植物光合作用限制因素与植被生产力研究进展

随着全球气候变化的加剧,陆地生态系统中植物光合作用限制影响程度的增加已成为降低全球植被净初级生产力的主要因素。系统了解植物光合作用限制因素是科学评估植被生产力的重要前提,也是缓解植物光合作用限制,增加植物光合碳同化能力的先决条件。对植物光合作用限制因素进行了系统解析,分析了光合作用三种限制因素生化限制(Biochemical limitation,l_b)、气孔限制(Stomatal limitation,l_s)、叶肉限制(Mesophyll limitation,l_m)的环境响应,重点讨论了叶肉限制及其影响机理,述评了光合作用限制定量分析方法及改善措施,最后以提高植被生产力为驱使目标,对未来植物光合作用限制因素研究提出以下内容：(1)基因工程技术与系统生物学数据相结合提高植被生产力;(2)气孔响应速度对植物光合作用的影响机制;(3)水通道蛋白(Aquaporin, AQPs)和碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CAs)感知环境信号变化的驱动基因。以期为未来气候变化背景下,深入认识和降低植物光合作用限制,提...     

光合作用的C_3、C_4途径及其调节(续)

三、C~4途径及其调节 1.C_4途径 C_4植物的光合碳代谢除C_3途径外还有C_4途径,二条途径是紧密联系的(图9)。C_4植物的光合作用碳同化包括三个主要步骤:(1)在叶肉细胞内发     

研究植物群体的结构和光合作用的一些方法

作物的产量都是通过光合作用制造出来的有机物积累起来的。一切增加产量的措施都不外乎增加光合作用的总量和使这些产物尽量运输到有用的部分中去成为“经济产量”。决定光合产物总量的有下列几个因素(1956):(1)作物的同化作用面积,首先是叶面积,其他绿色部分也在不同程度上对光合作用有所贡献;(2)植物进行光合作用的时间长短;(3)光合作     

谈谈Calvin循环图示

Ｃａｌｖｉｎ循环是植物光合作用中同化ＣＯ2 的基本途径 ,也是“光合作用”教学中的重点和难点之一。Ｃａｌｖｉｎ循环图示对于学生理解和掌握Ｃａｌｖｉｎ循环有重要作用。在目前常用的植物生理学教材中 ,Ｃａｌｖｉｎ循环图示主要有两类表达方式。一是环式写法 ,能给人以循环的直观印象 ,但各代谢物之间的数量关系不明确 ,线条比较杂乱 ,不利于学生对再生阶段的理解[1～4] ;二是侧重表现各代谢物之间的数量关系 ,但未采用环式写法 ,难给学生以循环的直观印象[5～8] 。笔者 1 994年绘制的Ｃａｌｖｉｎ循环图示 (图 1 ) ,在教学中应用效果…     

光合作用教学中几个表达方式的讨论

目前,植物生理学教材的光合作用部分中[1,2]有几处表达方式常使教师教学和学生学习发生困难。现将我们十几年来在教学中所用的表达方式和解释方法提出来供同行讨论,以使光合作用中的某些概念更加科学、严谨。1 光合作用总反应式的表达方式 我们认为用下面的表达方式较好： 4(H+-e)CO2+4H2O 8hv 绿色细胞 (CH2O+O2+2H2O+H2O) 这一方式可以准确、明了地表达： (1)植物光合作用的原料、动力、场所、产物和光合作用的氧化还原本质; (2)同化1分子CO2(或放出1分子O2)需要4分子的水光氧化,作为还原剂的水将其4(H++e)传给CO2从而还原CO2成糖,这个过程需要相当于8个光量子(∝8hr)的光能; (3)光合作用放出的氧气(O2*)来自原料水;     

人眼和微光夜视仪

人眼是一个很好的图象检测器。人眼网膜的感受器有两种:视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞分辨本领高,有色觉,但是灵敏度低,适用于明视觉;视杆细胞灵敏度高,但分辨力差,色盲,适用于暗视觉。在正常照度下,人眼检测目标的效果主要     

