增强UV—B辐射对高山植物麻花艽净光合速率的影响

在高寒矮嵩草（Kobresia humilis)草甸地区以太阳短波辐射为背景,建立了人工增强UV－B辐射的实验装置,每天增补15．8kJ.m^-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏约5％时近地表面太阳UV－B辐射的增强。观测表明：UV－B辐射的增强对麻花艽（Gentiana stramianea)植物的光合作用无明显的抑制或伤害作用。相反,在早晨补充UV－B辐射的短时间内,叶片的Pn随Gs的增大而有所提高。随着UV－B辐射时间的延长,在11：30－12：30,Pn和Gs有所降低。UV－B辐射时间进一步延长后（约14：00以后）,处理和对照组叶片Pn和Gs的差异趋向不明显,增强太阳UV－B辐射后,麻花艽叶片的光合色素并无明显变化,UV－B吸收物质的含量无明显变化,麻花艽叶片厚度的直接测量表明,增强UV－B辐射能明显提高叶片的厚度。叶片厚度的增加可补偿增强UV－B辐射辐后引起的光合色素的光降解,改善单位叶面积为基础的光合速率,是高原植物对强UV－B辐射的一种适应方式。     

增强UV-B辐射对麻花艽叶片的抗氧化酶的影响

以青藏高原的特有植物麻花艽为材料,研究麻花艽叶片抗氧化酶系统对增强UV-B辐射的响应。结果表明：在UV-B处理初期,麻花艽叶片SOD、POD的酶活性都能增加,但随着处理时间的延长,SOD、POD的活性呈现下降趋势。麻花艽叶片CAT的酶活性在UVB处理后下降明显,但作为清除叶绿体中H2O2的关键酶AP的酶活性表现为明显地增加趋势,说明在对麻花艽叶片增强UV-B辐射反应中AP起有着重要作用。MDA的含量随UV-B处理时间延长而增加,表明UV-B降低了细胞内活性氧自由基的清除能力,膜脂过氧化作用加剧,导致了对麻花艽叶片的伤害效应。     

麻花艽叶片光合色素含量及厚度对UV-B辐射的响应

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站自然生长的麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)为材料,进行了不同月份和草盛期不同天数的短期增补和过滤UV-B辐射试验,比较分析叶片光合色素含量和叶片厚度等的变化.结果表明:(1)生长季内麻花艽叶片叶绿素a+b含量呈波动变化的趋势,7月份含量均较高;草盛期不同天数处理时,UV-B辐射对麻花艽叶片叶绿素a+b含量的影响不大.(2)生长季内麻花艽叶片类胡萝卜素含量也是7月份较高,短期增补UV-B辐射有降低其含量的趋势.(3)增加UV-B辐射能够降低Chl a/b值;自然UV-B辐射下Car/Chl比值能维持一个较高水平,是对强辐射的适应.(4)随处理时间延长,麻花艽叶片厚度有降低趋势,其叶缘出现一些发黄、变黑、变透明等受害症状,叶片能通过增加叶片厚度来适应增强的UV-B辐射.可见,生长于高海拔地区的植物麻花艽虽然对UV-B辐射表现出诸多的生理适应特性,但依然不可避免地受到其损伤.     

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.     

芒果老叶在增强UV-B辐射处理下的损伤和保护反应

以‘台衣一号’芒果盆栽苗离体老叶为试材,研究增强UV—B辐射条件下芒果老叶的损伤和保护反应。结果表明：UV—B辐射处理使芒果叶片MDA含量和相对电导率升高、叶绿素含量和叶绿素a／b降低,表明叶片受到损伤,且随处理时间延长叶片损伤加重。UV—B辐射处理叶片可溶性蛋白含量、抗氧化酶（SOD、CAT、POD）活性、保护色素（类胡萝卜素、类黄酮）和还原型GSH含量显著高于对照叶片,UV—B辐射处理叶片维生素C含量显著低于对照叶片,表明增强UV—B辐射可诱导叶片细胞通过提高活性氧清除能力和积累保护色素而直接吸收部分UV—B辐射来提高抗增强UV—B辐射损伤的能力。     

西宁和海北麻花艽净光合速率和叶绿素荧光参数的日变化比较

以青藏高原药用植物麻花艽为材料,研究了西宁和海北两个地区麻花艽叶片的净光合速率和叶绿素荧光参数的日变化进程。结果表明：在中午太阳辐射较强时两地麻花艽叶片的净光合速率（Pn）均下降,下午随日间光强的减弱逐渐上升,形成双峰曲线;海北麻花艽叶片的净光合速率（Pn）及其日变幅均低于西宁。随日间光强的增加麻花艽叶片的PSⅡ最大光化学效率（Fv／Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）下降,非光化学猝灭系数（NPQ）则上升,黄昏各参数都恢复到接近早晨的水平,表明未发生光合机构的破坏;一天中海北麻花艽叶片的Pn、Fv／Fm、Fv／Fo均低于西宁,表明随海拔的升高、光强的增加,海北麻花艽热耗散增多,午间光抑制加重。     

