5个油松种源光合特性的比较研究

为了揭示自然条件下不同种源油松光合特性的差异,为优良种源选择提供依据,在黄土高原种源实验地,对5个油松种源（陕西洛南LN,陕西黄陵HL,山西吕梁山LL,山西灵空山LK,辽宁千山QM）幼苗的光合生理特征及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明：5个油松种源的净光合速率（P_n）呈双峰型,蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）亦基本呈双峰型,第1峰值均出现在上午8:00,有明显的光合午休现象。种源QM的水分利用效率（WUE）日变化呈单峰性,峰值出现在10:00,而种源LN、LL、LK和HL呈双峰型,第一峰值出现在8:00,第二峰值出现在12:00~16:00。种源LN、LL、LK和QM午间净光合速率的下降主要由气孔因素引起的,而种源HL则主要由叶肉细胞同化能力的降低引起的。种源LK的日均P_n、T_r和WUE均高于其他种源,是高光合、高蒸腾和高水分利用效率的种源,而种源HL属于低光合、低蒸腾和低水分利用效率的种源。T_a是影响各种源的P_n的首要因子,其次是VPD;RH是影响种源LN、LL和LK的T_r的首要因子;而T_a和VPD是影响种源HL和QM的T_r的主要因子。     

C差异与气体交换参数

在苗木生长的不同时期对13个毛白杨(Populus tomentosa)杂种无性系叶片碳同位素δ¹³C和气体交换参数(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、瞬时水分利用效率WUE_i、气孔导度G_s和胞间CO₂浓度C_i)的差异进行研究, 分析不同无性系间δ¹³C与气体交换参数的相互关系, 目的在于探求δ¹³C在筛选高光合及高水分利用效率毛白杨杂种无性系中的应用价值。结果表明: 不同生长时期和不同无性系间δ¹³C、T_r、WUE_i、G_s和C_i的差异均显著, δ¹³C和WUE_i表现为9月＞7月, T_r、G_s和C_i表现为7月＞9月, P_n在不同生长时期差异不显著。季节变化是引起毛白杨杂种无性系叶片δ¹³C差异的主要原因。同一时期, 无性系间δ¹³C和WUE_i表现出较好的一致性, 即WUE_i较高的无性系30、42、46、83、BL2和BL5, 其δ¹³C值也较高, WUE_i较低的无性系B331和TG34, 其δ¹³C值也较低, 且不同时期(7月和9月) δ¹³C和WUE_i呈较强的正相关, 相关系数r分别为0.739 0和0.545 8, 高δ¹³C可以作为筛选高WUE_i毛白杨的有效指标, 且在苗木生长旺盛时期选育能得到更为可靠的结果。对毛白杨而言, 高WUE_i的无性系, 一般具有适中或较低的G_s和C_i, 但不一定具有很高的P_n, 气孔调节使得毛白杨在不影响光合作用的同时保持较高的WUE。     

盐胁迫下水稻叶片光合参数对光强的响应

以耐盐性不同的两个水稻品种秋光和辽盐2号为试材,在设定条件下测定长时间NaCl胁迫下水稻剑叶的净光合速率(P_n)、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）在不同光照强度（PFD）诱导下的反应差异与水稻抗性的关系.结果表明,在不同浓度NaCl胁迫下,随着PFD的升高,两品种的P_n和G_s均呈上升趋势,与对照相比,耐盐品种辽盐2号的P_n增加了14.87%,而秋光的P_n则下降了17.91%.C_i、L_s及P_n/G_s比值的变化趋势表明,气孔因素和非气孔因素对辽盐2号的光合变化起到了积极作用,而气孔因素则是引起秋光光合变化的主要原因.     

