混播下柳枝稷叶绿素荧光参数及对水氮条件的响应特征

采用盆栽试验,按照白羊草(Bothriochloa ischaemum)与柳枝稷(Panicum virgatum)株数比设置5个混播比例(0∶8、2∶6、4∶4、6∶2、8∶0),在两种氮肥处理(不施氮和0.1g N·kg-1)下,测定分析柳枝稷叶绿素荧光参数对土壤水分短期自然干旱并复水[土壤含水量从80%FC(田间持水量为20%)逐渐降至20%FC后再复水至80%FC]的响应,以期揭示不同水氮及混播比例下柳枝稷与白羊草竞争关系的生理生态机制。结果显示:(1)随干旱胁迫加剧,柳枝稷最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和表观光合量子传递速率(ETR)逐渐下降,复水后第2天各指标均可恢复到对照水平;(2)两氮肥处理下,单播柳枝稷的ETR显著高于混播,施氮处理下单播的qP显著高于混播,但非光化学猝灭系数(NPQ)相反(P0.05),且柳枝稷比例越小各指标降幅越大,表明混播后柳枝稷PSⅡ反应中心活性下降,显示出其对混播竞争的适应;(3)施氮显著提高了柳枝稷的ΦPSⅡ(13.64%~23.53%)和qP(6.12%~11.11%),降低了NPQ值(9.76%~12.82%)(P0.05),表明施氮可提高其光能利用能力,增强其与白羊草的竞争力。研究认为,不同水氮条件下,柳枝稷表现出较强的混播竞争适应性,施氮会提高其对白羊草的生态竞争能力。     

外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节

盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明：在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。     

不同干旱胁迫条件下丛枝菌根真菌对 木棉叶绿素荧光参数的影响

为了探明丛枝菌根真菌(AMF)与木棉(Bombax ceiba Linn.)抗旱性的关系,采用盆栽法对不同干旱胁迫条件下接菌组(1 g土壤含100个AMF孢子)和未接菌组木棉叶绿素荧光参数进行了比较分析.结果表明:中度干旱胁迫(土壤相对含水量45%~50%)和重度干旱胁迫(土壤相对含水量30%~35%)条件下接菌组的初始荧光(Fo)均低于未接菌组;与对照(土壤相对含水量65%~70%)相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fo值分别升高了10.39%、20.93%和14.14%,未接菌组的Fo值分别升高了26.95%、48.75%和71.35%.接菌组的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)在中度和重度干旱胁迫5、15和35 d均高于未接菌组.与对照相比,重度干旱胁迫5、15和35 d,接菌组的Fv/Fm值分别降低了9.09%、6.85%和22.06%,未接菌组的Fv/Fm值分别降低了10.67%、16.21%和52.78%;接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.14%、22.43%和46.01%,未接菌组的Fv/Fo值分别降低了28.38%、48.20%和75.96%.总体来看,在中度和重度干旱胁迫条件下,接菌组的PSⅡ实际光量子产量〔Y(Ⅱ)〕、PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量〔Y(NO)〕、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递速率(ETR)高于对照,而PSⅡ调节性能量耗散的量子产量〔Y(NPQ)〕和非光化学淬灭系数(qN)低于对照;未接菌组的Y(Ⅱ)、qP、qN和ETR值低于对照,而Y(NO)和Y(NPQ)值则高于对照.研究结果显示:AMF能够减轻干旱尤其是重度干旱胁迫条件下木棉受伤害和光抑制的程度,并提高其叶片PSⅡ反应中心的活性,从而增强木棉在干旱胁迫条件下的生存能力.     

木棉叶片叶绿素荧光参数和SPAD值对干旱胁迫的响应

采用盆栽控水干旱法模拟干旱逆境,对1年生木棉(Bombax ceiba)盆栽苗进行不同程度的胁迫处理,测定干旱胁迫时其叶片叶绿素SPAD值和荧光参数动态变化。结果表明,干旱胁迫下,木棉叶片叶绿素相对含量逐渐降低;初始荧光(Fo)随着干旱程度的加剧而呈上升趋势,而最大荧光(Fm)、潜在光化学效率(Fv /Fo)、最大光化学效率(Fv /Fm)、光化学淬灭系数(qP)和表观光合电子传递速率(ETR)下降,在中度和重度干旱胁迫时差异显著(P＜0.05);非光化学淬灭系数(NPQ)变化不显著。干旱胁迫导致木棉植株出现光抑制,植株可通过降低光化学淬灭、增加热耗散的形式增强对干旱的适应能力。     

