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。     

金钟藤叶绿素荧光特征初探

利用叶绿素荧光技术初步观测丁金钟藤在不同作用光下的光合生理特征,并对其离体叶片在低温、高温及脱水胁迫下的光能利用状况作了比较。结果显示,随着作用光强的增加,叶片Fv＇/Fm＇、qP和ΦPSⅡ呈下降趋势,qN和NPQ表现为上升。离体叶片在5℃处理6h后,其Fv＇/Fm＇、qP和ΦPSⅡ高于25℃和45℃处理的,而NPQ在5℃和45℃处理6h后明显低于对照（25℃）,qN则略有降低。离体叶片脱水胁迫12h后,仍有一定的光能转化能力,但脱水24h和36h后,qP、ΦPSⅡ、qN、NPQ都明显下降。这表明金钟藤对于环境因子,如光强、温度及水分的变化具有较强的适应性,这可能是其在森林中能快速蔓延扩散的一个重要原因。     

鄱阳湖苦草及马来眼子菜PSⅡ荧光参数对水深变化的光响应

以典型沉水植物苦草和马来眼子菜为材料,利用水下饱和脉冲调制叶绿素荧光仪研究不同水深(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m)对两种植物叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化光效率(Fv/Fm)、有效量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)、非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]等荧光参数的影响。结果表明:水深1.5～2.0 m处苦草生物量最大,而1.0～1.5 m处马来眼子菜的最大;两种植物的Fo均先降低后升高,而荧光参数[(Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、Y(Ⅱ)、qP]均先升高后降低; 2.0m处苦草的Fv/Fm、Fv/Fo最大,1.5 m处马来眼子菜的最大;相同水深下,马来眼子菜的qN比苦草低,与qP变化趋势相反;苦草的Y(Ⅱ)最大值出现在水深1.5～2.0 m内,马来眼子菜的Y(Ⅱ)最大值出现在1.5 m处;两者的Y(NO)随水深变化均表现出显著差异,过高或过低水深均抑制植物生长;相对光合电子传递速率(ETR)在不同水深处理间均差异显著,苦草的最大ETR比马来眼子菜小,说明其有较强的耐弱光能力。综上所述,在水深1.5～2.0 m苦草光合能力最强,最适宜生长;水深1.0～1.5 m最适宜马来眼子菜生长。     

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。     

8种阔叶树种叶片气体交换特征和叶绿素荧光特性比较

在自然条件下,测定了8种阔叶树种叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数并对其进行比较.结果表明,8种阔叶树种紫玉兰、广玉兰、玉兰、美人梅、铁杆梅、腊梅、红碧桃和紫薇的叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（gs）、瞬时水分利用效率（WUE）和潜在水分利用效率（WUEi）的种间差异达极显著水平（p〈0.01）,指示了不同树种间的光合能力及水分利用能力差别较大.8种阔叶树种叶片的初始荧光（Fo）、可变荧光（Fv）、最大荧光（Fm）和PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）的种间差异极为显著（p〈0.01）,PSⅡ最大光能转换效率（Fv/Fm）、可变荧光与初始荧光之比（Fv/Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）的种间差异也达显著水平（p〈0.05）,说明各树种叶片的PSⅡ原初光能转换效率和潜在活性、PSⅡ电子传递量子效率以及PSⅡ的潜在热耗散能力差别较大,而实际光下最大荧光（F′m）和PSⅡ光能捕获效率（F′v/F′m）的种间差异不显著.3种木兰科植物的Pn、Tr、WUE和WUEi平均值均高于3种蔷薇科植物,说明木兰科植物的光合能力较强,对吸收的光能和水分的利用较高.蔷薇科植物的Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSⅡ、F′v/F′m和光化学猝灭系数（qp）平均值均高于木兰科植物,而木兰科植物NPQ较高,表明其PSⅡ的潜在热耗散能力较强,可有效地避免过剩光能对光合机构的损伤.研究还表明3种木兰科植物和3种蔷薇科植物之间的叶绿素荧光参数差异不大,说明同一科属植物叶片的光合能力较为相近.相关分析表明,8种阔叶树种叶片的Pn与Tr、Tr与gs、Fv/Fm与Fv/Fo、ФPSⅡ与F′v/F′m、qp与NPQ均呈极显著正相关（p〈0.01）,Pn与gs呈显著正相关（p〈0.05）,而Tr、gs与WUE、WUEi,Pn与ФPSⅡ,ФPSⅡ与NPQ,F′v/F′m 与 qp、NPQ均呈极显著负相关（p〈0.01）.     

