Ecological and biological characteristics of Hibiscus tiliaceus, a mangrove associate in China

黄槿是一种具有重要生态、药用和观赏价值的半红树植物,在海岸生态系统中发挥重要作用.对其生态及生物学特性进行研究表明:黄槿属典型阳生性植物,具有较高的光合潜能,适于在热带亚热带地区光照充足的环境中生长.其叶绿素荧光的光合电子传递速率-光响应曲线(RLC)显示,黄槿的相对电子传递速率(rETR)随光合有效辐射(PAR)的升高而逐渐增加,并在PAR 2 751 μmolm-2s-1时达到最大值,说明其光合系统II在强光照下也能保持较高的电子传递效率.黄槿叶绿素荧光参数显示其具有较高的能量利用效率,叶绿素a/b值(2.44∶1)略低于理论值(3∶1).黄槿对营养元素的利用率较高,植株体内N、P、K、Ca、Na、Mg的加权平均养分含量分别为1.23%、0.23%、1.34%、0.42%、0.24%、0.41%.P含量偏低,在其栽培过程中应及时补充P元素.该研究结果将对黄槿的引种、栽培及开发利用提供重要的理论依据.     

半红树植物黄槿的气体交换特性

半红树植物是一类既可在海岸潮间带又可在陆地生长和繁殖的海陆两栖植物。夏季强光和高温是海岸带生境突出的特点,半红树植物如何在这样的自然生境中生存和繁衍是值得探讨的问题。该研究以具有较高应用价值的锦葵科(Malvaceae)木槿属(Hibiscus)的常绿半红树植物黄槿(H.tiliaceus)作为研究对象,采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc.,USA)对南亚热带气候条件下的广东省珠海淇澳岛红树林自然保护区自然生长的黄槿在夏季高温季节的叶片气体交换特性进行测定,探讨了其在自然生境下的光合行为和相关的形态解剖特征,揭示其生境适应性的光合生理生态机制。结果表明:(1)黄槿净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率的日变化均表现为单峰型曲线,中午未出现明显光抑制现象。(2)黄槿较高的净光合速率与其较高的气孔导度相关,而后者则可能与其较大的气孔密度和具有表皮毛等叶片解剖结构特征有关。(3)黄槿光饱和点、光补偿点、最大净光合速率和日均净光合速率均符合阳生植物特征,因而是一种阳生性树种。以上结果说明黄槿在自然环境中具有的快速生长特性可能与其较强和较稳定的光合能力有关,该研究结果为深入揭示黄槿以及其他半红树植物适应海岸带高温强光生境的生理生态机制提供了基础数据,为黄槿的合理栽培及造林实践提供了理论参考。     

渭北黄土区农林复合系统中大豆辣椒的光合生理特性

研究了农林复合系统不同处理对大豆、辣椒的光合特性和叶绿素荧光参数的影响.结果表明,从单作到距李子1m处,随着距李子树越近,遮光愈多.各处理大豆、辣椒的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的日变化模式,且与单作相比,各处理大豆、辣椒的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有不同程度的降低.相关性分析结果表明二者的光合速率、气孔导度及蒸腾速率均与光合有效辐射呈正相关关系.随着遮荫程度的提高,大豆、辣椒叶绿素含量和表观量子效率(Ф)升高,光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.二者叶绿素荧光参数最大光能转换效率( Fv / Fm ) 、PSⅡ电子传递量子效率(ФPSⅡ ) 以及光化学猝灭系数( qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数( qN P)却逐渐降低.说明大豆、辣椒能适应弱光环境,在较低的光照条件下正常生长.     

遮荫对月季光合特性及生长发育的影响

采用人工遮荫法研究不同程度遮荫(75%、50%和25%全光照,以全光照为对照)处理对月季的生长发育、光合特性及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:(1)随着遮荫程度的增加,月季的叶片厚度、花径、成花率均呈降低趋势,叶绿素含量呈增加趋势;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)降低,气孔限制值(Ls)升高,Pn下降的主要原因可能为气孔限制。(2)月季在遮荫条件下的光饱和点和光补偿点、暗呼吸速率下降,表现出其对光照降低的生理适应机制;其光饱和点在600~1 200μmol·m-2·s-1,光补偿点在29.89~62.95μmol·m-2·s-1,CO2补偿点在78.16~89.41μmol·mol-1,CO2饱和点在1 100μmol·mol-1左右,潜在光合能力13.06~25.63μmol·m-2·s-1,其对光的适应范围较宽,光照和CO2浓度对其光合能力的影响较大。(3)各处理条件下叶绿素荧光参数显示,月季在自然光和低光下(50%和25%全光照)叶片PSⅡ受到了明显伤害,光合作用原初反应过程受到抑制,光合电子传递受到影响。研究发现,月季虽是阳生植物,但光照生态幅较宽,轻度遮荫(75%全光照)能促进其光合作用效率,减少光抑制,植株长势好,成花率高。     

