高山植物唐古特山莨菪和唐古特大黄对强太阳辐射光能的利用和耗散特性

 以西宁地区人工栽培的唐古特山莨菪（Anisodus tanguticus）和唐古特大黄（Rheum tanguticum）为材料,比较研究了两典型高山植物对青藏 高原强太阳辐射光能的利用和耗散特性。PSⅡ反应中心的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)和光合功能的相对限制(L (PDF))的分析表明,强太阳辐射会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。猝灭分析表明,唐古特山莨菪的光化学猝 灭系数(q_P)显著小于唐古特大黄,非光化学猝灭(NPQ)和(q_N)则相反（p<0.05）,意味着唐古特山莨菪将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散 等非光化学过程消耗的能力大于唐古特大黄,因而降低了用于光化学反应的份额。q_N的3组分中,q_Nf所占比例较大;尽管相对份额很小,中午 强光下两高山植物的qNm都有增大趋势,表明它在过剩光能的非光化学耗散中也起重要作用。NPQ_S和q_Ns的日变化趋势很相似;同样,NPQF为NPQ 的主要组分,且唐古特山莨菪的NPQ_F和q_Nf都显著大于唐古特大黄（p<0.05）。唐古特山莨菪PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学 反应的 相对份额(P)始终低于唐古特大黄,而用于天线热能耗散的相对份额(D)则大于唐古特大黄,两者都具有极显著差异（p<0.01）。以上结果表明 ,唐古特山莨菪的ΦPSⅡ较唐古特大黄小是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于光化学反应的相对份额或光化学猝灭的比例较小,而分配于 天线热耗散的相对份额或非光化学过程的比例较大的缘故。唐古特山莨菪的NPQ和q_N较大,与NPQ_F和q_Nf以及NPQ_S和q_Ns都显著大于唐古特大黄有 关（p<0.05）。     

热带季节雨林冠层树种绒毛番龙眼的光合生理生态特性

采用Li-6400便携式光合作用测定仪,对西双版纳热带季节雨林冠层树种绒毛番龙眼成树树冠上、中、下3层叶片进行了测定,分析西双版纳热带季节雨林冠层树木的光合作用.结果表明,绒毛番龙眼成树具有喜光的光合特性,光饱和点较高(1 000～1 500 μmol·m^-2·s^-1),而光补偿点较低(7.7～15.3 μmol·m^-2·s^-1),对光环境有较强的适应和调节能力,光合有效辐射是影响绒毛番龙眼光合日进程的关键因子;12月,叶片处于成熟期,生长良好,光合能力较强,树冠上层净光合速率（P_n）日变化为单峰型,最大净光合速率（A_max）约为8.9 μmol CO₂·m^-2·s^-1;4月处于新老树叶更替期,光合能力下降,树冠上层P_n日变化为双峰型,中午出现“午休”现象,树冠上层A_max约为4.3 μmol CO₂·m^-2·s^-1;7月上、中层叶片P_n为单峰型,下层出现“午休”.如人为使CO₂浓度在短期内迅速升高,则绒毛番龙眼的P_n会增加,而气孔导度和蒸腾速率降低;CO₂浓度从400 μmol·mol^-1升高到800 μmol·mol^-1时,干季水分利用效率（WUE）提高约50%～100％,雨季WUE较低.     

不同基因型辣椒光合及生长特性对弱光的响应

通过遮光使光照强度降低65%～70%,以研究弱光条件对不同基因型辣椒光合特性、同化物分配、产量形成和幼苗生长的影响.结果表明：弱光下辣椒净光合速率（P_n）、暗呼吸速率（R_d）、夜间呼吸速率（R_n）、蒸腾速率（T_r）、水分利用效率（WUE）、光补偿点（LCP）、CO₂补偿点（CCP）和羧化效率（CE）下降,表观量子效率（AQY）上升.弱光下辣椒成株期光合作用的限制因素是非气孔因素.弱光处理使辣椒幼苗高/粗比和比叶面积增加,根/冠比、全株干样质量及壮苗指数显著下降.弱光显著抑制了辣椒生物产量与经济产量的形成,使植株同化物向茎叶的分配比例增加,向果实的分配比例减少.辣椒（果实味辣）在弱光下具有较低的光补偿点,以及较高的相对壮苗指数、相对单株产量和相对坐果率,耐弱光性普遍强于甜椒（果实味甜）.     