短尾铁线莲叶绿素荧光特性研究

运用便携式光合气体分析系统(LI-6400)对短尾铁线莲(Clematis brevicaudata)的叶绿素荧光动力学曲线、淬灭分析、荧光光曲线以及荧光ACI曲线等生理特性进行测定和对比分析。结果表明:随光照时间的增加,短尾铁线莲的荧光参数ETR、qP和NPQ逐渐上升并在28 min左右达到稳定。最大荧光产量Fm′在叶片转入黑暗后逐渐上升,在52 min左右趋于稳定;NPQ则开始下降,在50 min左右达到稳定。PhiPS2和PhiCO2呈线性正相关(P<0.01)并随着光照强度的增加而减小。短尾铁线莲对CO2浓度的变化十分敏感,在50~200μmol.mol-1范围内,CO2浓度的增加可显著提高其PhiPS2和PhiCO2的值,增加CO2浓度是提高短尾铁线莲光合速率的有效途径。     

非调制式荧光仪PEA测定叶绿素荧光参数的研究

为了利用非调制式荧光仪获得调制式荧光仪测定的叶绿素荧光动力学参数,采用植物效率(PEA)仪进行了叶绿素荧光参数测定程式的4要素(光化光强度及其照射时间、饱和激发光强度及其照射时间)以及节约测定时间和仪器内存的测定技术研究。结果表明,暗适应10min后,在设定180μmol·m-2·s-1光化光照射360s时间内,以连续2次1950μmol·m-2·s-1饱和激发光照射3s的测定程式,在7种植物的叶绿素荧光参数的测定中获得了较为满意的测定结果,而且与Strasser等测定程式相比,1次测定需时从600s缩短为360s、耗用仪器内存从76.9"减少为2.56"。     

宝山堇菜(Viola baoshanensis)、紫花地丁(V. yedoensis)光合异质性比较

利用荧光成像技术,研究了特定和不同光合有效辐射下,宝山堇菜(Viola baoshanensis)、紫花地丁(V.yedoensis)不同叶龄(幼叶和成熟叶片)叶片纵向(叶基、叶中部、叶尖)间的光合异质性特征。特定光化光照射下,两种堇菜不同叶龄的Fv/Fm、ΦpsⅡ、qP、PS/50和Abs在叶尖、叶中部、叶基间呈依次降低趋势,NPQ/4和qN变化趋势与之相反。Fv/Fm、ΦpsⅡ和Abs在两种堇菜不同叶龄的叶片纵向间均没有显著性差异,NPQ/4和qN均显示宝山堇菜不同叶龄的叶片纵向间存在显著差异;但NPQ/4和qN分别显示紫花地丁成熟叶和幼叶叶片的叶尖和叶基处差异显著。qP的显著差异只存在于宝山堇菜幼叶的叶尖和叶基处,PS/50在两种植物幼叶纵向间均有显著差异。快速光曲线的变化中,两种堇菜α由叶尖向叶基下降幅度不明显,幼叶纵向间Pm差异显著,成熟叶叶尖处Pm显著高于叶中部和叶基。两种堇菜成熟叶叶尖处Ik显著高于叶中部和叶基,宝山堇菜幼叶纵向间Ik差异显著,而紫花地丁幼叶纵向间Ik差异不显著。以上结果反映出两种堇菜叶片纵向间Fv/Fm和ΦpsⅡ具有较高的均质性,Fv/Fm和ΦpsⅡ的下降受到NPQ/4、qN、qP、PS/50和Abs的综合影响,但Fv/Fm和ΦpsⅡ的变化与NPQ/4、qN、qP、PS/50的显著变化并不一致。叶龄对两种堇菜叶片纵向间α影响不显著,对Pm影响显著,α的小幅下降反映两种堇菜叶片纵向间捕光能力基本相同。叶片纵向间Ik的显著差异受叶龄和植物种类的综合影响。     