2001年普通高等学校招生全国统一考试(天津市、山西省卷)理科综合能力测试(生物学部分)(2)

(续 2 0 0 1年第 10期第 30页 )第 卷 ( 共 15 6分 )本卷共 7道题2 5 .(2 0分 )植物的新陈代谢受外部环境因子 (如光、温度 )和内部因子 (如激素 )的影响 ,研究内、外因子对植物生命活动的影响具有重要意义。1)下图表示野外松树 (阳生植物 )光合作用强度与光照强度的关系。其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收 CO2 和释放 CO2 量的状况。　请分析回答 :　　　 1当光照强度为 b时 ,光合作用强度。　 2光照强度为 a时 ,光合作用吸收 CO2 的量等于呼吸作用放出 CO2 的量。如果白天光照强度较长时间为 a,植物能不能正常生长 ?为什么 ?　 …     

对2001年高考理科综合能力测试(天津、山西卷)生物学科试题的分析(2)

(续 2 0 0 1年第 10期第 32页 )试题 2 5答案 :(1) 1最高。光照强度 >b时 ,光合作用强度不再增加 ,光照强度 相似文献   

西鄂尔多斯4种荒漠植物光合作用特征与差异性

植物对光能的高效吸收、传递和转换机理是光合作用的核心。为了厘清西鄂尔多斯地区4种荒漠植物光合生理生态适应性和生境适宜性,运用LI-6800光合作用测定系统对四合木(Tetraena mongolica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和白刺(Nitraria tangutorum)进行光合作用日变化进行了测定。研究结果表明:(1) 4种荒漠植物的光合作用日变化的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO_2浓度(Ci)均表现出明显的分异;(2)净光合速率均呈"双峰"曲线的变化趋势,4种荒漠植物的净光合速率(Pn)依次排序为四合木(4.37μmol m~(-2) s~(-1))霸王(3.58μmol m~(-2) s~(-1))沙冬青(2.63μmol m~(-2) s~(-1))和白刺(2.26μmol m~(-2) s~(-1))。说明四合木和近缘种霸王比其他二种荒漠植物具有较强的光合生理生态适应性与生境适宜性;(3)从影响光合作用的有关生理生态因子来看,净光合速率与气孔导度与蒸腾速率、水分利用效率呈现明显的正相关性,与微气象因子大气相对湿度(RH)的相关性不明显;(4)水分因子是限制4种荒漠植物生长的重要因素之一。该研究以期为我国西北荒漠区珍稀濒危植物的保护提供案例借鉴与理论依据。     

在冬季进行光合作用实验的良好材料

为了获得在冬季讲课时进行光合作用实验的较合适的材料,本人曾在1954和1955年两个冬季选取了多种在田野中生长良好的植物进行了反复的实验。试验结果,认为最满意的材料是小白菜和羊蹄(一种蓼科植物属酸模属。这两种材料有如下优点:(1)无需温室培养,至少在长江流域地区的任何中学都可以取得这种材料。(2)光合作用进行迅速,     

双酚A与镉对植物光合作用的复合微生态效应

近年来,国内外学者研究了双酚A (BPA)及重金属镉(Cd)单一因子对植物光合作用的影响.但在自然背景下,污染多呈复合型,因此研究BPA和Cd对二者叠加的空间内植物光合作用的复合影响意义重大.本文综述了BPA对植物光合作用的影响及机制,及Cd对植物光合作用的影响及其机制,其中单一BPA和Cd对植物光合作用的影响均表现为:低浓度促进光合作用,高浓度反之.根据相关研究推测了植物在受到复合胁迫时的生态响应,相应的生理生化反应,及光合过程的响应机制.最后提出了BPA与Cd对植物复合胁迫可能开展的相关研究方向.     

