内生真菌对羽茅生长及光合特性的影响

通过温室栽培实验,以感染两种内生真菌(Neotyphodium sibiricum和Neotyphodium gansuence)和未感染内生真菌的羽茅(Achnatherum sibiricum)为实验材料,分析感染不同种内生真菌对宿主植物的生长及光合特性的影响。结果表明,感染两种内生真菌羽茅的株高和CO₂补偿点显著低于未染菌的羽茅,而染菌羽茅的蒸腾速率和气孔导度显著高于未染菌羽茅,但对于感染不同种内生真菌的羽茅,无论是分蘖数与生物量的积累还是光合生理值之间均无显著差异。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichlo属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析。结果表明：（1）6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100％,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系。（2）ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichlo属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97％支持强度的分支。由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点。（3）结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性。     

感染内生真菌的羊草对克氏针茅种子萌发的影响

以我国内蒙古草原常见优势种羊草（Leymus chinensis（Trin.) Tzvel.）及克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）为实验材料,在离体器官和整株植物水平上探讨内生真菌感染是否会影响宿主植物羊草对克氏针茅种子萌发的作用。实验结果表明：内生真菌感染能够影响羊草对克氏针茅种子萌发的作用,其影响程度与羊草的作用部位、处理方法以及处理浓度相关。与未染菌羊草相比,染菌羊草绿叶在低浓度处理下显著促进了克氏针茅的萌发,高浓度下显著抑制了克氏针茅的幼根生长;染菌羊草枯叶显著抑制了克氏针茅幼根的生长,而染菌羊草地下部显著促进了克氏针茅的萌发;感染和不感染内生真菌的整株羊草对克氏针茅的发芽率和发芽速度无显著影响。在处理浓度相同的情况下,草粉对克氏针茅种子萌发的抑制作用比浸提液处理更为显著,绿叶比枯叶抑制作用更为显著。     

喷施茉莉酮酸甲酯及感染内生真菌对羽茅生长的影响

以天然禾草羽茅为试验材料,外源喷施茉莉酮酸甲酯(MJ)模拟食草昆虫的采食,研究感染内生真菌(染菌)和不染菌羽茅生长及生理等方面的差异.结果表明:MJ处理显著降低了羽茅地上部分生长,显著提高了其防御物质总酚和木质素的含量,并降低了蚜虫种群数量.染菌能显著增加羽茅的分蘖数及地上总酚和木质素的含量,但地上生物量和地下总酚含量受到MJ处理的影响,在不喷施MJ的对照中,染菌与否对羽茅的地上部生物量及地下总酚含量无显著影响,而MJ处理下,染菌植株的地上生物量显著低于不染菌植株,而地下总酚含量显著高于不染菌植株.染菌能显著降低羽茅上蚜虫的种群数量,而且这一影响被MJ处理所促进,当受到3次MJ喷施处理后,染菌羽茅上不再有蚜虫.表明内生真菌感染能够改变宿主植物在生长和防御之间的物质分配,MJ处理则进一步促进染菌植株以牺牲生长为代价而提高其防御能力.     

不同传播方式的内生真菌感染对羽茅的生理生态影响北大核心CSCD

通过田间试验,研究了垂直传播的Neotyphodium属内生真菌和水平传播的Epichloё属内生真菌对羽茅(Achnatherum sibiricum)生理生态的影响。结果表明:Neotyphodium属内生真菌感染对羽茅的株高和叶长有显著的正效应,而Epichloё属内生真菌感染对羽茅株高和叶长的增益作用较少。感染Neotyphodium属内生真菌的羽茅最大净光合速率显著高于感染Epichloё属内生真菌的羽茅,Neotyphodium属内生真菌显著提升了羽茅的气孔限制值和水分利用效率,而实验测定的第一年结果显示:Epichloё属内生真菌对羽茅的各个光合指标具有明显的负效应(胞间CO2浓度除外)。Neotyphodium属内生真菌感染使得宿主植物积累的可溶性糖含量显著高于感染Epichloё属内生真菌的羽茅和不染菌的羽茅植株。感染Epichloё属内生真菌的羽茅中氮含量显著高于感染Neotyphodium属内生真菌的羽茅。总之,内生真菌的传播方式是影响羽茅生理生态学特性的一个因素,并且垂直传播的内生真菌对羽茅生长和生理特性的益处高于水平传播的内生真菌。     

不同传播方式的内生真菌感染对羽茅的生理生态影响

通过田间试验, 研究了垂直传播的Neotyphodium属内生真菌和水平传播的Epichloë属内生真菌对羽茅(Achnatherum sibiricum)生理生态的影响。结果表明: Neotyphodium属内生真菌感染对羽茅的株高和叶长有显著的正效应, 而Epichloë属内生真菌感染对羽茅株高和叶长的增益作用较少。感染Neotyphodium属内生真菌的羽茅最大净光合速率显著高于感染Epichloë属内生真菌的羽茅, Neotyphodium属内生真菌显著提升了羽茅的气孔限制值和水分利用效率, 而实验测定的第一年结果显示: Epichloë属内生真菌对羽茅的各个光合指标具有明显的负效应(胞间CO₂浓度除外)。Neotyphodium属内生真菌感染使得宿主植物积累的可溶性糖含量显著高于感染Epichloë属内生真菌的羽茅和不染菌的羽茅植株。感染Epichloë属内生真菌的羽茅中氮含量显著高于感染Neotyphodium属内生真菌的羽茅。总之, 内生真菌的传播方式是影响羽茅生理生态学特性的一个因素, 并且垂直传播的内生真菌对羽茅生长和生理特性的益处高于水平传播的内生真菌。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichloё属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析。结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系。(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichloё属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支。由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点。(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性。     