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。     

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。     

两种石楠叶绿素荧光参数日变化的比较研究

以红叶石楠和光叶石楠为试验材料,研究了两种石楠叶绿素荧光参数的日变化。结果表明：随着日间光照强度的不断变化,即时最大荧光产量（Fm＇）、光系统Ⅱ实际量子产量（Yield）和光化学淬灭（qP）呈现出“V”型曲线;非光化学淬灭（qN）呈现出单峰曲线;表观光合电子传递速率（ETR）则呈现出双峰曲线;到黄昏时各参数基本恢复至早晨的水平,表明两种石楠均未发生光合机构的破坏。红叶石楠的Fm’、Yield、ETR、qP均高于光叶石楠,说明红叶石楠对光能的利用效率高于光叶石楠,表现出对当地环境更高的适应性。     

两种化感物质对茄子幼苗光合作用及叶绿素荧光参数的影响

采用基质栽培,研究不同浓度的2,6-二叔丁基苯酚及邻苯二甲酸二甲酯对茄子幼苗光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,两种化感物质使茄子叶片叶绿素含量、光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）下降,细胞间隙CO₂浓度（C_i）先降低后升高;使茄子叶片的初始荧光(F_o)增加,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ光合电子传递量子效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)、天线转化效率(F_v^' /F_m^′)降低.2,6-二叔丁基苯酚使茄子叶片非光化学猝灭系数(q_N)先升高后降低,邻苯二甲酸二甲酯使q_N低于对照,对茄子叶片光合机构造成了伤害.     

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum (L.) to salinity and water stress

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum to NaCl and dehydration was investigated under controlled conditions following the changes in chlorophyll fluorescence parameters (Fv/Fm, qP, qN). Salt tolerance was increased by growing gametophytes in low concentrations of NaCl. However, such treatment could not increase the tolerance of gametophytes to dehydration. Under water stress, a decrease in photochemical quenching (qP) was accompanied by an increase in non-photochemical quenching (qN). Under salt stress, qP also decreased, but qN did not change significantly in salt-hardened gametophytes. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum (L.) to salinity and water stress

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum to NaCl and dehydration was investigated under controlled conditions following the changes in chlorophyll fluorescence parameters (Fv/Fm, qP, qN). Salt tolerance was increased by growing gametophytes in low concentrations of NaCl. However, such treatment could not increase the tolerance of gametophytes to dehydration. Under water stress, a decrease in photochemical quenching (qP) was accompanied by an increase in non-photochemical quenching (qN). Under salt stress, qP also decreased, but qN did not change significantly in salt-hardened gametophytes.     

Assessing the photoprotective effectiveness of non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching: A new approach

