河西荒漠区石下生蓝藻叶绿素荧光参数的日变化

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00030

摘要/Abstract

摘要：

以往对石下生微生物的研究集中在微生物组成和分布特征上，而对光合活性变化的研究较少。以分布在河西走廊3个干旱程度不同样地的石下生蓝藻为材料，利用Handy PEA植物效率仪，研究了在72 h内石下生蓝藻的叶绿素荧光参数的逐小时日变化特征。结果表明：（1）石下生蓝藻PSII最大光化学量子产量（F_v/F_m）的值均存在明显的日变化，在06:00左右及18:00—20:00达到较高水平，最高值均大于0.6；由于受到环境胁迫，在辐照度较高（>2 mW·cm^－2）、温度较高（>30 ℃）、湿度较低（<12.5%）的12:00—14:00，F_v/F_m的值均低于0.1；（2）降雨事件的发生使得瓜州北戈壁石生蓝藻F_v/F_m的值明显增高，平均值0.1~0.35，嘉峪关大草滩F_v/F_m的值波动较小，平均值0.1~0.19，这可能与该地区石头类型、土壤类型和降雨量大小有关。该研究在一定程度上揭示了石下生蓝藻光合活性在一天内的变化情况，为深入研究石下生微生物在原位环境的代谢活动提供线索。

关键词: 河西走廊, 石下生微生物, 叶绿素荧光, 蓝藻光合活性, 日变化

Abstract:

Fewer studies have been conducted on changes in the photosynthetic activities of hypolithic microorganisms， with the majority of previous research concentrating on the microbial composition and distributional properties. The hour-by-hour daily variation characteristics of chlorophyll fluorescence parameters of three hypolithic cyanobacteria distributed in three different aridity levels of the Hexi Corridor were studied as experimental materials using the handy PEA plant efficiency meter over a 72-hour period. The results showed that the hypolithic cyanobacteria exhibited daily fluctuations in their maximum photochemical quantum yield （F_v/F_m） values， reaching a higher level at approximately 06:00 a.m. and 18:00-20:00 p.m.， with the greatest values above 0.6. The F_v/F_m values were less than 0.1 at 12:00-14:00 at higher irradiance （>2 mW·cm^-2）， higher temperature （>30 ℃）， and lower humidity （<12.5%） as a result of the environmental stress. Rainfall events， which may be related to the type of stone， soil， and rainfall amount in this area， caused significantly higher values of F_v/F_mfor hypolithic cyanobacteria in the North Gobi of Guazhou （GZ）， with mean values fluctuating from 0.1 to 0.35， and smaller fluctuations of F_v/F_m in the Dacaotan of Jiayuguan （JYG）， with mean values ranging from 0.1 to 0.19. This work exposes， to some extent， variations in photosynthetic activity of hypolithic cyanobacteria throughout a day and offers a theoretical foundation for the study of hypolithic microbial communities.

Key words: Hexi Corridor, hypolithic microorganisms, chlorophy Ⅱ fluorescence, cyanobacterial photosynthetic activity, daily variation

中图分类号:

Q935

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图/表 5

表1 采样点地理位置信息

Table 1 Geographic location information of sampling sites

采样点	缩写	纬度(N)	经度(E)	海拔 /m	多年平均降水量/mm
嘉峪关大草滩	JYG	39°45′07″	98°08′14″	1 824	121.76
瓜州北戈壁	GZ	40°39′40″	95°41′09″	1 241	70.86
莫高窟窟顶	MGK	40°02′15″	94°47′35″	1 335	60.45

图1 嘉峪关样点空气温度、空气相对湿度、辐照度及叶绿素荧光参数Fv/Fm值的日变化

Fig.1 Daily variation of air temperature， air relative humidity， irradiance and Fv/Fm values of chlorophyⅡ fluorescence parameters at Jiayuguan sample site

图2 瓜州样点空气温度、空气相对湿度、辐照度及叶绿素荧光参数Fv /Fm值的日变化

Fig. 2 Daily variation of air temperature， air relative humidity， irradiance and Fv /Fm values of chlorophyⅡ fluorescence parameters at Guazhou sample site

图3 莫高窟样点空气温度、空气相对湿度、辐照度及叶绿素荧光参数Fv /Fm值的日变化

Fig. 3 Daily variation of air temperature， air relative humidity， irradiance and Fv /Fm values of chlorophyⅡ fluorescence parameters at Mogao Grottoes sample site

表2 3个样点白天与黑夜 Fv/Fm 值（mean±SD） t 检验

Table 2 The t-test of Fv/Fm values for daytime vs. nighttime for the three sample sites

组别	嘉峪关大草滩JYG			瓜州北戈壁GZ			莫高窟窟顶MGK
组别	第一天	第二天	第三天	第一天	第二天	第三天	第一天	第二天	第三天
白天	0.067±0.08	0.075±0.10	0.099±0.12	0.076±0.09	0.071±0.09	0.086±0.10	0.072±0.10	0.083±0.10	0.068±0.08
黑夜	0.046±0.03	0.063±0.06	0.070±0.05	0.255±0.09	0.102±0.06	0.064±0.07	0.105±0.06	0.102±0.05	0.095±0.04
t	3.014	1.322	2.858	-17.287	-3.615	2.321	-3.684	-2.242	-3.879
P	0.003	0.187	0.005	<0.0001	0.0003	0.021	0.0003	0.026	0.0001

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