青藏高原高山植物麻花艽的传粉生态学研究

对青藏高原东部麻花艽 (Gentiana straminea)海北居群的传粉生态学进行了 3a连续的观察和实验。试验表明自然去雄、人工自交和杂交处理均结实 ,而人工去雄套袋和自然套袋不结实。麻花艽自交亲合 ,但必须依赖传粉媒介才能完成授粉过程 ,不存在无融合生殖。野外捕捉到 14种访花昆虫 ,它们分别属于 2个纲 ,7个目 ,8个科。观察和分析了各种昆虫的访花行为后 ,认为苏氏熊蜂 (Bombus sushikini)是麻花艽有效而稳定的传粉者。测量表明麻花艽花蜜通道的深度和苏氏熊蜂的舌长基本吻合。苏氏熊蜂的访花频率在 10 :0 0～ 12 :0 0 ,13:0 0～ 15 :0 0和 16 :0 0～ 18:0 0时间段没有差别 ,单花的访花频率为 0 .0 0 5次 / (花· min)。和其它高山植物相比 ,青藏高原高山植物麻花艽的访花频率较高。熊蜂传粉和高频率的访花维持了麻花艽在极端寒旱的青藏高原环境下的有性生殖。此外 ,高频率的访花对于维持该地区高山植物的生殖保障具有重要的现实意义 ,但是否具有普遍性 ,还有待研究更多的高山代表类群。     

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。     

紫外光B辐射增强对水稻叶片内IAA和ABA含量的影响

 两个水稻品种CK46和Dular生长在人工气候箱的条件下,在0.0和13.0kJm-2 day-1(模拟臭氧浓度下降20％的UVB强度)的紫外光B(UV-B 280 nm-320 nm)下进行4周的照射处理,研究UV-B对水稻体内内源IAA和ABA含量的影响。结果表明：随着UV—B处理时间的延长,CK46和Dular叶片内的IAA含量下降。相反,UV-B辐射增强使两个品种叶片内的ABA含量上升。     

UV-B辐射对香蕉光合作用和不同氮源利用的影响

生长在NO3^--N、NH4^--N和NH4NO3－N的香蕉叶片有相近似的最大光合速率,UV－B辐射引起生长在不同氮源的香蕉叶片光合速率、表现量子产率和光肥利用效率的降低。UV－B辐射使生长在不同氮源的植株叶面积干重和叶氮含是降低。生长在NH4^--N的植株Vcmax和Jmax均较生长在其它氮源的高。UV－B辐射引起生长在NH4^-N的植株Vcmax和Jmax降低较相同处理的NO3^-－N和NH4NO3－N植株明显,表明生长在NH4^ －N的香蕉对UV－B辐射更加敏感。UV－B辐射改变植株的叶片的碳氢比和碳氮比。经过UV－B辐射处理的NH4^ －N生长植株的碳氮生长在NO3^--N和NH4NO3－N的低。UV－B辐射可能改变植株对不同氮源的吸收利用,从而引起碳氮代谢和酸碱调节的变化。UV－B辐射降低叶氮在Rubisco和生物力能学组分的分配系数,可能使这些组分合成减少,使叶片光调节的变化。UV－B辐射降低叶氮在Rubisco和生物力能学组分的分配系数,可能使这些组分合成减少,使叶片光合速率下降。结果表明,生长在不同氮源的香蕉植树对UV－B辐射有不同响应,NH4^ -N有利于主要光合参数增高,但其对UV－B辐射亦最为敏感。氮供应受限制或植株生长在中性盐如NH4NO3－N则对UV－B辐射不甚敏感。     

Photosynthesis of Major C3 Plants on Qinghai Plateau

The biological yield is bound up with photosynthesis. Though the air temperature on Qinghai plateau is very low, yet the intense solar radiation on the plateau and of the long sunshine hours are favourable to photosynthesis. While the air temperature is very high, it may cause the photosynthesis to midday depression in the areas of low elevation. However, this does not occur on alpine meadow in Qinghai plateau. Diurnal variation of net photosynthetic rate(Pn) of plant leaves in alpine meadow under natural environmental conditions depends on the change of air temperature and solar radiation intensity. It gives a typical curve with one peak. None or little midday depression of net photosynthetic rate was observed. The apparent quantum requirement(AQR) of plant leaves in alpine meadow under natural environmental conditions remains constant in the morning and afternoon on fine days, which indicated that no significant photoinhibition occurred. However, diurnal variation of net photosynthetic rate of plateau plant still revealed as of double peak when soil is seriously lack of water and air temperature is 30℃ or over. Under general conditions, the light compensation point and dark respiration rate in plant of alpine meadow are lower. The light saturation point and the apparent quantum requirement are higher; Therefore the apparent quantum efficiency is lower. This is related to low atmospheric pressure in the areas of high elevation on Qinghai plateau.     