下层土壤容重对玉米生育后期光合特性和产量的影响

在耕层（0～20 cm）土壤容重不变情况下，采用池栽方法研究了下层（20～40 cm，40～60 cm）土壤容重变化对玉米生育后期光合特性和产量的影响.结果表明：当下层土壤容重不同时，玉米的光合速率（P_n）和产量都存在显著差异，随着下层土壤容重的增加，叶片P_n和产量降低，下层土壤容重越大，降幅越大.不同处理玉米叶片的P_n和细胞间隙CO₂浓度（C_i）的变化趋势不同，P_n早晨和傍晚较低，中午较高，且随着下层土壤容重的增加而降低, C_i的变化趋势则相反.气孔限制值（L_s）和气孔导度（G_s）也随着下层土壤容重的增加而降低. 随着玉米生育进程，P_n、L_s和G_s不断下降，而C_i不断升高.     

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。     

绿斑病藻寄生对夏橙叶片光合作用特性的影响

以盆栽的2年生奥灵达夏橙为试材,研究了绿斑病藻寄生对夏橙叶片光合作用特性的影响.结果表明,轻度病叶对叶绿素总量（Chl a+b）、类胡萝卜素含量（Car）、净光合速率（P_n）、胞间CO₂浓度（C_i）、原初光能转换效率（F_v/F_m）、光合电子传递量子效率（ΦPS Ⅱ）和光化学猝灭系数（qP）无显著影响;中度病叶和重度病叶的Chla+b、Car、P_n、F_v/F_m、ΦPS Ⅱ和qP较对照分别下降了23.85%、26.49%、43.3%、4.5%、35.1%、22.5%和37.61%、44.04%、64.5%、8.6%、63.6%、40.1%,与对照差异显著,而C_i较对照显著上升.绿斑病藻的大量寄生减弱了夏橙叶片的光合作用,而净光合速率的下降主要是由非气孔因素限制引起.     

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.     

黄瓜单叶净光合速率对二氧化碳浓度、温度和光照强度响应模型

以日光温室黄瓜品种津优一号和露地品种津研四号为试材，在人工气候室内测定了特定环境条件（CO₂浓度、光照强度和温度等）下的黄瓜单叶净光合速率（P_n），结合数学方法，建立了模拟黄瓜单叶P_n(y)对CO₂浓度(x₁)、光照强度(x₂)和温度(x₃)3因子响应的数学模型: 津优一号y=exp(-242.1217/x₁)［61.0202-0.11(x₂-30.926)²］exp(-272.8874/x₃)+0.9355；津研四号y=exp(-179.8803/x₁)［50.0771-0.0609(x₂-34.3455)²］exp(-267.9653/x₃)+0.7377.由模型可知，P_n对温度的响应为二次曲线，对CO₂浓度和光照强度的响应为指数函数.     

不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.     

粤西乡土香根草光合生理生态特征日动态分析

在秋季对粤西乡土香根草的光合等生理特性日动态变化进行了测定.结果表明,香根草的净光合速率(P_n)日变化呈双峰型,蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)变化趋势与P_n相似,胞间CO₂浓度(C_i)变化方向则与其相反.P_n与光合有效辐射(PAR)、T_r与PAR、T_a和大气相对湿度(RH)的相关程度都达到了极显著水平(P＜0.01),G_s则与空气温度(T_a)相关程度达到了显著水平(P＜0.05).同一环境因子对P_n、T_r和G_s的影响程度不同,其中PAR是影响香根草光合作用最为强烈的环境因子.T_r是受环境因子控制最为显著的生理参数.     