三峡库区消落带芦苇(Phragmites communis (reed))的光合生理响应和叶绿素荧光特性

模拟三峡库区消落带土壤含水量变化特征,设置了T1(淹水超过土壤表面2cm)、T2(土壤含水量为田间持水量的70%～100%)、T3(土壤含水量为田间持水量的40%～60%)3个不同处理组,用嘉陵江江水灌溉芦苇(Phragmites communis (reed)),研究了三峡库区不同消落带带位土壤不同含水量条件下芦苇穗期的光合生理生态响应机理和适应对策.结果表明,土壤不同含水量对芦苇植株光合色素、叶片气体交换参数、资源利用效率以及叶绿素荧光参数有不同影响.其中,T1的光合色素含量最低,T3的类胡萝卜素含量最高.在T1条件下,芦苇表现出较低的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP),但与其它耐水淹植物相比,T1条件下的穗期芦苇仍具有较高的光合速率(17.067μmol·m-2·s-1),说明芦苇具有较强的耐水淹能力.在T2和T3条件下,芦苇具有较高的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP).水分利用效率(WUE)大小顺序为T3>T1>T2.虽然T1的PSII有效光化学量子产量(F′v/F′m)最高,T2的光化学荧光猝灭系数(qP)最大,而T3的电子传递效率(ETR)和非光化学淬灭系数(NPQ)最高,表明在高光强和高温条件下,T3具有较强的热耗散能力,能有效保护光合机构,因而光合速率最高(20.47μmol·m-2·s-1).研究证实芦苇不仅具有耐水湿的特点,还具有耐旱性,芦苇适合作为三峡库区消落带植被恢复建设禾本科先锋物种.     

濒危植物长序榆(Ulmus elongata)幼苗叶绿素荧光特性的初步研究

用Li-6400XT便携式光合作用仪对濒危植物长序榆幼苗的各叶绿素荧光参数的日变化和快速光响应曲线进行了测定。结果发现,光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)在整个白天阶段较稳定,下午18:00显著下降。光化学淬灭(qP)先增大后减小。非光化学淬灭(NPQ)呈现出与光化学淬灭(qP)相反的变化趋势,中午最低,说明长序榆幼苗光能利用率较高。快速光曲线表明实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学淬灭(qP)随着光合有效辐射(PAR)的增大而减小,电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭(NPQ)随着光合有效辐射(PAR)的增大而增大。使用幂函数能够很好的拟合实际光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)随光强的变化,而对数函数能较好的拟合实际光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)随光强的变化。     

商洛低山丘陵区农林复合生态系统中大豆与丹参的光合生理特性

农林复合系统作为一种传统而又新兴的土地利用和经营方式在改善商洛生态环境、增加该区农民收入、促进其生态和经济协调发展等方面发挥着非常重要的作用.为了研究林下作物的生理生态特性,对研究区农林复合系统中不同处理大豆、丹参的光合、叶绿素荧光参数进行了系统观测.结果表明,从单作到距核桃1m处,距核桃树越近,遮光愈多.各处理大豆的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的日变化趋势.不同处理丹参光合速率日变化趋势各不相同,且出现“午休”现象.与单作相比,各处理大豆、丹参的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有不同程度的降低.随着遮荫程度的提高,大豆、丹参叶绿素含量和表观量子效率(Φ)升高,光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.二者叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ΦPsⅡ)以及光化学猝灭系数(qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数(qNP)却逐渐降低.说明大豆、丹参能适应弱光环境,在较低的光照条件下正常生长.     

