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相似文献
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1.
光强对两种硅藻光合作用、碳酸酐酶和RubisCO活性的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
为研究海洋浮游硅藻光合固碳能力与光强的关系, 以三角褐指藻和威氏海链藻为实验材料, 测定了不同光强培养下三角褐指藻和威氏海链藻生长、光合特性、碳酸酐酶和核酮糖-1, 5-二磷酸羧化/氧化酶活性(RubisCO)的变化, 结果显示高光强促进两种硅藻的生长, 但对威氏海链藻的影响更明显。高光强导致两种硅藻叶绿素a、c含量、光系统Ⅱ的最大光化学效率和实际光化学效率明显下降, 非光化学淬灭系数明显升高, 但对光化学淬灭系数并没有明显影响。在高光下威氏海链藻和三角褐指藻胞内外碳酸酐酶活性明显升高。在高光强下培养的威氏海链藻RubisCO活性明显高于低光下培养, 但三角褐指藻正好相反, 不管高光还是低光培养威氏海链藻RubisCO活性始终高于三角褐指藻。以上结果表明不同硅藻对光强变化的响应存在差异, 它们可以通过调节光合生理特征、光合固碳关键酶和CO2供应以适应光强的变化。    相似文献   

2.
为了探讨光照强度和CO2浓度对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、无机碳利用的复合效应, 丰富绿藻中无机碳浓缩机制的资料, 该文设置两种光照强度(40和120 µmol photons•m-2•s-1)和两种CO2浓度(0.04%和0.16%)组合成4种条件, 比较了蛋白核小球藻生长、无机碳浓度、pH补偿点、光合放氧速率、碳酸酐酶(CA)活性和α-CA基因转录表达对这4种培养条件的响应。结果发现: 蛋白核小球藻在高光强高CO2浓度组生长最快; 低光强高CO2浓度组培养体系中总无机碳浓度为1163.3 µmol•L-1, 显著高于其他3组; 高光强低CO2浓度组藻的pH补偿点最高(9.8), 而低光强高CO2浓度组藻的pH补偿点最低(8.6); 低光强高CO2浓度组藻的最大光合速率(Vmax)和最大光合速率一半时的无机碳浓度(K0.5)最高, 分别是其他3组的1.28-1.91倍和1.61-2.00倍; 高光强低CO2浓度组藻的胞外CA活性最高; 而低光强低CO2浓度组藻的胞外α-CA基因表达量显著高于其他3组。以上结果表明低CO2浓度可促进蛋白核小球藻的pH补偿点和无机碳亲和力的提高, 诱导胞外CA活性及α-CA基因的表达; 该藻主要以HCO3-为无机碳源, 其对无机碳的利用受光照的调节。  相似文献   

3.
在不同CO2(400和2000 ppm)和磷浓度下(0.088—0.350 mmol/L)培养葛仙米(拟球状念珠藻, Nostoc sphaeroides Kutzing), 研究CO2和磷对葛仙米相对生长速率、色素含量、光系统Ⅱ光化学活性和光合速率等的影响。结果显示CO2或磷浓度对葛仙米的相对生长速率、球体粒径和数量、光饱和光合速率、呼吸速率和光合效率均有显著影响, 且两者对球体粒径和数量、叶绿素a含量、呼吸速率和光合效率存在明显交互作用。高CO2浓度培养明显提高磷对球体粒径和数量和光合效率的效应, 同时降低高磷浓度对叶绿素a合成的抑制作用, 但两者对相对生长速率、藻胆蛋白含量、光饱和光合速率、Fv/Fm和Yield的交互作用均不显著。以上研究结果表明高CO2浓度或磷浓度增加促进葛仙米生长主要是通过提高光合速率和光合效率来实现; 两者交互作用表明高CO2浓度可能通过提升磷的利用效率, 降低高磷浓度对叶绿素a合成的抑制, 提高光合效率, 使球体明显增大。  相似文献   

4.
利用便携式光合气体分析系统(LI-6400),比较测定了高CO2浓度(FACE,free-airCO2enrichment)和普通空气CO2浓度下生长的水稻叶片的净光合速率、水分利用率、表观量子效率和RuBP羧化效率等光合参数.在各自生长CO2浓度(380vs580μmol·mol-1)下测定时,高CO2浓度(580μmol·mol-1)下生长的水稻叶片的净光合速率、碳同化的表观量子效率和水分利用率明显高于普通空气(380μmol·mol-1)下生长的水稻叶片.但是,随着FACE处理时间的延长,高CO2浓度对净光合速率的促进作用逐渐减小.在相同CO2浓度下测定时,FACE条件下生长的水稻叶片净光合速率和羧化效率明显比普通空气下生长的对照低.尽管高CO2浓度下生长的水稻叶片的气孔导度明显低于普通空气中生长的水稻叶片,但两者胞间CO2浓度差异不显著,因此高CO2浓度下生长的水稻叶片光合下调似乎不是由气孔导度降低造成的.  相似文献   