青藏高原药用植物唐古特山莨菪和唐古特大黄光合作用对强光的响应

与唐古特大黄相比,唐古特山莨菪的表观光合量子效率(AQY)较高,但最大净光合速率(Pmax)较低。在光强小于1200μmolm-2s-1时,后者用于碳同化的电子传递占总光合电子传递的比例(JC/JF)比前者高,而分配于光呼吸的电子传递(JO/JF)及Rubisco氧化和羧化速率的比值(VO/VC)则相反;光强大于1200μmolm-2s-1以后两种植物的这些参数都趋向稳定。随光强增加,后者叶片吸收光能分配于热耗散(D)的增加斜率较前者高,表明两高山植物对强辐射的适应方式略有不同。加强光呼吸途径的耗能代谢和PSII天线热耗散份额是唐古特山莨菪适应高原强辐射的主要方式,而提高叶片光合能力则是唐古特大黄的一种适应方式。     

滤除自然光中UV-B辐射成分对高山植物美丽风毛菊光合生理的影响

采用滤除自然光谱中UV-B辐射成分的方法, 探讨了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)光合机构对青藏高原强UV-B辐射的响应和适应特性。结果表明, 强太阳光中的UV-B成分能引起净光合速率的降低。连续16天不同天气下的观测表明, 滤除UV-B处理时3 min暗适应的光化学量子效率有升高的趋势; 晴天下稳态光化学效率的分析也显示滤除UV-B处理的实际光化学量子效率和光化学猝灭系数有升高趋势, 意味着自然光中的UV-B成分可限制美丽风毛菊叶片PSII反应中心的激发能捕获效率。PSII有效光化学量子效率的增加和非光化学猝灭系数的降低进一步表明, UV-B辐射能导致有效光化学效率的降低和非光化学能量耗散的增加。由上可知, 自然强UV-B辐射是限制美丽风毛菊叶片光合作用的一个因素。滤除UV-B辐射处理对光合色素含量的影响较小, 无论以叶面积还是叶鲜重为基础的滤除UV-B处理仅有微弱的增加趋势, 说明强UV-B辐射具有加速光合色素的光氧化进程, 促进细胞成熟和叶片衰亡的潜在作用。同样UV-B吸收物质的含量也几乎没有变化, 表明强太阳辐射环境下生活的高山植物美丽风毛菊叶表皮层中已具有较多的紫外线屏蔽物质, 足以抵御目前环境中强太阳UV-B辐射可能引起的伤害, 较少受UV-B辐射波动的影响。     

高山植物美丽风毛菊PSII光化学效率和光合色素对短期增补UV-B辐射的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统实验站的综合观测场, 于植物生长季的不同月份进行短期增补UV-B辐射的模拟试验, 研究了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)的PSII光化学效率、光合色素和UV-B吸收物质对增强UV-B辐射的响应。结果表明, 尽管差异不显著, 暗适应3 min的PSII最大光化学量子效率在不同月份均有降低的趋势, 说明增强UV-B辐射能加剧光合机构的光抑制。不同月份短期增补UV-B辐射均引起光下PSII实际光化学量子效率和光化学猝灭系数的降低, 以及非光化学猝灭系数的增高, 表明增强UV-B辐射能降低叶片的光能捕获效率, 促进非光化学能量耗散过程。增补UV-B辐射后, 叶片光合色素的含量略有降低趋势, 可能与短时间内光合色素形成过程受抑制和光氧化程度的加剧, 以及叶片厚度的略微降低有关。UV-B吸收物质的含量在不同月份没有一致和较为显著的变化, 说明高原强UV-B环境下生存的美丽风毛菊叶表皮层中由类黄酮和衍生多酚类组成的内部紫外屏蔽物质相对稳定, 倾向于较少受增补UV-B辐射的影响。     

热带雨林三种树苗叶片光合机构对光强的适应

对生长在不同光强(自然日光的8％,25％,50％)下西双版纳热带雨林3种木本植物团花(Anthocephalus chinensis)、玉蕊(Barringtonia pendala)和藤黄(Garrcinia hanburyi)幼苗光合机构的研究表明,随着生长光强的升高,植物叶片的光饱和点、补偿点、净光合速率和非光化学淬灭系数(NPQ)升高,而表现量子效率(AQY)、有效光化学量子产量(Fv／Fm)、光化学淬灭系数(qP)下降．在抗氧化系统中,超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化酶(APX)活性随着光强的升高而升高,而过氢化物酶(CAT)活性与生长光强的变化不一致．抗坏血酸(AsA)含量随着光强的升高而急剧上升。最能反映PFD的变化．可以认为,除与叶黄素循环有关的热耗散增大之外,植物叶片抗氧化系统的加强也是响应强光的一种保护措施．     

