温度和光照强度对不同品质类型小麦旗叶光合特性和衰老的影响

以两个蛋白质含量不同的小麦品种豫麦34（高蛋白）和扬麦9号（低蛋白）为材料,研究不同温光条件对小麦灌浆期旗叶光合特性和衰老的影响.结果表明：高温、弱光处理显著降低了小麦旗叶净光合速率（P_n）及叶绿素荧光参数F_v/F_m和Φ_PSⅡ,但高温和弱光对小麦旗叶造成伤害的生理机制不同,高温主要降低了叶绿素含量(SPAD值)和P_n,灌浆后期P_n下降幅度达50％;而弱光主要降低了叶绿素荧光参数,抑制了光合系统PSⅡ的活性.高温使小麦旗叶丙二醛（MDA）含量升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白质含量下降,加速了植株衰老;而弱光下SOD活性较高,小麦衰老进程较高温缓慢,植株对弱光的耐受性较强.豫麦34对高温、弱光逆境的反应比扬麦9号敏感.     

不同年代冬小麦品种旗叶光合特性和产量的演变特征

选用20世纪50年代的望水白（WSB）和碧玛1号(BM1)、70年代的郑引1号(ZY1)和扬麦1号(Y1)及90年代的豫麦34(Y34)和宁麦9号(N9)冬小麦品种为材料,采用大田试验研究了小麦旗叶光合特性和籽粒产量的演变特征.结果表明：与其他年代品种相比,90年代品种灌浆期旗叶具有较高的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m) 和实际光量子效率（Φ_PSⅡ）,以及较高的光化学淬灭(q_P)和非光化学淬灭(q_N),并且其光合叶面积功能期长,衰老较慢.90年代品种收获指数高于50和70年代品种,平均群体产量分别比50和70年代品种提高了25.90%和11.29%.因此,在小麦品种改良过程中,花后光合能力的提高及光合持续期的延长是小麦产量增长的重要生理基础.     

灌水对小麦旗叶光合功能衰退的影响

利用田间小区试验研究了不同灌水对冬小麦旗叶光合功能衰退的影响。研究表明：小麦旗叶光合衰退初期引起光合下降的原因主要是气孔限制,后期则为非气孔限制。灌水可提高旗叶光合速率,并使由气孔限制非气孔转变的时间推后,同时,还可增加叶绿素含量,增强根活力,使小麦旗叶光合功能持续期延长,过量灌水改善旗叶光合速衰的效果主要表现在后期,对产量提高的意义并不大。     

氮、钾水平对小麦籽粒蛋白质合成关键酶活性的影响

在大田栽培条件下,以蛋白质含量差异的两个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种宁麦9号(低蛋白)和扬麦10号(中蛋白)为材料,研究了不同氮、钾施肥水平对小麦旗叶与籽粒中游离氨基酸含量、蛋白质合成关键酶活性和籽粒蛋白质含量的影响及其与开花期旗叶氮、钾营养的关系.结果表明,氮、钾施肥显著提高了小麦花后旗叶与籽粒中游离氨基酸和籽粒蛋白质含量、旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)及籽粒GS和谷丙转氨酶(GPT)活性,其中氮肥的作用大于钾肥、氮钾肥配合达到最大,对扬麦10号的效应大于宁麦9号.开花期旗叶氮/钾比随施氮水平的增加呈二次曲线变化,随施钾水平的增加呈下降趋势.旗叶GS活性和成熟期籽粒蛋白质含量与氮/钾比均呈显著或极显著的二次曲线关系.因此,旗叶和籽粒中蛋白质合成关键酶活性受开花期旗叶氮/钾比的显著影响,是氮、钾素影响小麦籽粒蛋白质形成的重要生理原因.     

