侧气孔数量较多、密度大,
在叶片光合作用的气体交换中起到非常重要的作
用(Soars等2009; 吴冰洁等2015)。所以, 臭氧处理
条件下伤害叶片组织和细胞的臭氧可能主要来自
远轴侧气孔。然而, 对于叶片两侧均有气孔的植
物来说, 臭氧也可以由近轴侧气孔进入叶片内, 而
栅栏组织主要位于近轴侧, 所以这可能是前人研
究中臭氧导致近轴侧栅栏组织受到伤害较重的一
个原因。很可能, 臭氧对叶肉细胞的伤害并没有
严格的选择性, 而是与叶片的气孔分布有关。
2 光合速率降低的原因分析
叶片形态结构和荧光诱导动力学曲线的数据
证明玉簪叶片两侧均发生了明显的伤害, 且叶肉细
胞膜脂过氧化程度加剧, 电解质外渗, 所以臭氧条
件下叶片光合能力下降。但是, 光合速率与叶绿素
含量的比值没有发生明显变化, 因此, 推测玉簪叶
片碳同化能力的下降与叶绿素含量降低及其导致
的光能捕获减少无关, 叶绿素含量降低只是一个伴
随过程。很可能, 叶片结构伤害和光合电子传递活
性下降等才是光合速率降低的重要原因。
综上, 我们认为臭氧同时伤害玉簪叶片近轴
侧和远轴侧叶肉组织, 且这种伤害涉及光系统II放
氧复合物和受体侧电子传递。
参考文献
李鹏民, 高辉远, Strasser RJ (2005). 快速叶绿素荧光诱导动力学分
析在光合作用研究中的应用. 植物生理与分子生物学学报, 31
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