细胞外ATP和水杨酸对烟草光合指标的影响

研究了细胞外ATP(eATP)和水杨酸(SA)对烟草(Nicotiana tabacum)叶片的气孔导度(GH2 O)、蒸腾速率(E)、光合作用速率(A)与叶绿素荧光参数[包括PSⅡ潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ光适应下实际光化学效率Y(Ⅱ)、电子传递速率(ETR)、非光化学荧光淬灭(NPQ)和光化学荧光淬灭(qP)]的影响。结果表明：SA能导致A、GH2 O和E的下降,而eATP的处理能缓解SA造成的A、GH2 O和E的下降;但SA未对叶绿素荧光参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ、qP和ETR造成显著影响,eATP的加入也未改变SA处理下叶片叶绿素荧光参数的水平。这说明SA能导致光合作用的抑制,而eATP能明显缓解SA对光合作用的抑制,但以上作用可能均和光反应阶段无关。并对其内在机理进行了探讨。     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对叶绿素含量及其荧光特性的影响

以菜豆幼苗作为试验材料,分析了NaCl胁迫下交替呼吸对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性变化特征的影响,以探讨交替呼吸途径在逆境下的生理学作用以及植物在盐胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)的调节作用机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度(0、100、200、300mmol/L)的增高,菜豆幼苗叶片叶绿素含量显著下降,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学荧光猝灭(qP)与对照相比均显著性下降,而非光化学猝灭(NPQ)较对照组显著增加,同时交替呼吸容量在NaCl胁迫下也显著上升。(2)与单独NaCl胁迫相比,在NaCl胁迫下施加交替呼吸的抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)会导致菜豆幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)和qP进一步显著下降、NPQ进一步显著增加。研究认为,NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率下降和光能耗散增加,交替呼吸途径可有效缓解NaCl胁迫下菜豆叶绿素含量的减少以及光系统Ⅱ光化学反应效率的下降。     

干旱胁迫和CO2浓度升高条件下白羊草的光合特征

采用盆栽控制试验,研究了黄土丘陵区乡土种白羊草在不同水分水平(80％ FC和40％ FC)和CO2浓度(375和750 μmol·m-2·s-1)处理下的光合生理变化特征.结果表明:干旱胁迫使白羊草的最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQE)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tt)、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和光合色素含量降低,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量升高.水分充足条件下,与正常大气CO2浓度相比,大气CO2浓度倍增下白羊草的PnmaxMDA和Pro含量无显著差异.干旱胁迫下,CO2浓度升高提高了白羊草的最大荧光(Fm)、Fv/Fm、Fv/Fo、叶绿素含量和AQE,Pnmax比正常CO2浓度下高23.3％,差异达到显著水平,而MDA和Pro含量均显著降低.CO2浓度升高对干旱胁迫引起的白羊草光合能力下降有一定的补偿作用,减轻了干旱胁迫对白羊草的伤害.     

五节芒不同种群对Cd污染胁迫的光合生理响应

通过盆栽模拟试验,以分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的两个五节芒种群为试验材料,比较研究了两个种群在Cd胁迫下的气体交换参数、叶绿素荧光特性、光合色素含量和叶绿体超微结构变化的差异。结果表明:(1)Cd胁迫下五节芒两种群叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。矿区种群随Cd胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。(2)轻度Cd胁迫下气孔限制是五节芒非矿区种群Pn降低的主要因素,中度和重度Cd胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。(3)Cd胁迫下五节芒两种群PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ有效光化学效率Fv′/Fm′均有所下降。总体上矿区种群降幅较小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)的变化表现为Cd胁迫下两种群qP值降低、NPQ值升高,总体上抗性强的矿区种群qP降低的幅度低且NPQ升高幅度大。随着Cd胁迫浓度增加,矿区种群实际光化学反应效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)变化幅度不大,而非矿区种群显著下降,表明矿区种群PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。研究表明,五节芒矿区种群对重金属Cd有较强的耐受能力,适合作为金属矿区植被恢复建设的禾本科先锋物种。     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用营养液栽培,研究了外源亚精胺对50mmol·L-1NaCl胁迫下黄瓜幼苗植株生长、叶片叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数(PSⅡ光化学效率)的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了黄瓜植株生长量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)(P<0.05),但对PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学淬灭(qP)、有效光化学效率(Fv′/Fm′)、非光化学淬灭(qN)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响(P>0.05);外源亚精胺显著提高了盐胁迫下黄瓜植株生长量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度,增加了ФPSⅡ、qP、Fv′/Fm′,降低了qN(P<0.05);外源亚精胺对Fv/Fm影响不显著(P>0.05)。外源施加亚精胺可增强盐胁迫下黄瓜植株的光合能力,主要是由于减弱了盐胁迫对植株的气孔限制,但对PSⅡ实际光化学效率影响较小,且叶面喷施比根施处理对改善盐胁迫下植株的生长和光合作用更有效。     