5.
柚树(Citrus grandis)幼树生长在砂和石至石的生长介质.每周供给0.05mmol P(正常P,P)和0.1mmol P(高磷,2P)的营养液.植株分别生长在空气CO2分压(约39Pa)和倍增CO2分压(81±5Pa)下45d.利用CI-301PS(CID,Inc)光合作用测定系统在较高光强(1150μmol·m-2·s-1)下测定叶片光合速率并得出的Pn-Pi关系曲线和在较高CO2分压(PCO2,56Pa)下得出Pn-PAR关系曲线计算有关光合参数.结果表明,大气CO2分压下2P植株最大光合速率较P植株高13.3%,倍增CO2分压下,无论P或2P植株最大光合速率较大气CO2分压下相应植株低,但在倍增CO2分压下2P植株较P植株高.且2P植株有较P植株高的表观量子产率和光能利用效率(P<0.05),但并不改变Γ*、Rd和Rubisco羧化速率(Vc)和氧速率的比率(P>0.05).在大气CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax较P植株分别高8.3%和12.5%.在倍增CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax均较P植株高.柚树在高CO2驯化中改变叶N在Rubisco和捕光组分分配系数,但不改变叶N在光合电子传递链的分配系数,结果表明,增加P供给可以促进高CO2分压下光合碳循环中P的周转,提高倍增CO2分压下植株的光合速率.调节柚树叶片的CO2驯化的光合参数.  相似文献   

6.
揭示作物光合作用、蒸腾作用和水分利用效率(WUE)对大气CO2浓度变化的响应, 对预测未来大气CO2浓度升高条件下作物生产力与需水规律的变化具有重要意义。在自然CO2浓度、CO2倍增和倍增后恢复到自然CO2浓度3种情况下, 对大豆(Glycine max)、甘薯(Ipomoea batatas)、花生(Arachis hypogaea)、水稻(Oryza sativa)、棉花(Gossypium hirsutum)、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum vulgare)和谷子(Setaria italica) 8种作物的气体交换参数进行了研究。结果表明: CO2浓度倍增可以提高光合速率, 降低蒸腾速率, 从而提高WUE, 其中光合速率提高的贡献更大; C3比C4作物的光合速率、WUE增幅大, C3作物光合速率提高对WUE的贡献大于C4作物; 通过对比倍增后恢复到自然CO2浓度时气体交换参数随环境条件变化的响应确定了其内在调控机制; 倍增后恢复到自然CO2浓度时作物光合速率低于自然CO2浓度下的光合速率, 而蒸腾速率无明显差异。由此判断: CO2浓度倍增下存在光合下调现象, 这可能是由于Rubisco酶蛋白含量、活化水平和比活性降低等“非气孔因素”造成的, 并非由气孔导度的降低引起的。  相似文献   

7.
为了探讨喜阴植物谢君魔芋(Amorphophallus xiei)对不同光强的适应策略,测量和分析了不同透光率(高光,透光率100%;中光,透光率32.6%;低光,透光率5.98%)下谢君魔芋对光、CO2、光斑的响应特征及响应过程中叶绿素a荧光和能量分配特征.结果表明: 随着生长光强的增大,谢君魔芋最大净光合速率(Pmax)、暗呼吸速率、表观量子产额、羧化效率显著降低,光补偿点、CO2补偿点显著升高.中光处理的谢君魔芋对光合诱导的响应更迅速(P<0.05);随着生长光强的增加,暗适应初始气孔导度(gs-i)显著升高;完成光合诱导中最大净光合速率30%(t30%P)、50%(t50%P)和90%(t90%P)所需的时间与gs-i呈负相关.高光处理的植株PSⅡ实际光化学效率(ΔF/Fm)、光化学猝灭(qP)和电子传递速率(ETR)较高,且在光合诱导过程中所对应的非光化学猝灭(NPQ)值相对较高,而低光处理具有较高的反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm).高光处理非光化学耗散途径比例(ФNPQ)较低,而低光处理ФNPQ则相对较高.表明喜阴植物谢君魔芋在中低光下生长时受到高光胁迫能够启动快速耗散机制来保护自身光合机构,长期处于高光环境则采用增加热耗散成本和形成淬灭复合物的策略在一定程度上应对高光胁迫,这可能是其不能很好适应高光环境的原因之一.  相似文献   

