植物叶片内的叶绿体吸收光能-植物分析显微镜
在寒冬中，这些越冬的针叶植物，不仅其叶绿体的超微结构发生很
大的改变，而且其叶绿体膜的结构成分也发生很大变化，其中较明显的
是叶绿素含量的降低和叶黄素含量的增加，因而使叶色变成绿黄色。测
试指出，生长地愈北的寒冷地区，其叶绿素含量的降低幅度越大，可达
50％以上。
针叶植物叶绿体在寒冬中的上述种种变化已被揭示和解释为对寒冬
自然条件(主要是温度和光照)的一种适应机制。叶绿素是吸收光能的物
质，叶绿体的光合作用即是将光能转变成化学能，生产糖类等有机物质
；然而当吸收的光能超过光合作用的用量时，过剩的光能会引起光氧化
作用，又反馈到对叶绿体自身结构与功能的破坏。绿色植物在长期适应
生存的演变进化过程中，形成了防止这种过剩光能破坏的机制，如使过
剩光能猝灭或热耗散，以及形成一系列抗氧化机制——抗氧化剂和抗氧
化酶等。在冬天，越冬植物既要遭受低温的胁迫，又要承受强光照的胁
迫。一方面，万里晴空的阳光照射在叶面上，叶绿体吸收大量的光能；
而另一方面，低温又使光合作用效率降低，消耗在光合作用上的光能减
少，因而造成更多的光能过剩，引起的危害性更大。所以许多阔叶越冬
植物在进入冬季过程中(寒冬前)，将自身的叶片脱落，以防止叶片吸收
光能过剩(及水分胁迫)的伤害。而不发生落叶的常绿植物，如针叶植物
，在进入寒冬过程中，一方面使叶绿体中的叶绿素含量降低，叶绿体相
互聚集，以及片层膜数量减少等变化，减少对光能的吸收量，以降低或
消除过剩光能的危害；另一方面使叶黄素和胡萝卜素含量增加，光谱学
研究表明，叶黄素和胡萝卜素的聚集态对过剩光能起着猝灭和热耗散作
用。
在早春低温下田野中的农作物幼苗叶色常变成紫色或紫红色，尤其
是春玉米，究其原因和机制，除了因低温引起植物液泡(vacuole)的酸
化外，或许也包含着如以所述的防御光能过剩危害的机制。
在我国内蒙古、宁夏及甘肃等地区生长着一种极少见的常绿阔叶植
物沙冬青。这里的生境真是夏季酷暑、冬季严寒，夏天的温度可高达50
～60℃，且极度干旱和土壤盐渍化；在冬季，低温可降低到一30～一40
℃。生长在这里的沙冬青全年都是处在极其恶劣的环境中，它必须具备
特殊的适应性才能得以生存。
