交替呼吸途径对CuCl2胁迫下菜豆叶片光系统Ⅱ的保护作用

以“农普”12号菜豆幼苗为材料,采用1mmol·L^-1的水杨基氧肟酸（SHAM）抑制交替呼吸途径活性,探讨了在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径对菜豆幼苗叶片光系统Ⅱ的保护作用。结果表明,随着CuCl₂胁迫浓度的增加,菜豆幼苗叶片潜在最大光化学效率F_v/F_m、光适应下叶片的最大光化学效率F_v'/F_m'、PSⅡ的实际光化学效率Y（Ⅱ）以及光化学猝灭系数qP、叶绿素含量均呈下降趋势,而非光学猝灭系数NPQ和交替呼吸途径的容量水平则呈上升趋势。较之在CuCl₂处理下的菜豆幼苗,用交替呼吸途径抑制剂预处理后的菜豆再置于CuCl₂的胁迫下,则会导致F_v/F_m、F_v'/F_m'、Y（Ⅱ）、qP以及叶绿素含量的进一步下降和NPQ的进一步上升。上述观察表明,在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径可以缓解PSⅡ光化学效率的下降、维持PSⅡ反应中心的开放程度、减少天线色素的热耗散以及缓解叶绿素含量的降低,从而保护菜豆叶片光系统Ⅱ免受CuCl₂胁迫的伤害。     

茉莉酸甲酯对干旱及复水条件下烤烟幼苗叶绿素荧光特性的影响

以烤烟品种“龙江911”为试验材料,研究了干旱及复水过程中外源茉莉酸甲酯(MeJA)对移栽后烤烟幼苗叶绿素含量和叶绿素荧光特性的影响.结果表明： 干旱下烤烟幼苗叶绿素含量、PSⅡ反应中心完全关闭时荧光产量(F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(q_P)下降,而初始荧光(F_o)和非光化学猝灭系数(q_N)升高,0.2和0.5 mmol·L^-1的外源MeJA明显减缓了干旱下烤烟幼苗F_v/F_m、F_v/F_o、Ф_PSⅡ、ETR、q_P的下降和q_N的上升,而1.0 mmol·L^-1 MeJA效果不明显.复水后,烤烟幼苗各项叶绿素荧光指标均有明显恢复,并且MeJA处理后的幼苗恢复更明显.表明外源MeJA减轻了干旱胁迫下烤烟叶片叶绿素的分解,对PSII反应中心起到一定的保护作用,提高了电子传递速率,降低了干旱胁迫对烤烟幼苗的伤害,并且复水后叶绿素含量和叶绿素荧光参数能迅速恢复,从而保证了经干旱胁迫后烤烟幼苗能迅速缓苗.     

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(P_nmax)、表观量子效率(AQE)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在光化学效率(F_v/F_o)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P_{n max}、MDA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(F_m)、F_v/F_m、F_v/F_o、叶绿素含量和AQE, P_nmax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.     

大气CO2浓度升高对绿豆叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响

利用FACE系统在大田条件下通过盆栽试验研究了大气CO₂浓度升高\[CO₂浓度平均为（550±60) μmol·mol^-1\]对绿豆叶片光合生理和叶绿素荧光参数的影响.结果表明： 与对照\[CO₂浓度平均为（389±40）μmol·mol^-1左右\]相比,大气CO₂浓度升高使花荚期绿豆叶片净光合速率(P_n)和胞间CO₂浓度(C_i)分别升高11.7%和9.8%,气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)分别下降32.0%和24.6%, 水分利用效率(WUE)提高83.5%;在蕾期,CO₂浓度升高对绿豆叶片叶绿素初始荧光(F_o)、最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、F_v/F_m和F_v/F_o没有显著影响;在鼓粒期,CO₂浓度升高使绿豆叶片F_o增加19.1%,F_m和F_v分别下降9.0%和14.3%,F_v/F_o和F_v/F_m分别下降25.8%和6.2%.表明大气CO₂浓度升高可能使绿豆生长后期光系统Ⅱ反应中心结构受到破坏,叶片的光合能力下降.     

铜绿微囊藻光合活性对LED光短期暴露的响应

为探究LED光对蓝藻光合活性的影响,以铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa PCC 7806为对象, 25μmol photons/(m²·s)白色荧光灯为对照,检测了不同光质光强LED处理2h的光合活性。结果表明,与对照相比,25—50μmol photons/(m²·s) LED红光和蓝光、25—100μmol photons/(m²·s) LED白光和绿光处理下,细胞光合活性(F_v/F_m)显著提高。大于100μmol photons/(m²·s)的LED红光和蓝光、大于200μmol photons/(m²·s)的LED白光及大于500μmol photons/(m²·s)的LED绿光处理对光合活性有显著抑制作用,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率F_v/F_m、电子传递速率ETR(Ⅱ)、光量子产量Y(Ⅱ)、光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率ETR(Ⅰ)、...     