8.
CO2是光合作用的原料和底物,影响着光合作用的进程和光合产物的数量.利用Li-6400-40B同时测量大豆叶片在不同CO2浓度(300、400、500和600 μmol·mol-1)下的光合电子传递速率和光合作用对光的响应曲线,并用构建的光合作用对光响应机理模型拟合这些光响应曲线,获得大豆叶片一系列的光合参数、生理生态参数和捕光色素分子的物理参数.结果表明: 电子利用效率、最大电子传递速率和最大净光合速率随CO2浓度的升高而增加;光补偿点和暗呼吸速率随CO2浓度的升高而下降;光能利用效率和内禀(瞬时)水分利用效率随CO2浓度的升高而增加,不同CO2浓度下的最大光能利用效率和最大内禀(瞬时)水分利用效率之间存在显著差异,但不同CO2浓度下的最大羧化效率的差异不显著.CO2浓度的大小对光合作用中原初光反应存在一定程度的影响,即高CO2浓度有利于减小捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命,以提高光能传递的速度及增加大豆光合电子流的利用效率.  相似文献   

9.
本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO2浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明: 2500 μL·L–1及以上CO2浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg2+ ATPase、Ca2+ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度均显著降低.表明根际高CO2浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO2的能力减弱、叶片Mg2+ ATPase和Ca2+ ATPase活性显著降低,根际长期高CO2浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
  相似文献   

10.
康华靖  李红  权伟  欧阳竹 《植物生态学报》2014,38(10):1110-1116
以C3作物(小麦, Triticum aestivum和大豆, Glycine max)和C4作物(玉米, Zea mays和千穗谷, Amaranthus hypochondriacus)为例, 探讨了其光下暗呼吸速率降低的原因。结果表明, 2% O2条件下, CO2浓度为0时, 叶室CO2浓度维持在0左右, 而胞间CO2浓度(Ci)显著高于叶室CO2浓度。分析认为这是由于此时植物的暗呼吸仍在正常进行。因此, 该测量条件下的表观光合速率应为CO2浓度为0时的光下暗呼吸速率(Rd)。CO2浓度为0时, 不同光强下的Rd均随光强的升高而降低, 且在低光强(50 μmol·m-2·s-1)和高光强(2000 μmol·m-2·s-1)之间存在显著差异, 说明光强对Rd具有较大影响。在2% O2条件下, 经饱和光强充分活化而断光后, 以上4种作物叶片的暗呼吸速率(Rn)均随着时间的推移而下降, 说明光强并未抑制暗呼吸速率。试验结果表明, Rd的降低是由于CO2被重新回收利用所导致, CO2回收利用率随光强的升高而增大, 从低光强(50 μmol·m-2·s-1)到高光强(2000 μmol·m-2·s-1), 小麦、大豆、玉米和千穗谷的回收利用率范围变动分别为22.65%-52.91%、22.40%-55.31%、54.24%-87.59%和72.43%-90.07%。  相似文献   

11.
氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率(Pn)响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO2浓度(760 μmol·mol-1)下小麦叶片光合作用的影响.结果表明:在长期高大气CO2浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片Pn、蒸腾速率(Tr)和瞬时水分利用效率(WUEi);与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi增加,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi均高于正常大气CO2浓度处理,Gs则较低,而Ci和Tr无显著变化.高氮水平下小麦叶片Gs与Pn、Tr、WUEi呈线性正相关,Gs与Ci在正常大气CO2浓度下呈线性负相关,但高大气CO2浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的Gs与Pn、WUEi无相关性,而与Ci和Tr呈线性正相关,表明高大气CO2浓度下低氮水平的小麦叶片Pn由非气孔因素限制.  相似文献   

12.
通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率(Pn)响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO2浓度(760 μmol·mol-1)下小麦叶片光合作用的影响.结果表明:在长期高大气CO2浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片Pn、蒸腾速率(Tr)和瞬时水分利用效率(WUEi);与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi增加,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO2浓度下小麦叶片的Pn和WUEi均高于正常大气CO2浓度处理,Gs则较低,而Ci和Tr无显著变化.高氮水平下小麦叶片Gs与Pn、Tr、WUEi呈线性正相关,Gs与Ci在正常大气CO2浓度下呈线性负相关,但高大气CO2浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的Gs与Pn、WUEi无相关性,而与Ci和Tr呈线性正相关,表明高大气CO2浓度下低氮水平的小麦叶片Pn由非气孔因素限制.  相似文献   