冬麦春播条件下旗叶光合特性、叶绿素荧光参数变化及其与产量的关系

以长江中下游、西南麦区的5个优良冬播小麦品种为材料,在忻定盆地春播(早播、适播)条件下,于2013-2014年对开花期、灌浆期的旗叶光合指标、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行测定,并分析这些参数与产量的相关性.结果表明:品种间大多荧光参数(除叶绿素外)差异显著,且相关性显著;叶绿素变异系数较小(0.12~0.17),吸收光能为基础的性能指数(PI_(abs))变异系数较大(0.32~0.39),两参数与产量偏相关系数为0.70~0.81;早播条件下,籽粒产量与PI_(abs)(灌浆期、开花期)、灌浆期叶绿素呈显著正效应与灌浆期旗叶在I点的相对可变荧光强度(V_i)呈显著负效应,且产量的81.1%~82.8%(2013、2014年)可由这3因素的变异决定;不同品种表现出不同的播期效应,且两年变化趋势基本一致:扬麦13(春性、中早熟)旗叶光合速率、叶绿素及绝大多数荧光参数和产量均显著高于其他品种,且适宜早播.早播条件下灌浆期旗叶叶绿素含量、PI_(abs)、光合速率可作为选择高光效小麦资源的重要评价指标.     

不同穗型小麦品种旗叶光合作用日变化的研究

在大田条件下,对多穗型小麦品种豫麦49和大穗型小麦品种周麦13的旗叶净光合速率（Pn)及基影响因素,包括叶温（T1）、光合有效辐射（PAR）、蒸腾速率（Tr)、气孔导度（C）、细胞间隙CO2浓度（Ci)等日变化的测定结果表明,开花期2品种都存在光合“午休”现象,豫麦49Pn日变化呈双峰曲线,峰值出现在10：00和14：00,周麦13Pn日变化为单峰曲线,峰值在10：00。相关分析表明,开花期的温度和光照对豫麦49旗叶光合已造成一定程度的影响,此期的光温条件较有利于周麦13旗叶的光合作用。灌浆中期2品种均表现出一降不起型的严重“午休”现象,在强光、高温下,豫麦49旗叶Pn比周麦13降低明显。     

超级高产小麦旗叶荧光动力学研究

探明超级小麦品种的旗叶光合作用与荧光动力学特性,为超级小麦品种选育利用提供理论依据。以超级小麦临麦4号为试验材料,应用CI-301PS型便携式光合作用测定系统和FMS-2便携式荧光测定仪(英国Hansatech公司)在田间试验中测定旗叶光合作用与荧光动力学参数。结果表明,与普通高产对照品种皖麦52和烟农19相比,超级小麦临麦4号的光合作用参数光合速率、光饱和点和CO2饱和点、羧化效率高,光补偿点和CO2补偿点低;光合机构系统工作参数PSII实际的光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)、PSII反应中心的激发能捕获效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性Fv/Fo和电子传递速率(ETR)值高,非光化学猝灭系数(NPQ)值低。这表明超级小麦临麦4号的光合机构系统工作能力强和工作效率高,保证旗叶光合作用的高效运行,为子粒灌浆提供充足的能量和碳水化合物。     

不同品质类型小麦非叶光合器官光合荧光特性研究

以强筋(郑麦9023)、中筋(新麦13)和弱筋(豫麦50)型小麦品种为试材,测定了它们非叶光合器官的叶绿素含量、荧光动力学参数、净光合速率及对籽粒的贡献率.结果显示,不同品质类型小麦非叶光合器官叶绿素含量表现为旗叶鞘>穗下节间>芒>穗部颖片,各非叶光合器官开花18d后叶绿素含量均表现为弱筋小麦>中筋小麦>强筋小麦;弱筋小麦的非叶光合器官在灌浆前期具有较高的Fv/Fm、ΦPSⅡ值,在灌浆后期其Fv/Fm和ΦPSⅡ值下降幅度显著小于强筋小麦并有较高的净光合速率;非叶光合器官对籽粒的相对贡献率依次为穗部>旗叶>节鞘,且对弱筋小麦籽粒的贡献率高于中筋和强筋小麦,其中节鞘和穗对弱筋小麦粒重的相对贡献率分别为15.7%和35.4%.研究表明,弱筋小麦豫麦50的非叶光合器官能维持较较强的光合能力,生产更多的光合产物,花后形成的光合产物对其粒重的增加起重要作用.     