普通小球藻对不同浓度镉胁迫的生理应答

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为研究材料探讨不同镉浓度对小球藻生理生化特性的影响。研究结果表明: 在5—40 μmol/L的Cd2+胁迫下, 普通小球藻的蛋白质、多糖和叶绿素含量均表现为随着Cd2+浓度的增加呈现逐渐增加的趋势, 30 μmol/L略高于对照组后又逐渐降低; 小球藻细胞中SOD活性及过氧化氢(H₂O₂)含量表现出先增加后减弱的趋势, 35 μmol/L时达到最大; 而小球藻中MDA含量随着Cd2+浓度的升高一直增加。这说明在重金属镉胁迫下小球藻会通过不同的生理应答来维持自身的正常生长代谢。     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度（正常：400 μmol·mol^-1;高：760 μmol·mol^-1）、2个氮素水平（0和200 mg·kg^-1土）的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率（P_n）-胞间CO₂浓度（C_i）响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO₂浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明：与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心最大量子产额（F_v′/F_m′）、PSⅡ反应中心的开放比例（q_p）和PSⅡ反应中心实际光化学效率（Φ_PSⅡ）在大气CO₂浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,但PSⅡ总电子传递速率（J_F）无明显增加;不施氮处理的F_v′/F_m′、Φ_PSⅡ和NPQ在高大气CO₂浓度下显著降低,尽管F_v/F_m和q_P无明显变化,J_F仍显著下降.施氮后小麦叶片J_F增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(J_C)明显升高.大气CO₂浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J₀)、Rubisco氧化速率（V₀）、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比（J₀/J_C）和Rubisco氧化/羧化比（V₀/V_C）降低,但使J_C和Rubisco羧化速率（V_C）增加.因此,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,P_n显著升高.     

低温胁迫下丛枝菌根真菌对玉米光合特性的影响

利用盆栽试验,在15 ℃和5 ℃低温胁迫下研究了丛枝菌根（AM）真菌对玉米生长、叶绿素含量、叶绿素荧光和光合作用的影响.结果表明：低温胁迫抑制了AM真菌的侵染;接种AM真菌的玉米地上部和地下部干物质量、相对叶绿素含量高于不接种植株.与非菌根玉米相比,菌根玉米具有较高的最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、最大光化学效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）及较低的初始荧光（F_o）,并且在5 ℃处理中差异显著.接种AM真菌使玉米叶片的净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）显著增强;低温胁迫下,菌根植株的气孔导度（G_s）显著高于非菌根植株;而胞间CO₂浓度（C_i）显著低于非菌根植株.表明AM真菌可通过提高叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用来减轻低温胁迫对玉米植株造成的伤害,提高玉米耐受低温的能力,进而提高玉米的生物量,促进玉米生长.     

盐雾胁迫对极小种群植物日本荚蒾光合生理的影响

为评价日本荚蒾(Viburnum japonicum)的耐盐雾能力,对4 a生实生苗用不同盐雾浓度处理(盐雾NaCl质量浓度分别为0%、1%、2%、3%),测定叶片净光合速率、最大光化学效率(F_v/F_m)和叶绿素含量(Chl)等指标的变化。结果表明,1%盐雾处理的日本荚蒾植株能够存活,但生长不良,大于2%的盐雾处理的植株全部死亡。随着浓度的升高,日本荚蒾叶片的最大光合速率、F_v/F_m及Chl含量下降,而光饱和点及光补偿点总体呈上升趋势。这说明盐雾胁迫通过伤害光系统Ⅱ反应中心、改变植物可利用光能范围及降低叶绿素含量影响植物的光合作用。     