复苏被子植物牛耳草脱水和复水期间叶黄素循环的保护作用

研究了复苏被子植物牛耳草(Boea hygrometrica (Bunge) R.Br.)离体叶片在微弱光强下(3 μmol photons*m-2*s-1)和黑暗中叶黄素循环组分及叶绿素荧光随脱水复水的变化.结果发现:脱水期间随着光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、实际量子产率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)值的降低,微弱光强下的对照叶片玉米黄素含量显著增加,而微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片都没有玉米黄素的积累.经过3 d复水后,微弱光强下对照叶片的Fv/Fm, ΦPSⅡ, qP 和 NPQ值能完全恢复,但是微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片其Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 和 NPQ值只有部分恢复.说明脱水的牛耳草离体叶片光系统Ⅱ的光化学活性的恢复明显受到DTT处理和黑暗的影响,因此玉米黄素可能对微弱光强下脱水的牛耳草叶片具有重要的保护作用.     

麻疯树幼苗对干旱胁迫的响应

以不同浓度(5%～25%)的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理麻疯树三叶期幼苗,研究了不同程度干旱胁迫下麻疯树叶片光合特性及其对干旱的耐受能力.结果表明:在较低浓度PEG(≤15%)处理下,随PEG浓度的增加,麻疯树叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭(q_P)和表观光合电子传递速率(ETR)下降,PSⅡ原初光能转化效率(F_v/F_m)轻微下降,水分利用效率(WUE)则逐渐升高,非光化学猝灭(NPQ)明显上升,初始荧光(F_o)无显著变化(P＞0.05);在高浓度PEG(＞15%)处理下,C_i随PEG浓度的增加而显著上升,P_n、G_s和WUE持续下降,F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P和ETR下降幅度明显增大,F_o显著上升,而NPQ下降.低浓度PEG处理导致麻疯树叶片P_n下降主要是由气孔因素造成的;在高浓度PEG处理下,P_n的下降则是由非气孔和气孔因素的共同限制作用造成的.当PEG浓度<20%时,虽然出现P_n下降,但光合机构未受损伤.经15 d高浓度PEG处理的植株叶片,在胁迫解除后光合活性能够迅速恢复,且植株可以存活.说明麻疯树对干旱胁迫有较强的耐受能力.     

外源水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响

以黄瓜品种‘中农203号’幼苗为试材,采用水培法研究了根际施用0.05、0.10和0.50 mmol/L水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响,以探讨水杨酸对光合作用的调节机制。结果显示:黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、荧光参数和光能分配对水杨酸的响应存在明显的浓度依赖性。0.05和0.10 mmol/L水杨酸处理提高了叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP),降低了非光化学猝灭系数(NPQ),使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,并以0.10 mmol/L水杨酸施用效果最明显,差异达极显著水平(P<0.01);而0.50 mmol/L水杨酸处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。研究表明,水杨酸对黄瓜叶片光合的正负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。     