铜胁迫条件下土壤微生物对海州香薷光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为探讨铜（Cu）胁迫条件下土壤微生物对海州香薷（Elsholtzia splendens）光合生理和叶绿素荧光参数的影响,实验设置添加Cu（Cu胁迫）、接种土壤微生物、添加Cu与接种土壤微生物等3个处理,以不添加Cu与不接种土壤微生物为对照（CK）。结果表明：接种土壤微生物处理的植株相对叶绿素含量、净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）均显著高于CK;且对初始荧光（F_o）和最大光化学效率（F_v/F_m）均有显著性影响。与CK相比,添加Cu降低了海州香薷的P_n和气孔导度（G_s）,但胞间CO₂浓度（C_i）的变化与P_n相反,表明其对光合作用的影响主要是非气孔限制因素。添加Cu的植株相对叶绿素含量显著下降,但Cu胁迫下接种土壤微生物提高了植株相对叶绿素含量,差异显著。在Cu胁迫条件下,接种土壤微生物的植株具有较高的F_v/F_m及较低的F_o,显著提高了海州香薷的WUE、P_n、G_s。说明接种土壤微生物可通过提高相对叶绿素含量、改善叶绿素荧光和光合作用来减轻Cu胁迫对海州香薷植株造成的伤害,从而提高海州香薷耐受Cu胁迫的能力。     

浓度NO对高表达转玉米C4型pepc水稻光合的促进

为了揭示C₃植物中C₄ pepc高表达带来的生理差异与其高光合效率的关系。本文以高表达的转玉米C₄ pepc光合基因水稻（PC）及原种Kitaake(WT）为材料,通过水培在孕穗期通过根吸入的方法,进行不同浓度的NO供体、NO合成抑制剂以及相关影响信号分子的试剂单独和联合过夜处理12 h,选取倒二叶研究NO对供试材料净光合速率（P_n）,气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)的影响。结果表明：WT和PC在200 μmol·L^-1 SNP（Sodium nitroprusside）和1 mmol·L^-1 L-Arg(L-Arginine)处理下,P_n分别增加20.8%、10.7%,差异显著（p<0.05）;随SNP和L-Arg浓度的增加,其表现不同程度的抑制,与PC相比,WT的P_n抑制更显著（p<0.05）,而G_s和C_i的变化则相反（p<0.05）;进一步结合200 μmol·L^-1 SNP和1 mmol·L^-1 L-Arg与SA处理,结果与高浓度的NO供体处理类似;在联合6 mmol·L^-1 Ca²⁺螯合剂EGTA处理下,与PC相比,WT的P_n抑制达到极显著水平（p<0.01）,C_i的变化则相反（p<0.05）。相关分析结果表明：PC的P_n的高低与G_s的相关性小于WT,PC与WT决定系数分别为0.654 9、0.773 5;而与C_i的相关性则更大些,PC与WT决定系数分别为0.466 5、0.419 6,显示PC可能有不同的调节方式,尤其在低浓度的NO,PC可在Ca²⁺参与下调节气孔的开放,在气孔关闭的条件下,仍能维持一定的P_n。     

低温弱光下水杨酸对黄瓜幼苗光合作用及抗氧化酶活性的影响

为了探讨低温弱光下水杨酸（SA）对黄瓜光合功能的调控作用,以‘津优3号’黄瓜幼苗为试材,叶面喷施不同浓度的SA溶液,研究低温弱光下黄瓜幼苗气体交换参数、光化学效率、MDA含量及抗氧化酶活性的变化.结果表明：低温弱光胁迫使黄瓜幼苗叶片的光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSⅡ光下实际光化学效率（Φ_PSⅡ）及暗下最大光化学效率（F_v/F_m）明显降低,胞间CO₂浓度（C_i）显著升高,说明低温弱光下黄瓜幼苗P_n下降的主要原因是非气孔限制;低温弱光还可引起黄瓜幼苗丙二醛（MDA）含量增加,超氧化物歧化酶（SOD）活性升高,过氧化氢酶（CAT）活性降低,过氧化物酶（POD）活性先升高后降低.而胁迫前用0.5～2.5 mmol·L^-1 SA预处理幼苗,其叶片的P_n、G_s、T_r、Φ_PSⅡ、F_v/F_m及SOD、POD和CAT活性与CK（水预处理）相比均有不同程度的提高,C_i和MDA含量有所降低.表明SA可有效调控低温弱光下黄瓜幼苗叶片的光合功能,提高其低温弱光耐性,其适宜浓度为1 mmol·L^-1.     