The photoprotective nature of non-photochemical quenching (NPQ) has not been effectively quantified and the major reason is the inability to quantitatively separate NPQ that acts directly to prevent photoinhibition of photosystem II (PSII). Here we describe a technique in which we use the values of the PSII yield and qP measured in the dark following illumination. We expressed the quantum yield of PSII (Φ(PSII)) via NPQ as: Φ(PSII)=qP×(Fv/Fo)/(1+Fv/Fo+NPQ). We then tested this theoretical relationship using Arabidopsis thaliana plants that had been exposed to gradually increasing irradiance. The values of qP in the dark immediately after the illumination period (here denoted qPd) were determined using a previously described technique for Fo' calculation: Fo'(calc.)=1/(1/Fo-1/Fm-1/Fm'). We found that in every case the actual Φ(PSII) deviated from theoretical values at the same point that qPd deviated from a value of 1.0. In an increasing series of irradiance levels, WT leaves tolerated 1000μmolm(-2)s(-1) of light before qP(d) declined. Leaves treated with the uncoupler nigericin, leaves of the mutant lacking PsbS protein and leaves overexpressing PsbS showed a qP(d) reduction at 100, 600 and 2000μmolm(-2)s(-1) respectively, each at an increasing value of NPQ. Therefore we suggest that this simple and timely technique will be instrumental for identifying photoprotective NPQ (pNPQ) and that it is more appropriate than the qE component. Its applications should be broad: for example it will be useful in physiology-based studies to define the optimal level of nonphotochemical quenching for plant protection and productivity.     

不同类型喀斯特植物的荧光特征及抗旱性比较

利用叶绿素荧光技术观测了五个不同类型的喀斯特植物翅荚香槐、大盔凤仙、红背叶、牛耳朵和青冈栎在不同作用光强下的光能利用特征,并且对这五种类型植物在PEG诱导水分胁迫下的抗旱性作了比较。结果表明,随着作用光强的增加,这五种植物的光化学反应能力(qP)逐渐降低,非光化学耗散作用(NPQ)明显增加,同时PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)随之下降,导致PSⅡ电子传递量子效率(ΦPSⅡ)也明显下降,但在相同作用光强下这五个类型植物的荧光特征无明显差异。在PEG诱导水分胁迫的实验中,牛耳朵、青冈栎在PEG处理后Fv/Fm变化不明显,而红背叶Fv/Fm值下降程度最大,其次为翅荚香槐、大盔凤仙。由此推测,牛耳朵和青冈栎的耐干旱能力最强,红背叶抗旱能力最弱,翅荚香槐、大盔凤仙居中。     

雨生红球藻在红光下的生长及营养盐消耗特征

研究了在红光下雨生红球藻Haematcoccus pluvialis的细胞增殖过程中, 叶绿素荧光参数的变化以及氮磷消耗特征, 并且研究了在不同初始氮磷浓度下, 细胞增殖周期、色素变化以及氮磷消耗速率, 以期为雨生红球藻的培养工艺提供参考。结果显示: (1)在细胞增殖过程中, 光合荧光参数PSⅡ、qP、ETR与细胞增殖周期一致, 没有显著差异。Fv/Fm、NPQ则随着细胞密度的上升而下降, 随着细胞密度下降而上升, 且发生变化的拐点与营养盐胁迫造成细胞数量下降的时间点基本一致。(2)以不同初始氮磷浓度(氮磷比10:1, 重量比)的培养液接种细胞, 较高浓度的氮磷条件(45/4.5130/13.0 mg/L), 比较低浓度的氮磷条件(15/1.5 20/2.0 mg/L)有利于提高批次培养后的细胞终产量。但是, 在初始高浓度氮磷下, 接种初期细胞受到胁迫, 相对增长速率小; 氮磷消耗率低, 后期浓度维持高位; 藻细胞指数生长延迟, 培养周期变长。在红光下, 最优化的氮磷接种浓度为45/4.5 mg/L。研究结果对半连续培养雨生红球藻的应用进行了讨论。       

外源甜菜碱对干旱／盐胁迫下的小麦幼苗生长和光合功能的改善

本文用甜菜碱溶液浸种,研究了外源甜碱对干旱／盐胁迫下的小麦幼苗的生长状况和叶片光合转能的影响,结果表明,外源甜菜碱能使干旱／盐胁迫下的小麦幼苗地上部和根部的干重和含水量增加,使叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Vo,Fv/Fm和qP增高,qN降低,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获和转换,明显促进植物生长,降低干旱／盐胁迫对植物的抑制作用。