干旱和复水对文冠果生长及生理生态特性的影响

以文冠果2年生盆栽苗为材料,以21.8%～23.7%土壤含水量为对照,设置轻度干旱(14.3%～16.2%)、中度干旱(10.6%～12.5%)和重度干旱(6.8%～8.7%)3个干旱胁迫,研究干旱和复水对文冠果生长及生理生态特性的影响.结果表明: 随着干旱胁迫的加剧,文冠果单株干质量、株高、基径、叶数和叶面积减小,主根和一级侧根长度增加;文冠果叶片气体交换各参数均逐渐降低,在10:00-14:00,净光合速率(P_n)的大小主要受气孔因素影响,14:00以后影响P_n的主要因素是非气孔因素;中度干旱和重度干旱胁迫下,文冠果对CO₂利用效率显著提高.随着干旱胁迫的加剧,PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(q_P)、表观电子传递效率(ETR)和实际光化学量子产量(Ф_PSⅡ)逐渐减小,非光化学淬灭系数(NPQ)逐渐增大,复水后变化相反.复水后第8天,F_v/F_o、F_v/F_m、q_P、ETR、Ф_PSⅡ显著高于各胁迫处理第30天.随着干旱胁迫的加剧,超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性升高,过氧化氢酶活性降低,丙二醛含量增加,复水后变化相反.复水后各干旱胁迫处理根系活力明显升高.文冠果有极强的适应极度干旱环境的能力,可以作为能源或园林植物在华北园林绿化中广泛应用.     

不同光强下细胞外三磷酸腺苷对菜豆叶片光化学反应特性的影响

三磷酸腺苷(ATP)不但分布在细胞内部, 而且广泛存在于动物和植物细胞的细胞外基质中。细胞外ATP (eATP)可与细胞膜表面相应的受体结合并激发细胞内的第二信使, 从而调节细胞的多种生理学功能。但目前对于eATP是否也能对植物的光合作用产生影响则研究较少。该文以菜豆(Phaseolus vulgaris)叶片为实验材料, 研究了在不同光强下eATP对菜豆叶片叶绿素荧光特性和光合放氧速率的影响。结果显示, 随着光强的增加, 叶片的光适应下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、光系统II (PSII)实际光化学效率(Y(II))、光化学猝灭系数(q_P)均呈现下降趋势, 而电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(q_N)以及调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))随着光强的增加呈上升趋势。与对照相比, eATP的处理可以显著提高菜豆叶片PSII的潜在最大光化学效率(F_v/F_m)、Y(II)、q_P、ETR和光合放氧速率; 但eATP的处理对F_v′/F_m′、q_N以及Y(NPQ)没有显著影响。AMP-PCP (β,γ-亚甲基三磷酸腺苷, eATP细胞外受体的抑制剂)的处理显著降低了F_v/F_m、F_v′/F_m′、Y(II)、ETR和光合放氧速率, 同时也显著增加了q_N以及Y(NPQ)的水平。以上结果显示, 植物eATP水平的变化对植物光合作用的光化学反应有着重要的影响。     

异质性重金属镉胁迫下克隆整合对匍匐茎草本植物积雪草生长的影响

 采用盆栽试验研究了异质性重金属镉胁迫下, 克隆整合对匍匐茎草本植物积雪草(Centella asiatica)生长的影响。将远端分株(相对年幼的分株)分别置于对照和镉胁迫处理下, 并对远端分株与近端分株(相对年长的分株)之间的匍匐茎进行切断或保持连接处理。研究结果显示: 镉胁迫处理显著降低了积雪草远端分株的净光合速率(P_n)、最大光量子产量(F_v/F_m)、叶绿素含量、叶面积、分株数和生物量; 克隆整合缓解了镉胁迫对远端分株生长的不利影响; 克隆整合不仅未导致相连近端分株的损耗, 而且相连近端分株的光合效率也没有表现出补偿性增加; 克隆整合降低了远端受胁迫分株的根冠比, 从而使之减少了对土壤中重金属镉的吸收; 匍匐茎切断和镉胁迫处理对近端分株、远端分株的叶柄长没有显著的影响。结果表明: 克隆整合提高了积雪草遭受镉胁迫的远端分株的生长, 改变了其生物量分配格局, 并有助于整个克隆片段在异质性重金属胁迫下的生长。该研究对于丰富和发展异质性环境胁迫下克隆整合的生态适应对策具有重要意义。     