草光合作用日变化及其与环境因子的关系

对镇江北固山湿地优势植物——〓草的光合作用进行了试验研究。结果表明,春夏季晴天〓草净光合速率(P_n)的日变化为双峰曲线,有明显的光合“午休”现象;多云天〓草的P_n主要受光强制约,随光合有效辐射(PAR)变化而变化。经统计学验证,〓草的P_n与PAR、气孔导度(G_s)有显著正相关关系,而与细胞间隙CO₂浓度(C_i)呈显著负相关。用一元二次方程拟合了〓草的光响应曲线,得到光补偿点为38.572 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为2 087.5 μmol·m^-2·s^-1。     

土壤水分对不同季节番茄叶片水和二氧化碳交换特性的影响

以番茄品种“L402”为试材,研究了土壤水分对不同季节番茄光合及蒸腾特性的影响.结果表明:全生育期内春番茄光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）均以土壤相对含水量80％处理最高,65％处理次之,50％处理最低;土壤水分降低,显著改变了番茄P_n和T_r的日变化动态,导致光合午休加重;叶片水分利用效率（WUE）以65％处理最高.冬番茄在全生育期内P_n和T_r以50％处理最低,但65％和80％处理无显著差异,且均无光合午休;WUE则以50％处理最高,80％处理最低,说明不同季节番茄对土壤水分的反应存在显著差异.春番茄与冬番茄的P_n及T_r日变化规律显著不同,且在相同土壤水分条件下,春番茄P_n及T_r显著高于冬番茄.     

水分胁迫对云杉光合特性的影响

比较研究了3年生红皮云杉和嫩江云杉苗木在不同水分条件下的光合特征,并探讨其对水分胁迫的适应机制。研究结果表明,不同光强下两种云杉的最大光合速率（P_max）随土壤含水量的降低而逐渐下降,且嫩江云杉的降幅较小;表观量子效率（AQY）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（G_s）也都呈下降的趋势。暗呼吸速率（R_d）和水分利用率（WUE）在逐渐干旱的过程中先上升后下降,而胞间CO₂浓度先下降,后随上升。这表明在水分胁迫较为严重时,光合速率的降低主要是非气孔限制造成的。比较上述指标的变化情况可以看出,嫩江云杉对干旱的适应性要强于红皮云杉。     

高温胁迫对切花菊‘神马’光合作用与叶绿素荧光的影响

以切花菊品种‘神马’为试材,在40 ℃/35 ℃（昼/夜）与33 ℃/28 ℃高温下分别胁迫11 d,然后转入23 ℃/18 ℃恢复5 d,研究不同高温强度及恢复对菊花光合作用的影响.结果表明：33 ℃/28 ℃下净光合速率（P_n）逐渐降低,气孔导度（G_s）5 d后明显降低,两参数均可在23 ℃/18 ℃下恢复到对照的80%以上;40 ℃/35 ℃高温下P_n与G_s大幅度持续降低,胁迫前期,胞间CO₂浓度（C_i）上升,P_n的降低主要由非气孔因素导致;9 d后C_i与P_n同时降低,气孔限制成为P_n 降低的主要因素.高温使菊花叶片的PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、最大光化效率（F_v/F_m）、实际光化效率（Φ_PSⅡ）与天线转换效率 （F_v′/F_m′）降低,天线热耗散（D）增加,表明高温胁迫下菊花通过降低光能的捕获与通过PSⅡ的电子传递效率来保护反应中心免受伤害.33 ℃/28 ℃下光化学猝灭系数（q_P）呈先下降后上升趋势,推测此温度下受体端电子传递首先受到抑制;40 ℃/35 ℃下q_P持续增加,表明放氧复合体(OEC)可能是菊花光合系统中极端高温伤害的原初位点.     

