对竞争物种的“阴影”：向日性植物Heliotropic Malva parviflora的光合作用策略——帮助其在低光照环境中超越沙漠冬季的短命植物

《Journal of Plant Growth Regulation》：Casting Shadows Over Competitor Species: Photosynthetic Strategies of Heliotropic Malva parviflora To Outgrow Desert Winter Ephemerals in low-light Environments

研究揭示沙漠冬季一年生草本植物在低光条件下通过高效光系统II（PSII）光合适应及优化光保护机制实现生物量积累优势，其中Malva parviflora表现尤为显著。

　　

摘要

沙漠冬季短暂生长的草本植物是一类寿命较短的植物，它们利用短暂的降雨期快速完成生命周期。本研究调查了五种此类一年生草本植物的光合作用适应性，这些植物包括Malva parviflora、Lactuca serriola、Sisymbrium irio、Rumex pulcher和Chenopodiastrum murale，它们自然生长在枣椰树树冠下光照条件较差的环境中。通过气体交换测量和叶绿素a荧光淬灭分析发现，所有这些物种都保持了较高的二氧化碳吸收速率，并表现出高效的光系统II（PSII）光化学活性，这体现在较高的最大量子产率和有效的量子产率以及大量处于活跃状态的PSII反应中心上。在所研究的物种中，向阳生长的M. parviflora具有最高的地上生物量，其生物量比其他物种高出62%至400%。这种卓越的生长表现伴随着显著提升的能量保存效率：与系统间电子受体还原相关的效率提高了20%至53%，而与终端电子受体还原相关的效率则提高了45%至68%。这些提升还体现在多相叶绿素a荧光瞬变过程中参数的改善上，表明其PSII光化学活性和电子传输效率优于其他物种。此外，M. parviflora还具有优化的色素组成和独特的光保护机制，表现为缓慢的非光化学淬灭（NPQ）反应以及快速的恢复过程，这表明其在热能耗散与光化学利用之间能够实现高度灵活的转换。综上所述，这些特征共同构成了其高效生物量产生的基础，也解释了该物种在低光照沙漠地下植被环境中的竞争优势。