阶段性干旱及复水对小麦光合特性和产量的影响

在田间人工遮雨条件下,研究了持续、缓慢的干旱胁迫及复水对小麦旗叶光合特性及产量的影响.结果表明:返青至成熟期充分供水(S0)的小麦旗叶叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合参数和产量较高;返青至成熟期(S3)或开花至成熟期(S2)遭受干旱胁迫的小麦上述光合特征参数与产量显著下降;开花至成熟期复水(S1)的小麦其上述光合参数与S0相比表现出超补偿效应,但产量略低于S0;S1、S2与S3水分利用效率分别为S0的143.2％、86.5％和97.3％;由此得出0～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％±5％,开花至灌浆期保持在70％±5％,可在获取一定产量的同时高效节水;由于水分和密度在产量表现上存在互作,得出0 ～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％ ±5％,开花至灌浆期保持在70％ ±5％,并采取675株·m-2的密度是该地区最佳的水分密度组合.     

不同年代小麦品种旗叶的光合特性及抗氧化酶活性研究

以不同时期在黄淮冬麦区推广并具有一定代表性的5个小麦品种碧蚂1号、丰产3号、小偃6号、小偃54和小偃81为材料,研究了品种更替过程中小麦旗叶的光合特性以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,各小麦品种旗叶净光合速率均于开花后10 d左右达到最大值后下降,并在开花灌浆期有显著差异,且近期品种始终高于早期品种.随着灌浆进程推进,各小麦品种旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、抗氧化酶活性呈现出与净光合速率基本一致的变化趋势(其中过氧化氢酶活性为下降趋势),而丙二醛含量持续升高,但近期小麦品种始终低于早期品种且差异达到极显著水平(P<0.01).研究发现,近期育成小麦品种的旗叶在生育后期具有相对较高的光合速率,可能与其叶绿素和可溶性蛋白含量下降速率较缓、抗氧化酶活性较高、膜脂过氧化程度较轻有关.     

氮肥后移对抽穗后水分胁迫下冬小麦光合特性及产量的影响

采用子母桶栽土培法模拟冬小麦抽穗后不同的水分胁迫状态,研究了氮肥后移对冬小麦光合特性及产量的影响.设置3个氮肥处理,分别为N₁(基肥∶拔节肥∶开花肥=10∶0∶0)、N₂(6∶4∶0)和N₃(4∶3∶3),模拟冬小麦抽穗后2种水分胁迫(渍水胁迫、干旱胁迫),设正常供水为对照.结果表明：相同供水条件下,N₂和N₃处理较N₁处理显著提高冬小麦灌浆期旗叶的SPAD和光合速率,确保了收获时较高的穗数、穗粒数和地上部分生物量;氮肥后移处理显著提高了冬小麦的耗水量,但其籽粒产量和水分利用效率也显著提高.相同氮肥条件下,干旱胁迫和渍水胁迫处理较正常供水显著降低了冬小麦开花期和灌浆期旗叶的光合速率、千粒重、穗粒数和产量.与正常供水相比,各氮肥条件下干旱胁迫和渍水胁迫处理花后旗叶光合速率及籽粒产量的减小幅度均表现为N₁＞N₂＞N₃.表明氮肥后移通过提高旗叶SPAD、减缓花后旗叶光合速率的下降幅度、增加地上部分干物质积累量,调控产量及其构成要素,以减轻逆境灾害(干旱和渍水胁迫)对产量的影响.     