青杨雌雄扦插苗光合作用日变化与叶绿素荧光参数特征

以青杨雌雄扦插苗为对象,探究其叶绿素荧光参数和光合作用日变化特征。结果表明:青杨扦插苗的Pn、Tr和Gs日变化均呈"双峰"型曲线,有明显的"午休"现象,但是不同性别Pn、Tr和Gs的高峰和低谷出现的时间和大小不同。青杨雌雄植株的WUEi从8:00开始降低到一个最小值后升高,且雌株在16:00出现1个峰值;雄株叶片的Pn、Gs、Tr、WUEi、Fm、Fo、Fm'、Fo'、Fv'/Fm'、ETR显著大于雌株(P0.05),而NPQ则是雌株显著大于(P0.05)雄株,Ci、Ls、Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSⅡ、qP性别间差异则不显著(P0.05);相关性分析结果表明,对Pn影响最大的因子是Gs,其次是Ca、PAR、RH、Ta和VPD。对Tr影响最大的因子是Gs,其次是Ca、RH、PAR、Ta和VPD。可见,与雌株相比,青杨雄株的捕获光能效率、电子传递速率、光合效率以及水分利用效率较高,雄株对逆境适应能力更强。     

皇甫川流域梁地生境中间锦鸡儿不同龄级植株光合生理特性的比较研究

对内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗皇甫川流域梁地生境人工栽植的中龄级（5年生）和老龄级（24年生）中间锦鸡儿植株的光合生理特性进行了比较研究。结果表明：中龄级植株的净光合速率和蒸腾速率均大于老龄级植株;两个龄级植株在12:00~14:00净光合速率均下降,老龄级植株是由于光抑制使光系统Ⅱ受损、细胞光合能力下降等非气孔因素所导致,而中龄级植株是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中气孔因素是主要因素。光合色素含量的测定结果显示,中龄级植株的叶绿素含量、类胡萝卜素含量均显著高于老龄级植株,前者具有更高的净光合速率和光能利用效率,并且具有更高的抵御强光能力。中龄级植株的水分利用效率高于老龄级植株,具有更强的耐旱能力。     

Anthocyanin production in the hyperaccumulator plant Noccaea caerulescens in response to herbivory and zinc stress

Stomatal behavior in response to drought has been the focus of intensive research, but less attention has been paid to stomatal density. In this study, 5-week-old maize seedlings were exposed to different soil water contents. Stomatal density and size as well as leaf gas exchange were investigated after 2-, 4- and 6-week of treatment, which corresponded to the jointing, trumpeting, and filling stages of maize development. Results showed that new stomata were generated continually during leaf growth. Reduced soil water content significantly stimulated stomatal generation, resulting in a significant increase in stomatal density but a decrease in stomatal size and aperture. Independent of soil water conditions, stomatal density and length in the trumpeting and filling stages were greater than in the jointing stage. Irrespective of growth stage, severe water deficit significantly reduced stomatal conductance (G _s), decreasing the leaf transpiration rate (T _r) and net photosynthetic rate (P _n). Stomatal density was significantly negatively correlated with both P _n and T _r but more strongly with T _r, so the leaf instantaneous water use efficiency (WUE _i ) correlated positively with stomatal density. In conclusion, drought led to a significant increase in stomatal density and a reduction in stomatal size and aperture, resulting in decreased P _n and T _r. Because the negative correlation of stomatal density to T _r was stronger than that to P _n, leaf WUE _i tended to increase.     