光合作用和呼吸作用关系图解

在植物生命活动过程中，光合作用与呼吸作用的关系非常密切。这两种生理生化过程，既相互对立，又相互依存，共同存在于统一有机体中。为了简单明确地把光合作用与呼吸作用的关系以图解形式表达出来，应用于教学之中，过去钟被波【门、葛培根【＼潘瑞炽和董愚得［’］都曾做过尝试，有一定教学参考价值。但是，我认为这些图解过于繁杂或仅局限于能量关系。我们在编写新教材中也设计了一个图解（图1），比较全面地表达了光合作用与呼吸作用在能量代谢和物质代谢之间的关系，简单明确，学生和读者易于领会。这一图解具体说明了以下问题：（1）…     

三种植物生长调节剂对楝叶吴茱萸光合作用的影响

以楝叶吴茱萸Evodia glabrifolia苗木为材料,用生根粉(ABT-3)、吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA) 3种植物生长调节剂处理植物,测定处理后苗木的光合作用指标。结果表明,NAA和IAA的最佳浓度为150 mg·L-1,ABT-3的最佳处理浓度为100 mg·L-1;其中浓度为150 mg·L-1 NAA最有利于楝叶吴茱萸的光合作用,50 mg·L-1 IAA最不利于楝叶吴茱萸的光合作用。研究结果可为楝叶吴茱萸的育苗、移栽提供技术指导。     

德国南部落叶阔叶林下常见植物的光适应性研究：—以德国Kraichtal地区落叶阔叶林为例

通过在13个样地中测定林下相对照度和多个植物物种的盖度指标,建立了林下相对照度与林下植盖度变化的相关关系,对德国南部落阔叶林下12种植物的光适应性进行了分析。结合植物的生态因子指示值和种在群落中的恒有度等生态指标,探讨了林下植物群落地位的形成原因。结果表明：1）在散射光条件下进行森林群落中的光照分布特征测定,能够降低光斑造成的干扰,获得相对稳定的光分布;2）在被研究的12个物种中,有9种植物在林下的分布与光照条件相关显,其中7种植物的盖度与相对照度之间具有正相关关系;2种植物具有负相关关系。其科3种植物的盖度与相对照度之间无显的线性相关;3）与光指示值相比,盖度与照度之间关系的定量分析能够更清楚地反映林下植被的光适应性,揭示植物的光生态幅特征;4）光适应性直接影响着林下植物的种间关系,也影响着物种的群落地位和作用。光生态幅广的植物,在群落中具有较强的适应能力,因此能够在多种群落类型中出现,表现出较高的恒有度值。     

不同生长时期羊草大针茅光合速率与气温关系的比较研究

 本文对羊草( Aneurolepidium chinense)和大针茅(Stipa grandis)营养枝生长初期、盛期和后期的光合速率—气温关系进行了比较研究。结果表明：羊草的相对光合速率—气温关系是一条三次函数曲线,大针茅则是一条三次项趋于零的四次函数曲线;羊草光合作用的低温补偿点低于大针茅,而高温补偿点则高于大针茅：光合作用—气温曲线斜率,即温度系数[1],两种植物间有差异,但不显著。光合作用的高温补偿点和最适温度,即温度饱和点[2],都以生长盛期最高,生长后期又低于初期。光合作用的半饱和温度和近饱和温度,也以生长盛期最高;生长后期与初期相比较：曲线处于下降阶段时,两种牧草的这一温度均是后期低于初期;曲线处于上升阶段时,大针茅仍是后期低于初期。羊草则是后期高于初期。     