油菜黄单胞杆菌AhpC突变对被侵染菜豆叶片光化学反应特性的影响

该文研究了两种不同基因型的黄单胞杆菌[野生型( Xcp-W)和烷基过氧化物还原酶亚基C( AhpC)的缺失突变体( Xcp-ahpC)]侵染菜豆叶片( Phaseolus vulgaris)3 d后,叶片侵染位点以及同一叶片上距侵染位点不同距离处叶绿素荧光参数的变化。结果表明：与对照相比,两种病原菌侵染后叶片被侵染位点以及同叶距侵染位点一定距离处潜在最大光化学效率( Fv/Fm )的变化不显著,而光系统Ⅱ( PSⅡ)实际光化学效率[ Y(Ⅱ)]、电子传递速率( ETR)以及光化学猝灭系数( qP和qL )均显著降低。与野生型病原菌Xcp-W的侵染相比,Xcp-ahpC突变型菌株侵染后叶片的以上参数的降低更为明显。野生型病菌Xcp-W侵染对非调节性能量耗散产量[ Y(NO)]和调节性能量耗散产量[ Y(NPQ)]无显著影响;但Xcp-ahpC型病原菌侵染则导致了( Y(NO)和Y(NPQ)的显著上升。综上可知,白叶枯病菌侵染使得叶片光系统Ⅱ的光能使用效率受到了系统性的抑制,而病原菌烷基过氧化物还原酶亚基C的缺失对叶片光系统Ⅱ的光能使用效率的抑制作用更为强烈,并影响了植物的光能耗散机制。     

草莓叶片光合作用对强光的响应及其机理研究

用便携式调制叶绿素荧光仪和光合仪研究了强光下草莓叶片荧光参数及表观量子效率的变化.结果表明,Fm、Fv/Fm、PSⅡ无活性反应中心数量和Q_A的还原速率在强光下降低,在暗恢复时升高;而PSⅡ反应中心非还原性Q_B的比例在强光下增加,在暗恢复时降低.上述荧光参数的变化幅度均以强光胁迫或暗恢复的前10 min最大.强光下Φ_PSII、ETR和qP先升高后降低,但qN先大幅度降低,然后小幅回升.强光处理4 h后,丰香和宝交早生的表观量子效率(AQY)分别降低了20.9%和37.5%;qE(能量依赖的非光化学猝灭)为NPQ(非光化学猝灭)的最主要成分.强光胁迫下丰香的Fo、Fm、Fv/Fm、Φ_PSII、ETR和AQY的变化幅度均明显比宝交早生小.DTT处理后,草莓叶片的Fm和Fv/Fm明显降低,Fo显著升高.可以认为,依赖叶黄素循环和类囊体膜质子梯度两种非辐射能量耗散在草莓叶片防御光损伤方面起着重要作用,丰香的光合机构比宝交早生更耐强光.     

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。     

不同品种美国山核桃叶绿素荧光参数日变化的研究

以湖南省永州市冷水滩采穗圃中的美国山核桃为试材,研究了叶绿素荧光参数的日变化规律。结果表明:初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)、光合量子产额(Yield)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)和表观电子传递速率(ETR)均存在着明显的日变化。其中Fv/Fm、Fm、Yield、qP均呈先下降后上升的趋势,在中午强光下降低到最低值;qN则呈先上升后下降的趋势,在中午时分达到峰值;Fo呈下降趋势,部分品种傍晚稍有回升,但仍比早晨低;ETR日变化呈双峰曲线。不同品种间Fv/Fm、Yield、ETR、qP、qN对光强和温度的响应也存在着明显差异,可作为鉴定品种耐光抑制能力大小的指标。     

外源NO对NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗光合生理响应的调节

采用营养液砂培方法,研究了外源一氧化氮(NO)对100 mmol/L NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗叶片叶绿素含量、光合气体交换和叶绿素荧光参数、光能分配及叶黄素循环的影响。结果表明:(1)外施60μmol/L NO供体硝普钠(SNP)显著缓解了NaHCO3胁迫下叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和气孔限制值(Ls)的下降及胞间CO2浓度(Ci)的升高,提高了光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭(qP),降低了初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(NPQ)。(2)NaHCO3胁迫下,外施SNP显著抑制了天线转换效率(Fv’/Fm’)的下降,降低了光系统间激发能分配的不平衡性(β/α-1)和天线热耗散的比例(D),提高了吸收光能中用于光化学反应的比例(P),而对PSⅡ反应中心的过剩光能(Ex)无明显影响。(3)外施SNP显著降低了NaHCO3胁迫下叶黄素循环库(V+A+Z)下降和叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)上升的幅度。但SNP对NaHCO3胁迫的缓解效应可被NO清除剂血红蛋白(Hb)部分或完全地逆转,SNP的分解产物NaNO2处理对NaHCO3胁迫无明显改善。表明外源NO可能通过提高光化学效率,缓解了碱胁迫引起的光抑制对光合机构的破坏,从而提高黑麦草的光合效率。