显脉金花茶的光合生理特性研究

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc., USA)对显脉金花茶光合特性进行研究。结果表明：(1)在夏季,显脉金花茶叶片的P_n日变化呈单峰曲线,最高峰出现在中午11：00。其最大净光合速率（P_max）为3.81 μmol·m^-2·s^-1、光饱和点（LSP）为459.9 μmol·m^-2·s^-1、光补偿点（LCP）为6.9 μmol·m^-2·s^-1。显脉金花茶的光饱和点和光补偿点都比较低,表明其是一种阴生植物。（2）在控制光照强度和温度的条件下,CO₂浓度小于800 μmol·mol^-1,P_n几乎呈直线上升,升高CO₂浓度可使显脉金花茶的净高合速率增大,提高了叶片对光能的利用率。其叶片CO₂饱和点(CSP)大约在1 200 μmol·mol^-1左右,CO₂的补偿点（Г^*）为70.1 μmol·mol^-1,最大羧化速率（V_cmax）为17.5 μmol·m^-2·s^-1,最大电子传递速率（J_max）为40 μmol·m^-2·s^-1。     

不同地理种群两针松光合和生长特性的差异

为认识两针松中的赤松（Pinus densiflora）、长白松（Pinus sylvestris var. sylvestriformis）和樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）光合作用对环境变化的响应和适应特征,在其自然分布区内选择地理和气候差异显著的9个地理种群,采集成熟种子并播种于东北林业大学温室,2 a后,测定针叶的光合能力及其相关因子,并同时测定幼苗的株高和基径,比较种间和地理种群间差异。结果表明：赤松、长白松和樟子松种间最大光合速率（p=0.34）、呼吸速率（p=0.15）和表观量子效率（p=0.18）的差异均不显著;地理种群间表观量子效率（AQY）差异显著(p=0.08),其中兴凯湖种群表观量子效率最高,为0.084 5±0.002 4 mol CO₂·mol^-1 photons,较其他种群高13.10%~159.23%。地理种群间呼吸速率(R_d)差异显著(p=0.01),黑河和兴凯湖种群的呼吸速率最高（分别为1.62±0.18 μmol CO₂·m^-2·s^-1,1.52±0.30 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,安图和东宁种群的呼吸速率最低,分别为0.40±0.01 μmol CO₂·m^-2·s^-1,0.34±0.03 μmol CO₂·m^-2·s^-1。地理种群间最大净光合速率(P_max)差异显著(p=0.02),其中兴凯湖、东宁、韩国、鸡东、二道白河、红花尔基种群的最大光合速率差异不显著,均值为18.36±1.81 μmol CO₂·m^-2·s^-1,高于安图、漠河、黑河种群。安图、漠河、黑河种群间最大光合速率差异不显著,均值为12.57±0.86 μmol CO₂·m^-2·s^-1。地理种群间的株高和基径差异均显著,其中韩国种群株高最高,黑河种群最低;基径兴凯湖种群最高,安图种群最低。株高和基径最大值约为最小值的3倍。两针松针叶的光合能力及其一些相关因子的地理种群间差异可能是其光合机构对种源地环境条件长期生理适应的结果。     

一氧化氮(NO)熏蒸蒜瓣对蒜苗叶片光合作用的影响

以白皮改良蒜为试验材料,用不同浓度的一氧化氮气体（0.1、0.5、1.0 μmol·L^-1）在无氧环境中对大蒜进行熏蒸。并使用TPS 1便携式光合仪结合Farquhar和Sharkey的理论测定或计算NO处理蒜苗的相关光合指标,同时测定核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)含量。发现与1.0 μmol·L^-1 NO气体处理相比,0.5 μmol·L^-1 NO处理的蒜苗叶片净光合速率（P_n）、气孔导度(G_s)提高、而胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔限制值(L_s)降低,说明0.5 μmol·L^-1 NO处理下蒜苗光合速率高于1.0 μmol·L^-1 NO的处理的主要是非气孔因素。而且0.5 μmol·L^-1 NO处理提高了蒜苗叶片表观量子效率(AQY)、表观羧化效率(CE)和光合能力(A_o)及Rubisco含量,说明外源NO处理提高了蒜苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中羧化酶羧化效率。与对照相比,1.0 μmol·L^-1 NO处理降低了蒜苗叶片净光合速率,同时气孔导度、胞间隙CO₂浓度、表观量子效率、Rubisco含量、羧化效率和光合能力均降低,而气孔限制值升高,说明1.0 μmol·L^-1 NO对蒜苗光合作用的抑制既有气孔因素,也有非气孔因素。而0.1 μmol·L^-1 NO处理各项指标与对照无显著性的差异。     