烤烟叶片光合气体交换参数对滤减UV-B辐射强度的响应

以烤烟品种'K326'为试验材料,通过覆盖不同的透明薄膜滤减UV-B辐射处理方式,并应用多元统计的岭回归分析方法,研究了100%(CK)、75%(A)、50% (B)、35%(C)自然UV-B辐射处理下烤烟成熟初期叶片的光合气体交换参数与50 cm和150 cm高度UV-B辐射强度的关系.结果表明:对于净光合速率,不同高度的UV-B辐射对A、B、C处理的抑制强度都是A>C>B;3个处理的瞬时水分利用效率(WUE)受UV-B辐射抑制强度为B>C>A;在A、C处理条件下,影响烟叶净光合速率变化的主要是气孔因素,而B处理条件下却主要是非气孔因素.可见,'K326'烤烟叶片的光合气体交换参数对不同的UV-B辐射强度响应区间的敏感性存在一定的差异.     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PS Ⅱ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(Fv/Fm)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qp)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Fv/Fm和NPQ略有降低,ФPSⅡ和qp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Pn和ФPSⅡ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.     

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.     

外源24-表油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态及光合特性的影响

以弱光敏感型番茄品种‘基尔斯’为试验材料,采用营养液栽培,研究了外源24-表油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态和光合特性的影响.结果表明：弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态产生适应性变化,叶面积、比叶面积、茎叶夹角、茎叶垂角、垂度均显著提高,而叶片干质量显著降低;最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率、Rubisco大亚基含量均显著降低,而光补偿点和CO₂补偿点显著升高.弱光胁迫下叶面喷施24-表油菜素内酯后,叶面积、叶片干质量、茎叶夹角、茎叶垂角分别增加14.1%、57.1%、12.3%和7.7%,比叶面积、垂度分别减小30.5%和10.6%;表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率分别提高20.4%、17.9%和9.3%,光补偿点、CO₂补偿点分别降低21.9%和4.3%,差异均达到显著水平;Rubisco大亚基含量也显著升高.说明外源24 表油菜素内酯可以通过提高弱光下番茄幼苗叶片的表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率及Rubisco含量,降低光补偿点和CO₂补偿点,并维持叶片形态的稳定性,来改善光合性能,有效缓解弱光胁迫对番茄幼苗的伤害.     

短期增强UV-B辐射对青榨槭幼苗生理特性的影响

在中国科学院茂县生态站选择2年生青榨槭幼苗进行室外盆栽实验,以人工增强0.27 W·m^-2(7.7kJ·m^-2·d^-1)的UV-B辐射剂量,研究模拟当地平流层臭氧削减1%时近地面太阳UV-B的增强对木本植物幼苗生理生态适应性的影响.处理0 d后,移除UV-B处理装置,就地测定气体交换参数和叶绿素荧光参数,并取样测定叶绿素及UV吸收物质含量.结果表明,增强UV-B辐射显著降低了青榨槭幼苗叶片最大净光合速率P_max(对照为6.214,处理为4.42),显著增加叶片暗呼吸速率Rd(对照为0.413,处理为1.29)和光补偿点LCP(对照为21.629,处理为9.861),但对表观量子速率a(对照为0.021,处理为0.032)影响不明显;它降低青榨槭幼苗每日净光合速率和水分利用效率,以及原初光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学量子产量(ΦPS∏).此外,增强UV-B辐射使叶片叶绿素a、b含量降低(对照为16.23,.39,处理为13.17,4.93),但对叶绿素b含量影响未达显著水平.增强UV-B处理降低了青榨槭幼苗UV吸收物质含量(对照为0.87,处理为0.79).光合指标、叶绿素荧光指标和叶绿素含量的变化有较好的一致性,表明增强UV-B对青榨槭幼苗的光合作用可能有一定的抑制作用.     