蝴蝶兰黄花品系光合能力快速测定

以5个蝴蝶兰黄花品系为试材,利用调制叶绿素荧光技术,通过比较其快速光曲线相关参数,以了解不同品系光合能力,尝试建立蝴蝶兰光合能力快速测定技术。结果表明：不同蝴蝶兰黄花品系光合能力存在明显差异,具有较高半饱和光强的品系也具有较高的最大相对电子传递速率,而初始斜率在一定程度上决定了品系最大相对电子传递速率的高低。调制叶绿素荧光技术不仅可用于蝴蝶兰光合能力快速测定,还可应用于蝴蝶兰其他光合生理研究。     

不同光强对越南抱茎茶光合及荧光特性日变化的影响

为研究不同光强对越南抱茎茶光合作用机理的影响,设置3种处理方式,即全光照(L1)、光强度45%(L2)、光强度15%(L3),分别在遮阴3个月后测定其光合荧光参数的变化。结果表明,不同光强处理下,净光合速率均呈单峰曲线,峰值出现在11:00左右;光合速率下降主要是气孔限制因素引起的;叶绿素荧光参数表明,强光条件下电子传递受阻,热耗散增加,PSII反应中心受到破坏,从而降低了茶花的光合效率;过度遮阴条件下受到光抑制,从而导致光合机构损伤;45%光照条件下光合效率较高。相关性分析表明,净光合速率(Pn)与空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、表观电子传递速率(ETR)呈极显著相关,与RH呈极显著负相关,与胞间CO2浓度(Ci)呈显著负相关。影响越南抱茎茶净光合速率的主要环境因子是空气温度和相对湿度。     

遮荫对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响

系统研究了全光照和不同程度的遮荫(43%,58%,73%,87%,97%)对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响。结果表明,异株荨麻的光补偿点和光饱和点均较低,且随着遮荫程度的提高,其值以及暗呼吸速率均依次降低。净光合速率日变化曲线呈单峰型,光合速率高峰值和日平均光合速率均随着遮荫程度的提高而明显下降。蒸腾速率和气孔导度的日变化与光合速率的日变化趋势一致,遮荫对蒸腾作用和气孔导度均有显著的影响,随着遮荫程度的提高,蒸腾速率和气孔导度均显著下降。在各光照条件下,蒸腾速率与气孔导度呈显著正相关。蒸腾速率和气孔导度与光合速率的相关性随遮荫条件的不同而异,全光照条件下蒸腾速率与光合速率呈显著正相关,而所有遮荫条件下相关性不显著。气孔导度与光合速率在所有光照下相关性均不显著。各遮荫条件下叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著高于全光照的,且随遮荫程度的提高叶绿素含量呈上升趋势,而叶绿素a/b的值则随着遮荫程度的提高而下降。叶绿素荧光参数PSⅡ内禀光能转化效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)日变化呈单谷曲线。各遮荫条件下Fv/Fm和Fv/Fo值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,异株荨麻是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,但增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,以增强在弱光条件下的生长发育能力。     

Differential Responses of Growth and Photosynthesis in Cyamopsis Tetragonoloba L. Grown under Ultraviolet-B and supplemental long-wavelength radiations

Cyamopsis tetragonoloba L. seedlings were subjected to continuous ultraviolet (UV)-B radiation for 18 h and post-irradiated with "white light" (WL) and UV-A enhanced fluorescent radiations. UV-B treatment alone reduced plant growth, pigment content, and photosynthetic activities. Supplementation of UV-A promoted the overall seedling growth and enhanced the synthesis of chlorophyll and carotenoids with a relatively high photosystem 1 activity. Post UV-B irradiation under WL failed to photoreactive the UV-B damage whereas a positive photoregulatory effect of UV-A was noticed in electron transport rates and low temperature fluorescence emission spectra.     