桃儿七光合生理特性的地理差异研究

对中国由南向北5个种源地桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)的光合生理生态特性进行了研究.结果表明:(1)北部宁夏六盘山地区植株的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)最高,表观光量子效率(AQY)、瞬时光能利用效率(ILUE)和最大光合速率(Pmax)最低,光合能力最差;最南部云南纳帕海植株的LSP和LCP很低,但因其AQY和ILUE最高,故其Pmax最大,强光下的光合能力最高.(2)最南部云南纳帕海和最北部甘肃兴隆山个体的羧化效率(CE)最高,且CO2补偿点(CCP)较低,因此CO2利用率较高;而较南部四川刷经寺个体的CE最低,且CCP最高,故CO2利用效率最低.(3)各种源植株叶片的叶绿素总量及叶绿素a含量无显著差异,而不同地区个体的Chla/Chlb值差异显著,最北部甘肃兴隆山植株的Chla/Chlb值最大,而南部四川刷经寺的Chla/Chlb值最小.(4)各种源地植株的水分利用效率(WUE)和蒸腾速率(Tr)对光量子通量密度(PFD)与CO2浓度的响应过程也表现出显著的地理分异.总的来看,桃儿七是一种喜光但又较耐阴植物,但不同分布区桃儿七的光合生理生态特征已经出现了较显著的地理分化.     

青藏高原强UV-B辐射对美丽风毛菊光合作用和色素含量的影响

以青藏高原矮嵩草草甸的主要伴随种美丽风毛菊为材料,通过滤除太阳辐射光谱中UV-B成分的模拟试验,研究了强太阳UV-B辐射对高山植物光合作用、光合色素和紫外吸收物质的影响.结果表明：与对照相比,弱UV-B处理能促使美丽风毛菊叶片净光合速率增加和提高稳态PSⅡ光化学效率;对照中叶片厚度的相对增加能弥补单位叶面积光合色素的光氧化损失,是高山植物对强UV B辐射的一种适应方式.短期滤除UV-B辐射处理时紫外吸收物质含量几乎没有变化,说明高山植物叶表皮层中该类物质受环境波动的影响较小.强UV-B环境下光合色素的相对增加是一种表象,而青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负影响.     

低温条件下黄瓜嫁接株与自根株光合特性的比较

研究了长期低温条件下,设施黄瓜嫁接苗和自根苗(播种后35 d)的净光合速率(P n)、表观量子效率(AQY)、气孔导度(G s)、蒸腾速率(T r)和胞间CO2浓度(C i)与光通量密度(PFD)的关系.结果表明:不同PFD条件下,经过长期低温后黄瓜嫁接苗和自根苗叶片的光饱和点、AQY、P n、G s和T r均较适温条件下显著下降,但嫁接黄瓜下降速度及程度显著低于自根黄瓜.适温条件下,黄瓜C i随PFD增加而降低;低温条件下,嫁接黄瓜C i也随PFD增强而降低,自根黄瓜则始终保持较高水平.以上结果表明,长期低温条件下,黄瓜嫁接苗与黄瓜自根苗均发生气孔抑制现象,但嫁接苗较自根苗保持相对较高的气孔导度,维持较高的光合同化效率,产生较少的过剩激发能,光合器官的伤害程度降低,因而有较强适应低温的能力.     