长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸植物光合作用的影响

以高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸地区的强光和天然太阳短波辐射为背景,在植物生长季每天人工增补15.8 kJ·m-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏5%时近地表面增加的太阳UV-B辐射强度,探讨高寒矮嵩草草甸植物光合作用对UV-B辐射增强的响应.结果显示:(1)长期增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸大多数植物的光合作用没有明显的负面影响;其中异针茅(Stipa aliena)、苔草(Carex atrofusca)、黄芪(Astragalus sp.)的光合作用受到抑制,但棘豆(Oxytropis ochrocephala)、异叶米口袋(Gueldenstaedtia multiflora)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、柔软紫菀(Aster flaccidus)、羌活(Notoperygium forbesii)的净光合速率和表观量子效率增加,这与它们的形态特征,气孔因素以及水分利用效率有关.(2)长期增强UV-B辐射使高寒矮嵩草草甸大多数植物的类胡萝卜素含量增加,叶绿素a/叶绿素b比值和类胡萝卜素/叶绿素比值升高,这更有利于植物吸收更多的紫外辐射,减少UV-B辐射增加对高寒矮嵩草草甸植物的伤害,起到了光合保护的作用,有利于植物光合作用的进行,也是高寒矮嵩草草甸植物适应环境的一种策略.研究表明,长期增强UV-B辐射不会减少高寒矮嵩草草甸生态系统的初级生产力.     

关于光合作用中几个基本概念的讨论

贺继临和侯福林两位老师在 2 0 0 0年第 4期和2 0 0 1年第 5期《植物生理学通讯》上 ,先后发表了题为《光合作用教学中几个表达方式的讨论》[1 ] 和《植物细胞线粒体呼吸膜和叶绿体光合膜的结构和功能比较》[2 ] 两篇教学讨论 (以下称文 1、文 2 )。他们在文 1中称“目前 ,植物生理学教材[3 ,4] 的光合作用部分中 ,有几处表达方式常使教师和学生学习发生困难” ,文 2中又称不将光合作用和呼吸作用“有机结合起来加以比较 ,以致学生学习时经常产生困惑”。我读了这两篇文章倒真的是有点困惑。现对他们在文 1和文 2中提及的问题谈几点看法。1…     

外源输入氮的有效性及形态对植物生长与生理影响的研究进展

氮(N)是控制植物结构和功能以及维持生态系统稳定的重要营养元素之一,外源输入氮素的有效性及形态的差异对植物的生长发育和生理特征产生显著的影响。由于全球气候变化和人类活动的干扰,大气氮沉降量日益增加,氮形态也发生改变,严重破坏植物的正常生长和生态系统的平衡稳定,已成为研究学者关注的热点问题。本文综述了不同氮输入水平和形态对植物的生长、光合作用、养分吸收以及代谢酶活性等方面的影响,归纳出：(1)适量氮输入能促进植物生长、光合作用和养分吸收能力,但当超出植物承受的阈值后,则对其产生抑制作用;(2)由于植物对氮素形态吸收偏好的差异,铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)对植物的生长、光合作用、养分吸收以及代谢酶活性的影响效果不同,且适宜铵硝配比相较于单一某种氮素添加对大多数植物的促进作用更显著。提出未来的研究方向应着重考虑4个方面：(1)开展大尺度的长期监测控制实验;(2)利用分子生物学技术深入探究氮形态对植物影响的微观机理;(3)重点关注土壤根际环境对植物根系氮素吸收的影响;(4)综合分析氮输入与...     

木本植物对高氮沉降的生理生态响应

从4个方面综述了木本植物对氮沉降增加的生理生态响应研究进展。(1)氮沉降增加引起木本植物组织氮浓度增加,从而改变其体内的氮代谢：(2)氮沉降影响植物的光合作用速率及与光合作用相关的含氮组分,一定范围内氮沉降会增加光合速率、光合色素和Rubisco含量：(3)氮沉降增加将导致植物的呼吸作用增强：(4)氮沉降增加不利于植物的抗逆性,导致植物的抗寒力和抗病虫害的能力下降。     

能促进叶绿体遗传工程发展的模式系统

植物生物工程学家迫切希望对控制光合作用的基因和植物叶绿体中的其它基因进行操作。但目前在不将叶绿体致死的情况下,调整光合作用是困难的,并且将DNA嵌入高等植物的叶绿体中,也同样困难。然而这些问题很快将会得到解决。Lee MacIntosh和他的同事在美国密执安州大学(东兰辛)根据蓝绿藻的一个株系,研制出了一种模式系统。该系统能