13.
运用LI-6400便携式光合作用系统测定了不同光强(2000、1500、1000和500 μmol·m-2·s-1)和两种O2浓度(21%和2%的O2)下冬小麦(Triticum aestivum)灌浆期旗叶的CO2响应曲线, 比较了现有CO2响应模型(生化模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型)拟合给出光下(暗)呼吸与测量值之间的差异。结果显示, 直角双曲线修正模型所给出的光下呼吸速率拟合值与测量值最为接近。植物光合作用对大气CO2响应(A/Ca)的拟合结果优于光合作用对胞间CO2浓度(A/Ci)的拟合。然而, 所有模型基于A/Ca拟合的光下(暗)呼吸在整体上与测量值存在显著差异(p < 0.05), 推测与现有模型没有考虑CO2浓度对光呼吸和光下暗呼吸速率的影响有关。对小麦的试验结果表明, CO2浓度对光呼吸和光下暗呼吸均有显著影响: 随着CO2浓度的增加(0-1400 μmol·mol-1), 不同光强下的表观光呼吸变化范围分别为5.035-11.670、4.222-11.650、4.330-10.999和3.263-9.094 μmol COm-2·s-1; 光下暗呼吸的变化范围分别为0.491-2.987、0.457-2.955、0.545-3.139和0.448-3.139 μmol CO2·m-2·s-1。回归分析发现, 表观光呼吸和光下暗呼吸与CO2浓度之间均存在较好的相关性。然而, 将该回归关系整合到现有模型中, 是否会优化模型, 从而提高模型对相关光合参数估算的准确性尚有待于进一步研究。  相似文献   

14.
吴秀  陆晓民 《生态学杂志》2015,26(9):2751-2757
研究了24 表油菜素内酯(EBR)对亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗抗氧化系统及光合作用的影响.结果表明: 与对照相比,亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗叶片H2O2含量增加,膜脂过氧化程度加剧,膜透性增强,净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)分别显著下降39.3%、40.0%、21.2%和47.2%,幼苗干物质积累减少35.9%.外源喷施EBR可提高亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗的抗氧化酶活性,降低H2O2含量及膜透性,缓解亚适宜温光盐环境下Pn、gs、Tr的下降幅度,幼苗干物质积累增加25.9%,生长加快.EBR可通过调节亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗抗氧化性,减少其膜脂过氧化程度,进而维持其较高的光合性能,有效促进了亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗的生长.  相似文献   

15.
降水变化与CO2浓度升高将严重影响陆地生态系统尤其是草地生态系统,阐明干旱半干旱区草原优势植物对降水与CO2浓度变化的联合响应有助于理解和准确评估未来气候变化对草地生态系统的影响.基于开顶式生长箱(OTC),模拟研究了降水变化(-30%、-15%、0、+15%、+30%(以1978-2007年月降水平均值为基准))、CO2浓度变化(对照、450 μmol·mol-1、550 μmol·mol-1)及其协同作用对荒漠草原优势物种短花针茅(Stipa breviflora)光合特性的影响.结果表明:降水变化和CO2浓度升高对短花针茅光合参数影响显著,表现出显著的交互作用.随着CO2浓度升高,短花针茅叶片净光合速率(Pn)呈增加趋势,但随着时问延长(8月份)显示出光合适应现象;气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)则呈下降趋势,水分利用效率(WUE)显著增加.随着降水增加,短花针茅的Pn、Gs和Tr均呈增加趋势,Pn增加速率小于Tr,使得WUE降低.高浓度CO2和降水增加15%的协同作用可以显著提高短花针茅的Pn、Gs和Tr,但Pn增加速率接近于Tr,导致WUE变化不显著.这表明,在干旱半干旱地区,CO2浓度升高可在一定程度上提高短花针茅的抗旱能力,增强短花针茅对暖干化气候情景的适应性.  相似文献   

16.
Increased scattering of a weak 535 nm measuring beam which indicates the light-dependent formation of a transthylakoid proton gradient in leaves was used to examine the role of the electron-transport chain in limiting photosynthetic carbon assimilation. The proton gradient is supported by electron flux and indicates thylakoid energization. In CO2-free air, half saturation of thylakoid energization was observed at intensities of red light ranging from 2 to 50 W·m−2 in different plant species. The differences were attributed to different carbohydrate availability for energy-consuming photorespiratory processes when external CO2 was absent. Thylakoid energization of shade leaves (Asarum, Fagus) was saturated at lower light intensities than that of sun leaves (Phaseolus, Fagus). When photorespiratory carbohydrate oxidation was suppressed by decreasing the O2 concentration from 21 to 2% in the absence of CO2, thylakoid energization saturated at lower light intensities than in CO2-free air. CO2 decreased thylakoid energization particularly at low light intensities. Under high intensity illumination, however, thylakoid energization was remarkably high even in the presence of saturating CO2. Apparently, electron transport was capable of maintaining the energy status of the photosynthetic apparatus at a high level even when photosynthetic carbon fluxes were maximal. This suggests that electron transport is less important in limiting photosynthesis than previously thought.  相似文献   