施肥深度对旱地小麦花后旗叶衰老及产量的影响

土柱栽培研究了施肥深度对旱地小麦花后旗叶衰老及产量的影响。结果表明：较深层次（20-40cm)施肥,旗叶SOD、CAT活性可保持较高水平,可溶性蛋白质含量降低慢,抑制MDA含量的产生,有利于延迟旗叶衰老。施肥过浅和施肥过深,施叶衰老快,产量较低,从整体看,处理2与处理1及处理4差异显著,与处理3差异较少,由此认为延迟旱地小麦旗叶衰老的施肥深度应在20-40cm左右,并可据此制定管理方案,以获得高产高效。     

小麦开花后旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解

在小麦开花后,旗叶中蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性在开花后14d内一直维持较高水平,蔗糖合成酶（SS）的活性在开花后14-28d较高,蔗糖的含量与SPS活性呈显著正相关,籽粒中蔗糖合成酶（SS）在开花后28d内一直维持较高的活性;与此相对应,籽粒蔗糖的含量在开花后28d内呈明显的下降趋势。而旗叶和籽粒中SS活性均与籽粒淀粉的积累速率呈极显著正相关。     

FACE条件下大气O3浓度增高对小麦剑叶光合色素含量的影响

应用FACE研究平台,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个小麦品种,以O₃自然浓度为对照,研究了大气O₃浓度增高50%对不同小麦品种剑叶光合色素含量的影响.结果表明：开放式大气O₃浓度增高条件下,小麦剑叶叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)、叶绿素总量Chl(a+b)和类胡萝卜素含量在孕穗期和开花期与对照差异不显著,而花后各时期均不同程度的降低,其中,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量下降达显著水平,说明大气O₃浓度增高对叶绿素合成影响较小,但加速了其衰降过程.不同品种小麦剑叶光合色素含量对大气O₃浓度增高的反应存在基因型差异,扬麦15和嘉兴002对大气O₃浓度增高的敏感性弱于扬麦16、扬辐麦2号和烟农19.在籽粒灌浆盛期(花后21 d左右),剑叶Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量与千粒重呈显著正相关.     

FACE条件下大气O3浓度增高对小麦剑叶光合色素含量的影响

应用FACE研究平台,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个小麦品种,以O3自然浓度为对照,研究了大气O3浓度增高50％对不同小麦品种剑叶光合色素含量的影响.结果表明:开放式大气O3浓度增高条件下,小麦剑叶叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、叶绿素总量Chl(a+b)和类胡萝卜素含量在孕穗期和开花期与对照差异不显著,而花后各时期均不同程度的降低,其中,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量下降达显著水平,说明大气O3浓度增高对叶绿素合成影响较小,但加速了其衰降过程.不同品种小麦剑叶光合色素含量对大气O3浓度增高的反应存在基因型差异,扬麦15和嘉兴002对大气O3浓度增高的敏感性弱于扬麦16、扬辐麦2号和烟农19.在籽粒灌浆盛期(花后21 d左右),剑叶Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量与千粒重呈显著正相关.     

枫香叶片衰老过程中光合能力的变化

利用Li-6400XT便携式光合作用测定系统,于2014年10—12月测定枫香叶片衰老过程中光合作用光响应曲线,采用叶氏模型和非直角双曲线模型进行模拟,分析枫香叶片衰老过程中光合能力的变化.结果表明: 随着枫香叶片逐渐变黄变红,其净光合速率的光响应能力逐渐降低,实测的最大净光合速率从叶片开始泛黄时的2.88 μmol CO₂·m^-2·s^-1下降到叶片衰老后期(12月8日)的0.95 μmol CO₂·m^-2·s^-1.2种光响应模型均较好地模拟了观测的光响应数据,其中叶氏模型表现更优.模拟得到的最大净光合速率、表观量子效率、光补偿点的量子效率、暗呼吸速率等参数均随枫香叶片衰老凋落而逐渐下降,反映出枫香叶片衰老过程中光合能力缓慢下降的过程.在树梢红叶未落期间,枫香叶片仍具有一定的净光合作用能力,这有利于增加秋冬季节的碳吸收量.     