UV-B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响

通过对UV-B辐射胁迫下亚热带典型木本杨桐幼苗的生长及光合生理的研究,探讨植物对于UV-B辐射胁迫的生理响应及适应性机理,进而揭示UV-B辐射变化对亚热带森林树种的影响.实验设置UV-B辐射滤光组、自然光对照组以及辐射增强组,选择亚热带典型树种杨桐(Cleyera japonica Thunb.)幼苗为实验材料.研究结果表明:(1)增强UV-B辐射会降低杨桐幼苗的叶绿素含量,而降低辐射则会显著促进叶绿素的增加,且这种胁迫在时间上具有积累性.(2)增强或降低辐射强度都会抑制杨桐地径的生长,增强辐射会产生更显著的抑制;降低辐射强度会对杨桐幼苗的株高生长产生促进作用,反之,则会抑制其生长.3个测定期数据综合分析显示随着处理时间的加长,这种胁迫作用有减小的趋势.(3)对光响应曲线的分析表明相对于自然光条件下的UV-B辐射,降低其强度对杨桐幼苗光合作用有显著的促进作用,反之则会抑制,不过抑制作用并不显著;对于光合特征参数的分析表明增强或降低UV-B辐射会显著降低杨桐幼苗的光饱和点(LSP)和光补偿点(LcP),而对最大净光合速率(Amax)、表观光合量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)影响均不显著,表明辐射胁迫对杨桐幼苗利用光能的效率影响不大,从而也并未对杨桐的光合作用产生显著性的伤害,但是由于森林树种的多年生特性,这种影响将是积累性的或延迟的,UV-B所造成的光合作用或光能利用率的微小变化都可能会积累成长期影响.因此,对森林树种进行长期研究是必要的.     

The effects of enhanced UV-B radiation on photosynthetic and biochemical activities in super-high-yield hybrid rice Liangyoupeijiu at the reproductive stage

We investigated the light reactions, CO₂ assimilation, but also the chloroplast ultrastructure in the upper three functional leaves (flag, 2^nd, and 3^rd leaves) of the Chinese super-high-yield hybrid rice (Oryza sativa L.) Liangyoupeijiu (LYPJ) with ultraviolet-B (UV-B) treatment during reproductive development. Photosynthetic parameters showed that the upper 3 functional leaves of LYPJ entered into senescence approximately 15 days after flag leaf emergence (DAE). Leaves in UV-B treatment exhibited greater efficiency in absorbing and utilizing light energy of photosystem II (PSII), characterized by higher chlorophyll (Chl) content and the whole chain electron transport rate (ETR). However, UV-B radiation reduced activities of Ca²⁺-ATPase and photophosphorylation. The significantly decreased activity of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) was greatly associated with the decline in photosynthetic efficiency. The net photosynthetic rate (P _N) and stomatal conductance (g _s) suffered strong reductions before 25 DAE, and afterwards showed no significant difference between control and treatment. UV-B treatment delayed chloroplasts development of flag leaves. Chloroplast membranes later swelled and disintegrated, and more stromal thylakoids were parallel to each other and were arranged in neat rows, which might be responsible for better performance of the primary light reaction. It is likely that accumulation of starch and an increase in the number of lipid droplet and translucent plastoglobuli were results of an inhibition of carbohydrate transport. Our results suggest that long-term exposure to enhanced UV-B radiation was unlikely to have detrimental effects on the absorption flux of photons and the transport of electrons, but it resulted in the decrease of photophosphorylation and Rubisco activation of LYPJ. The extent of the damage to the chloroplast ultrastructure was consistent with the degree of the inhibition of photosynthesis.     

Leaf Respiration in Light and Darkness (A Comparison of Slow- and Fast-Growing Poa Species)

We investigated whether leaf dark respiration (nonphotorespiratory mitochondrial CO2 release) is inhibited by light in several Poa species, and whether differences in light inhibition between the species are related to differences in the rate of leaf net photosynthesis. Four lowland (Poa annua L., Poa compressa L., Poa pratensis L., and Poa trivialis L.), one subalpine (Poa alpina L.), and two alpine (Poa costiniana Vick. and Poa fawcettiae Vick.) Poa species differing in whole plant relative growth rates were grown under identical controlled conditions. Nonphotorespiratory mitochondrial CO2 release in the light (Rd) was estimated according to the Laisk method. Photosynthesis was measured at ambient CO2 partial pressure (35 Pa) and 500 [mu]mol photons m-2 s-1. The rate of photosynthesis per unit leaf mass was positively correlated with the relative growth rate, with the slow-growing alpine Poa species exhibiting the lowest photosynthetic rates. Rates of both Rd and respiration in darkness were also substantially lower in the alpine species. Nonphotorespiratory CO2 release in darkness was higher than Rd in all species. However, despite some variation between the species in the level of light inhibition of respiration, no relationship was observed between the level of inhibition and the rate of photosynthesis. Similarly, the level of inhibition was not correlated with the relative growth rate. Our results support the suggestion that rates of leaf respiration in the light are closely associated with rates in darkness.