17.
为研究低温逆境及恢复处理下棉花幼苗光合特性响应机制, 丰富棉花苗期在不同胁迫水平下的抗寒机制及为应对自然条件下突发的低温冷害提供理论依据, 以‘新陆早33号’ (冷敏感)及‘中棉所50号’ (高耐寒)两个品种为试材, 采用人工模拟低温方法, 研究不同温度和处理时间下棉花幼苗光合气体交换参数、光能转化及传递的表现和恢复能力, 并通过测定胁迫解除后叶片的光合光响应曲线来分析叶片对光环境的适应能力。结果表明, 在较低强度低温逆境(15 ℃或24 h胁迫)中, 叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、气孔限制值、胞间CO2浓度、最大光化学效率、光适应下最大光化学效率、实际光化学效率、相对电子传递速率变化幅度较小, 且胁迫解除后可恢复正常, 此时叶片光系统II (PSII)光反应中心受损可逆, Pn下降主要因气孔闭合引起。随着胁迫强度增加, 各测试指标变化显著, 且恢复表现较差, 此时叶片PSII光反应中心光能吸收、转化和电子传递受到严重阻碍, Pn下降原因由气孔限制因素转变为非气孔限制因素。低温胁迫导致叶片对光辐射的利用能力下降, 随着胁迫温度降低, 叶片最大净光合速率、表观量子效率及光饱和点快速下降, 光补偿点及暗呼吸速率则呈上升趋势。低温胁迫可导致棉花幼苗叶片对光环境适应能力降低, PSII反应中心对激发能捕获、活跃化学能转化及光合电子传递速率快速下降, CO2固定能力降低, 最终导致光合能力下降。强耐寒品种则能在低温逆境中保持较高的光能转化、电子传递和弱光利用效率, 亦可通过减少暗呼吸消耗和调整Gs降低幅度和速度来保持较高的光合速率, 提高恢复能力, 增强植株抗逆性。  相似文献   

18.
Karl-Josef Dietz  Ulrich Heber   《BBA》1984,767(3):432-443
Rates of photosynthesis of spinach leaves were varied by varying light intensity and CO2 concentration. Metabolism of the leaves was then arrested by freezing them in liquid nitrogen. Chloroplasts were isolated by a nonaqueous procedure. In the chloroplast fractions, levels of intermediates of the carbon reduction cycle were determined and considered in relation to the photosynthetic flux situation of the leaves at the time before freezing. During induction of photosynthesis, ribulose 1,5-bisphosphate levels increased in parallel with CO2 fixation. In the steady state, a similar relation between ribulose 1,5-bisphosphate levels and CO2 uptake was observed at light intensities between 0 and 50 W·m−2. A further increase in light intensity increased CO2 fixation rates but not ribulose 1,5-bisphosphate levels. Increasing the CO2 concentration resulted in increased CO2 uptake, whereas ribulose 1,5-bisphosphate levels decreased. Even under CO2 saturation, ribulose 1,5-bisphosphate levels were about 100 nmol/mg chlorophyll corresponding to about 3.5 mM ribulose 1,5-bisphosphate in the chloroplast stroma. This suggests that even under CO2 saturation, ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase limits photosynhetic CO2 uptake. Mass action ratios calculated from measured metabolite levels demonstrated that the thermodynamic gradient required for the regeneration of ribulose 1,5-bisphosphate from hexosephosphate and triosephosphate increased considerably as photosynthetic flux increased. Similar calculations revealed that the enzymatic apparatus responsible for the reduction of 3-phosphoglycerate to dihydroxyacetone phosphate is not displaced much from equilibrium even under maximum rates of photosynthesis at saturating CO2. The same is true for aldolase. Fructose-1,6-bisphosphatase also did not limit Calvin cycle turnover. Only at very low light intensities and during the first minutes of the induction period was the ratio of fructose 1,6-bisphosphate to fructose 6-phosphate high. This observation was more readily explained in terms of fructose 1,6-bisphosphate binding to ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase than by a rate limitation imposed by insufficient activation of fructose-1,6-bisphosphatase.  相似文献   

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