Adaptive radiation of photosynthetic physiology in the Hawaiian lobeliads: light regimes, static light responses, and whole-plant compensation points

Six endemic genera/sections of lobeliads (Campanulaceae) occupy nearly the full range of light regimes on moist sites in the Hawaiian Islands, from open alpine bogs and seacliffs to densely shaded rainforest interiors. To determine whether this clade has undergone a corresponding adaptive radiation in photosynthetic adaptations, we studied the natural light habitats and physiological characteristics of 11 species representing each sublineage. Across species in the field, average photon flux density (PFD) varies from 2.3 to 30.0 mol · m(-2) · d(-1), and maximum assimilation rate (A(max)) ranges from 0.17 to 0.35 μmol CO(2) · g(-1) · s(-1). Across species, A(max), dark respiration rate (R), Michaelis-Menten constant (k), light compensation point, specific leaf area (SLA), maximum carboxylation rate (V(cmax)), maximum rate of electron transport (J(max)), photosynthesis at saturating CO(2) (A(satCO(2))), and carboxylation efficiency (α) all increase significantly and in tightly coupled fashion with PFD, in accord with classical economic theory. Area-based rates have a higher degree of physiological integration with each other and tighter coupling to PFD than the corresponding mass-based rates, despite the energetic importance of the latter. Area-based rates frequently show adaptive cross-over: high-light species outperform low-light species at high PFD and vice versa at low PFD. A(max)-mass has little relationship to leaf mass per unit area (LMA), leaf N content, or leaf lifespan individually, but a multiple regression explains 96% of the variance in A(max)-mass across species in terms of SLA, leaf N content, and average PFD. Instantaneous leaf compensation points range from 0.1 to 1.2% full sunlight, far lower than the ecological (whole-plant) compensation points (ECPs) of 1.1 to 29.0% sunlight calculated based on photosynthetic parameters, leaf longevity, and allocation to leaf vs. nonleaf tissue. The ECPs are much closer to the lower limits of PFD actually experienced by lobeliads, suggesting they may play an important role in restricting species distributions. Taken together, these data provide evidence for an adaptive radiation in photosynthetic traits that is strongly correlated with-and indeed may help determine-the light regime that each species inhabits.     

青藏高原毛茛科3种特有植物核型和进化研究

对青藏高原高山冰缘地区毛茛科３种特有植物的核型进行了分析。它们的核型公式（Ｋ）、染色体相对长度组成（Ｃ．Ｒ．Ｌ．）和核型不对称系数（Ａｓ．Ｋ％）分别为：青藏金莲花Ｔｒｏｌｉｕｓｐｕｍｉｌｕｓｖａｒ．ｔａｎｇｕｔｉｃｕｓ：Ｋ（２ｎ）＝６ｍ＋８ｓｍ（２ＳＡＴ）＋２ｓｔ,Ｃ．Ｒ．Ｌ．＝４Ｌ＋４Ｍ２＋４Ｍ１＋４Ｓ,Ａｓ．Ｋ％＝６３．５７,核型属２Ｂ型;甘青乌头Ａｃｏｎｉｔｕｍｔａｎｇｕｔｉｃｕｍ为Ｋ（２ｎ）＝６ｍ＋１０ｓｍ,Ｃ．Ｒ．Ｌ．＝４Ｌ＋８Ｍ１＋４Ｓ,Ａｓ．Ｋ％＝６２．５４,２Ｂ型;单花翠雀花Ｄｅｌｐｈｉｎｉｕｍｃａｎｄｅｌａｂｒｕｍｖａｒ．ｍｏｎａｎｔｈｕｍ为Ｋ（２ｎ）＝６ｍ＋８ｓｍ＋２ｓｔ,Ｃ．Ｒ．Ｌ．＝４Ｌ＋４Ｍ２＋４Ｍ１＋６Ｓ,Ａｓ．Ｋ％＝６４．３４,属３Ｂ型。经同相关近缘种核型资料比较,青藏金莲花核型不对称性和进化程度比金莲花Ｔ．ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ低;甘青乌头的核型不对称性和进化程度在其近缘类群（乌头组Ｓｅｃｔ．Ａｃｏｎｉｔｕｍ）已报道的种之内最低;单花翠雀花核型不对称性和进化水平比翠雀组（Ｓｅｃｔ．Ｄｅｌｐｈｉｎａｓｔｒｕｍ）已报道的展毛翠雀花Ｄ．ｋａｍａｏｅｎｓｅｖａｒ．ｇｌａｂｒｅｓｃｅｎｓ、