Survival and recovery of perennial forage grasses under prolonged Mediterranean drought: II. Water status, solute accumulation, abscisic acid concentration and accumulation of dehydrin transcripts in bases of immature leaves

Effects of ozone on spring wheat ( Triticum aestivum L. cv. Satu) were studied in an open-top chamber experiment during two growing seasons (1992–1993) at Jokioinen in south-west Finland. The wheat was exposed to filtered air (CF), non-filtered air (NF), non-filtered air+35 nl l⁻¹ ozone for 8 h d⁻¹ (NF⁺) and ambient air (AA). Each treatment was replicated five times. Two wk after anthesis, after 4 wk of ozone treatment (NF⁺, 45 nl l⁻¹ 1000–1800 hours, seasonal mean) the net CO₂ uptake of wheat flag leaves was decreased by c . 40% relative to CF and NF treatments, both initial and total activity of Rubisco and the quantity of protein-bound SH groups were decreased significantly. Added ozone also significantly accelerated flag leaf senescence recorded as a decrease in chloroplast size. The effect was significant 2 wk after anthesis, and senescence was complete after 4 wk. In the CF and NF treatments senescence was complete 5 wk after anthesis. The significant effect of ozone on the chloroplasts and net CO₂ uptake 2 wk after anthesis did not affect the grain filling rate. However, since the grain filling period was shorter for ozone fumigated plants, kernels were smaller. The decrease in 1000-grain weight explained most of the yield reduction in the plants under NF⁺ treatment. The results indicate that wheat plants are well buffered against substantial decrease in source activity, and that shortened flag leaf duration is the major factor causing ozone-induced yield loss.     

Grain filling in relation to monocarpic senescence of wheat in varying source-sink ratios

Flag leaf removal at any stage of grain growth hastened senescence (reduction in chlorophyll content) of the sterile glumes whereas a removal of the latter did not alter senescence of the former. Kernel mass, grain mass per ear, harvest index and sink activity reduced more conspicuously by the removal of glumes than by the flag leaf removal. Removal of grains hastened senescence of the glumes only, although protein content increased at a later grain removal in the majority of source organs. Moisture contents of the developing grains were mostly reduced by the removal of either the flag leaf or the glumes, though flag leaf removal at anthesis affected it the most. Protein levels of the developing grains reduced at harvest only when the glumes were removed at anthesis but sugar levels in later phases always decreased irrespective of the time of removal and nature of the source organs.     

Sequential and non-sequential pattern of monocarpic senescence in two rice cultivars

Two rice ( Oryza sativa L.) cultivars viz. Ratna (dwarf, photoperiod insensitive) and Masuri (tall, photoperiod sensitive) were selected to analyse their mode of senescence. At the vegetative stage, leaf senescence, expressed as the loss of chlorophyll and protein and a decline in the activities of catalase and alkaline pyrophosphatase, was found to be a function of chronological age (sequential) in both cultivars. With advancing reproductive development, cultivar Masuri retained this sequential mode but cultivar Ratna showed a non-sequential mode of senescence where the flag leaf senesced earlier than the older second leaf, unlike that observed at the vegetative stage. Masuri showed a more rapid senescence than Ratna. In both cultivars, excision of any leaf during anthesis initially retarded the senescence of the remaining leaves on the defoliated plants but soon after, at the grain maturation stage, the leaf senescence started at a higher rate compared with that of the intact control plant. In Ratna, when either the second or the third leaf was removed, the flag leaf senesced faster than that of the unexcised control plant. In Masuri, when either the flag or the third leaf was removed, the second leaf senesced earlier than that of the intact control. In both cultivars, excision of the third leaf showed the least detrimental effect on yield. The greatest detrimental effect on grain yield per plant was observed in Ratna when the flag leaf was removed and in Masuri when the second leaf was removed. Mobilization of metabolites from the source leaf to the sink and the consequent depletion in the leaf as the cause of senescence is discussed.