不同性别桑树幼苗对镉与酸雨复合处理的生长响应及镉积累差异

为研究不同性别桑树在镉(Cd)与酸雨(AR)复合处理条件下的生长与镉积累差异,本试验以‘强桑1号’(雌株)和‘农桑14号’(雄株)两种不同性别桑树为材料,研究重金属镉(100 mg·kg^-1干土)和模拟酸雨(pH 3.0)处理下,两者生物量积累和分配、最大净光合速率(A_max)和叶绿素荧光参数,以及Cd积累与分配的差异.试验共设置无Cd和AR(对照)、单独Cd、单独AR、Cd+AR复合4个处理.结果表明:单独Cd处理虽然显著增加了雌株和雄株根茎叶中Cd含量,而且雌株各部分Cd含量显著高于雄株,但是只有雄株根、茎和总生物量、最大净光合速率显著下降,而雌株除了A_max显著下降外,各部分生物量积累下降均不显著,且两者的最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学淬灭系数(q_P)和非光化学淬灭系数(q_N)均未发生显著变化.复合处理下,雄株和雌株的总生物量、A_max均显著降低,与单独镉处理相比,雌株根和叶中的Cd含量显著升高,但雄株没有明显变化,两者的F_v/F_m、q_P没有显著变化,但q_N均显著降低.短时间处理下桑树雌株对单独镉胁迫的耐受性高于雄株,但是酸雨的加入会降低雌株对镉的耐受性,可能是因为酸雨促进雌株根系对镉的吸收,并导致叶片积累了更多的镉.     

青藏高原春小麦叶片光合作用的光抑制及PSII反应中心光化学效率的恢复分析

在青海省都兰县香日德镇东盛村, 以中国科学院西北高原生物研究所培育的春小麦(Triticum aestivum)品种为材料, 主要采用调制叶绿素荧光分析手段, 研究了抽穗期旗叶光合作用的光抑制现象, 并分析了非光化学猝灭组分的光诱导和非光诱导耗散的量子产量变化。结果表明, 高原春小麦各品种间旗叶光合色素含量和比叶重存在差异; 全晴天3个典型时段准确暗适应20 min后的PSII最大光化学效率(F_v/F_m)的比较分析证实, 高原春小麦存在着光合作用的光抑制现象, F_v/F_m的降低是由于PSII反应中心的可逆失活; 稳态作用光下PSII有效光化学效率(F_v′/F_m′)易受持续强光胁迫的影响, 而PSII实际光化学效率(Φ_PSII)在各春小麦品种间的差异略为明显; 上下午间4个春小麦品种的光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈较一致的变化趋势, 显然q_P和NPQ既属品种的内禀特性, 又与强太阳光胁迫的累积密切相关; 非光化学猝灭组分中光诱导的PSII调节性能量耗散的量子产量(Φ_NPQ)所占比例较大, 下午时分Φ_NPQ的上调反映了高原春小麦对青藏高原持续强光胁迫的驯化适应。     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PSⅡ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明: 随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射（PAR）是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的F_v/F_m和NPQ略有降低,Φ_PSⅡ和q_P略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率P_n和Φ_PSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加. UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源γ-氨基丁酸（GABA）对甜瓜幼苗光合色素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：低氧胁迫导致甜瓜幼苗光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、CO₂羧化效率、最大光化学效率、光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和PSⅡ光合电子传递量子效率,而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗光合特性的缓解效果.     

不同光照条件下东北红豆杉幼苗叶绿素荧光特性日变化

为了解东北红豆杉的光适应特性达到高效培育的目的,以5年生东北红豆杉幼苗为研究对象,研究了3种光照条件下（全光照FL、60%全光照F1和30%全光照F2）幼苗荧光参数的日变化规律。结果显示：7:00~17:00时,FL和F1条件下幼苗的F_o分别升高了23.0%和14.0%,F2略有下降。3组幼苗的F_m和F_v/F_m在降到最低点后都有所回升,FL、F1和F2幼苗的F_m最多下降了38.0%,28.0%和23.0%,F_v/F_m下降了14.0%,6.4%和4.2%。F2幼苗的Φ_PSⅡ最高,变化趋势与光照强度相近;FL和F1幼苗的Φ_PSⅡ变化趋势相似,在9:00时达到高点后逐渐下降,至15:00时达最低点,只是FL幼苗的更低。3组幼苗ETR变化的明显差异体现在一天中的高光温时段（11:00~15:00时）,F2幼苗的ETR呈现峰值,F1幼苗保持平稳,FL幼苗呈现谷值。F2幼苗的qP最高,变化趋势与光照强度一致;FL和F1条件下幼苗的qP在13:00时和15:00时现谷值。F2幼苗的NPQ全天平缓下降;FL和F1幼苗的NPQ在9:00时和13:00时（15:00时）呈现峰值。综合以上荧光参数变化,F2幼苗全天以光化学反应为主,以热辐射形式耗散掉的光能较少。FL和F1幼苗在高光温时段出现光抑制,此时幼苗通过增加热耗散的方式进行了自我保护,且其光合机构未受到破坏。