水稻剑叶生长过程中光合电子流传递分配及其与光合作用的关系

以气体交换和叶绿素荧光测定相结合的方法研究了水稻剑叶生长过程中光合电子传递分配以及与光合速率和叶绿素含量之间的关系 。两种高产水稻品种‘培矮64S/E32’和‘特三矮2号’的剑叶总的光合电子流JF和净光合速率Pn在移栽后50～70 d较高而相对稳定,在80 d后急剧下降。参与碳还原的非环式光合电子流Jc的降低比JF和Pn早。JF与Jc和光合速率与叶绿素含量之间存在正相关性。非环式光合电子传递分配于光呼吸的电子流的比例Jo/JF在50～70 d和80 d后约有35%～50%的电子流分配到光呼吸。     

NaCl胁迫对珊瑚菜叶绿素荧光特性的影响

以野生濒危植物珊瑚菜(Glehnia littoralisFr.Schmidt ex Miq.)幼苗为试材,通过水培试验研究了100、200和300 mmol?L-1NaCl处理对其生长状态、叶绿素含量以及叶绿素荧光动力学参数的影响,以探讨珊瑚菜的耐盐机制和耐盐能力.结果显示,随着NaCl处理浓度和时间的增加,珊瑚菜生长受到抑制程度逐渐加剧;其叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均表现不同程度的降低,而Chl a/b值却呈先下降后上升的变化趋势,并以300 mmol?L-1NaCl处理变化最为明显;同时,其PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其他电子受体的概率(ETo/TRo)均表现不同程度的降低,而光合机构电子传递的量子产额(ETo/ABS)、最大捕光效率(TRo/ABS)均呈先下降后上升的变化趋势,但单位反应中心以热能形式耗散的能量(DIo/CSo)则先上升后下降.研究表明,珊瑚菜对NaCl胁迫具有一定的适应调节能力,可以耐受200 mmol?L-1NaCl以下的盐胁迫,而300 mmol?L-1NaCl处理就会对其光合系统造成一定的损伤,明显抑制其正常生长.     

UV-B胁迫下NaHSO3对红芸豆叶片的保护作用

为了减轻UV-B辐射对植物叶片的伤害,本研究以离体红芸豆叶片为实验材料,通过外源施加NaHSO3的方法探讨了UV-B辐射下NaHSO3对离体红芸豆叶片的保护作用。结果表明：与未处理对照相比较,用0.5mmol·L^-1NaHSO3处理的离体红芸豆叶片表面褐色斑减少、边缘蜷曲及萎蔫程度降低;且能延缓叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的降低;使类黄酮含量升高;叶片中过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性升高,过氧化氢（H2O2）含量降低。进一步研究发现NaHSO3处理能明显延缓PSⅡ原初光能转换效率的降低;增强PSⅡ的电子传递能力,减少叶绿体内有害自由基的产生,减缓叶绿体内光合机构遭受破坏的程度。以上结果表明NaHSO3可能通过提高POD和APX的活性、降低自由基产生及保护光合色素等来实现UV-B胁迫下对红芸豆叶片的保护作用。     

高温胁迫下不同光强对‘赤霞珠’葡萄PSII活性及恢复的影响

本文研究了高温与不同光强结合处理对‘赤霞珠’葡萄叶片PSII活性及恢复的影响。结果表明,高温黑暗处理（40℃,0μmaol·m-2．s-1）导致叶片PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额（ψEo）与单位反应中心光能的传递（ETo/RC）降低明显,且无恢复趋势,K点相对荧光（Vk）、单位反应中心光能的吸收（ABS／RC）与捕获（TRo／RC）显著升高。高温弱光处理（40℃,200μmol·m-2．s-1）后的叶片PSII活性明显恢复,ETo／RC降低明显,TRo/RC无显著变化。高温强光（40℃,1600μmol·m-2．S-1）处理导致单位面积有活性反应中心数量（RC/CSm）抑制程度最大,恢复程度较低。实验结果说明,高温处理下黑暗对葡萄PSII功能活性及恢复均会造成抑制,而弱光可以显著缓解高温对葡萄叶片的胁迫作用,并促进PSII的恢复,强光导致胁迫下的PSII功能抑制最明显。     

脱水胁迫和光合日变化对梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数的影响

采用IMAGING-PAM叶绿素荧光法,测定了宁夏地区种植的梭梭和白梭梭在离体脱水胁迫和光合日变化下的叶绿素荧光参数变化,以研究肉苁蓉寄主梭梭和白梭梭对地理环境的生态适应机制.结果表明： 梭梭具有较高的光合作用性能,其光合电子传递活性(F_v/F_m)、光能转化效率(q_P)和表观电子传递效率(ETR)等指标均高于白梭梭.离体脱水胁迫48 h,梭梭同化枝含水率及叶绿素荧光参数各指标均显著高于白梭梭.梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数日变化差异较大,且呈现“V”型变化趋势.推测梭梭对水分及光照等环境因子变化的适应能力较白梭梭强,地理分布较广;白梭梭因受水分及光照等因子限制,地理分布较窄.     