Comparison of foliar water use efficiency among 17 provenances of Larix gmelinii in the Mao’ershan area

 研究环境变化下的树木水分利用效率对探讨森林生态系统碳水耦联关系及其对气候变化的响应和适应对策具有重要意义。落叶松(Larix gmelinii)为我国北方森林的建群种之一。将水热条件不同的17个种源落叶松种植在帽儿山森林生态系统研究站的同质园内30年后, 测定其针叶水分利用效率(WUE)及其相关因子。结果表明: WUE、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、比叶面积(SLA)和叶片氮含量(N_L)均存在显著的种源差异(p < 0.05)。WUE和G_s呈显著指数相关关系, 当G_s < 0.2 时WUE随G_s的增大而明显增大, 而当G_s > 0.2时WUE趋于稳定。WUE和SLA及N_L分别呈线性负相关和正相关关系, 且随种源原地的干燥度指数(AI)的增大其相关性明显增强。WUE和种源原地年平均气温、平均年降水量及AI分别呈线性负相关、负相关和正相关关系, 并且相关系数依次增大; T_r则仅和种源原地年平均气温呈线性正相关关系, 而P_n和种源原地AI呈线性正相关关系。不同种源落叶松由于对种源原地环境条件的适应而存在针叶结构和生理特征的显著差异, 并因此引起针叶水分利用效率的差异。     

干旱胁迫下油橄榄品种光合特性研究

为揭示油橄榄(Olea europaea L.)耐旱性与光合特性之间的关系,以筛选出的适宜于半干旱川西南地区种植的7个引进油橄榄品种为供试材料,采用盆栽模拟干旱胁迫的方法,研究持续干旱胁迫对其光合特性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度加剧,7个油橄榄品种叶片相对含水量均显著降低,至干旱胁迫后期(25d),各品种叶片均出现大幅失水,其中品种‘科拉蒂’失水率最高(45.79%),而品种‘小苹果’失水率最低(25.52%),说明‘小苹果’叶片在干旱胁迫下较其他油橄榄品种具有更高保水能力。(2)随着干旱胁迫程度加剧,7个油橄榄品种叶片光合色素含量均不同程度降低,表明光合色素分解量大于合成量;干旱胁迫持续25d时,品种‘豆果’的叶绿素a和叶绿素b含量下降幅度最大(P0.05),品种‘皮削利’类胡萝卜素含量下降幅度最大(P0.05),而品种‘小苹果’叶绿素a含量下降幅度最小。(3)随着干旱胁迫的持续进行,各油橄榄品种叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均不同程度降低,而水分利用效率(WUE)则呈上升趋势;干旱胁迫期间,品种‘佛奥’的Pn、Tr和Ci以及‘皮削利’的Gs降幅均高于其他品种,而‘小苹果’的Pn、Gs和Ci降幅均为最小且WUE上升幅度最大。研究发现,在持续干旱胁迫条件下,油橄榄幼苗叶片均大幅失水,光合色素结构被破坏、色素分解、含量降低,同时气孔关闭蒸发减少,光合作用减弱,而供试油橄榄品种中‘小苹果’对干旱胁迫的适应性最强,适宜于在半干旱的川西地区种植。