不同生态条件对烤烟形态及相关生理指标的影响

选云南玉溪主产烟区红塔区大营街镇、通海县四街镇和峨山县小街镇三个不同生态环境下种植烤烟K326,探讨烤烟形态和生理差异及其影响因子。结果表明：大营街的烤烟形态性状最好,四街烤烟形态性状最差。三个试验点烤烟叶绿素含量、叶绿素a/b比值及类黄酮含量均没有显著差异,其中尤以四街烤烟类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量最高,而叶绿素/类胡萝卜素比值最低,均与其余地点有显著差异。Pnmax、LCP和LSP的大小顺序为四街＞大营街＞小街。光强在800~1000 mol?m-2?s-1范围内时,Ci、Gs和Tr为大营街＞小街＞四街,WUE为四街＞小街＞大营街。用灰色关联法对影响烤烟形态及生理特征的主要生态因子进行分析,对K326茎高、中部叶叶面积、类黄酮含量、丙二醛含量和叶绿素含量影响最大的生态因子分别是光照度、日平均气温、降水量、UV-B辐射和日照时数;而土壤氮含量是影响类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量和最大净光合速率的主要因子。     

不同盐胁迫下小麦叶片渗透性调节和叶绿素荧光特性

盐胁迫对植物伤害机理受到普遍关注。本试验以‘西旱3号’小麦幼苗为材料,通过比较钠盐(150 mmol·L^-1)、钙盐(5、30 mmol·L^-1)单独及其复合胁迫对叶片渗透调节和光合特性的影响,揭示不同盐胁迫对小麦的伤害机理。结果表明: 钠盐或钙盐单独胁迫显著抑制了小麦幼苗根、茎的生长,使叶片可溶性糖和脯氨酸含量、调节性能量耗散电子产量、非光化学猝灭及玉米黄质相对含量均显著增加,而叶绿素a和叶绿素b含量、最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭及光合电子传递效率均显著下降。此外,钙盐对小麦幼苗生长的抑制作用更强,钠盐处理下叶片叶绿素含量减少和叶绿素荧光参数降低更显著。除了可溶性蛋白、叶黄素和玉米黄质相对含量以外,低浓度钙盐有效缓解了钠盐诱导其他各指标的变化,而高浓度钙盐进一步增大了钠盐处理小麦幼苗各参数的变化幅度。总之,钠盐和钙盐显著抑制了小麦幼苗的生长,低浓度钙盐能有效缓解钠盐对小麦幼苗的伤害,而高浓度钙盐加剧了钠盐的毒害作用。这均与叶片光合色素含量、光能捕获及光合电子传递的改变有关。此外,渗透调节物质在增强钠盐或钙盐环境中小麦幼苗的抗性方面发挥着重要作用。     

Inhibition of photosynthetic electron transport and formation of inactive chlorophyll in winter stressed Pinus silvestris

Kinetics of fluorescence at room temperature, electron transport and photooxidation of P700 and cytochrome f have been studied in chloroplasts isolated from active and winter stressed Pinus silvestris. The winter stress induced block in the electron transport chain between the two photosystems is close to the site of plastoquinone, since winter stress and DCMU caused the same type of inhibition of the reoxidation of the primary electron acceptor Q of photosystem II. No winter inhibition of the electron transport between cytochrome f and P700 was observed. Time course studies of P700 photooxidation in chloroplasts of active and winter stressed pine have shown that the photosynthetic unit size must be about equal in the two types of chloroplasts. An apparent increase of the photosynthetic unit size was induced by winter stress, as revealed by the high chlorophyll/P700 ratio of winter stressed pine. The phenomenon is explained by the formation of photosynthetically inactive chlorophyll. Low-temperature fluorescence emission spectra were recorded when either chlorophyll a (433 nm) or chlorophyll b (477 nm) were preferentially excited. Winter stress induced the formation of a chlorophyll a fraction emitting at 673 nm. This chlorophyll is most likely derived from the chlorophyll a antennae of the two photosystems, and it probably contributes to the photosynthetically inactive pool of chlorophyll in winter stressed pine. The light harvesting chlorophyll a/b complex is relatively resistant to winter stress.