内生真菌感染对宿主羽茅及邻生植物抗病性的影响

Epichloë内生真菌能够影响宿主植物的抗病性, 但目前关于内生真菌感染对宿主邻生植物抗病性影响的研究很少。该研究首先调查了内蒙古呼伦贝尔天然草地中植物病害发生情况, 发现在常见牧草中禾本科植物病害最为严重, 其中感染内生真菌的羽茅(Achnatherum sibiricum)的总病情指数最低。进一步比较了与羽茅邻生及非邻生植物的病害差异, 结果显示羽茅显著降低了邻生羊草(Leymus chinensis)、狼针草(Stipa baicalensis)和冰草(Agropyron cristatum)的褐斑病病情指数。为探究羽茅对邻生植物病害的影响是否与其内生真菌有关, 分别从内生真菌发酵液、离体叶片和植株层面进行了室内验证试验。结果表明: 羽茅的2种内生真菌Epichloë gansuensis和Epichloë sibiricum发酵液显著抑制了新月弯孢(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、核盘菌(Sclerotinia sclerotioru)和三叶草核盘菌(Sclerotinia trifoliorum)的生长; 对于离体叶片, E. gansuensis和E. sibiricum显著减小了宿主叶片受4种病原真菌侵染后的病斑长度。在新月弯孢和根腐离蠕孢的植株接种条件下, 内生真菌显著降低了宿主羽茅及邻生植物羊草的病害程度。该研究首次发现并验证了羽茅内生真菌对邻生禾草抵御褐斑病有一定的增益作用。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichlo(e)属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析.结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系.(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichlo(e)属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支.由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点.(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性.     

铜胁迫条件下土壤微生物对海州香薷光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为探讨铜（Cu）胁迫条件下土壤微生物对海州香薷（Elsholtzia splendens）光合生理和叶绿素荧光参数的影响,实验设置添加Cu（Cu胁迫）、接种土壤微生物、添加Cu与接种土壤微生物等3个处理,以不添加Cu与不接种土壤微生物为对照（CK）。结果表明：接种土壤微生物处理的植株相对叶绿素含量、净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）均显著高于CK;且对初始荧光（F_o）和最大光化学效率（F_v/F_m）均有显著性影响。与CK相比,添加Cu降低了海州香薷的P_n和气孔导度（G_s）,但胞间CO₂浓度（C_i）的变化与P_n相反,表明其对光合作用的影响主要是非气孔限制因素。添加Cu的植株相对叶绿素含量显著下降,但Cu胁迫下接种土壤微生物提高了植株相对叶绿素含量,差异显著。在Cu胁迫条件下,接种土壤微生物的植株具有较高的F_v/F_m及较低的F_o,显著提高了海州香薷的WUE、P_n、G_s。说明接种土壤微生物可通过提高相对叶绿素含量、改善叶绿素荧光和光合作用来减轻Cu胁迫对海州香薷植株造成的伤害,从而提高海州香薷耐受Cu胁迫的能力。     

Seasonal and interannual variations of ecosystem photosynthetic characteristics in a semi-arid grassland of Northern China

北方半干旱草原生态系统光合参数的季节和年际变异 生态系统表观量子效率(α)、最大光合速率(P_max)和暗呼吸速率(R_d)不仅反映了生态系统水平 光合生理特征,同时也是碳循环模型中光合过程模拟的关键参数。气候和植被因子都会影 响光合参数的季节和年际变异,但二者在光合参数调控过程中的相对贡献和作用途径尚不清晰。本研究基于连续12年(2006–2017)的涡度相关观测数据,分析了内蒙古半干旱典型草原光合参数的季节和年际变化规律;利用回归分析和结构方程模型(SEM)方法明晰了环境和生理调控的作用途径及相对贡献。结果发现,光合参数(α、P_max和R_d)均表现出单峰的季节变化趋势,并呈现明显的年际波动。温度(T_a)和土壤含水量(SWC)的变化共同影响光合参数的季节变化,而SWC主导了其年际变异。α和R_d的变化主要由T_a决定,而Pmax的变化主要受SWC的影响。SEM模型分析表明,除了直接作用外,环境因子主要通过影响冠层水平气孔导度(gc)对光合参数和碳同化生理过程进行调控。此外,叶面积指数对光合参数特别是Pmax的季节和年际变异起主要调控作用。以上结果明确了环境和植被共同决定了生态系统水平光合参数的季节和年际变异,并强调了在水分受限的草原生态系统中,植被生理调控在光合碳同化能力和碳汇功能评估中的重要作用。     

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.     

A review on the FvCB biochemical model of photosynthesis and the measurement of A-Ci curves

The biochemical model of photosynthesis proposed by Farquhar, von Caemmerer and Berry is a CO₂ response model based on photosynthetic processes. It hypothesizes that leaf CO₂ assimilation rate (A) of C₃ plants is decided by the minimum of three biochemical processes: the carboxylation rate supported by ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco), the ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) regeneration rate supported by electron transport and the triose-phosphate (TP) use rate. Fitting leaf CO₂ assimilation rate versus intercellular CO₂ concentration (A-C_i) curves with the modified FvCB model could provide several important biochemical parameters, including maximum Rubisco carboxylation rate, maximum rate of electron transport, TP use rate, day respiration rate and mesophyll conductance. The FvCB model has greatly improved our understanding and prediction of plant photosynthetic physiology and its response to environmental changes. In this review, we firstly described the FvCB model, and analysed the characteristics of this model: segmentation and overparameterization. We reviewed the estimation of biochemical parameters which by fitting A-C_i curves with the FvCB model. The biochemical parameters were estimated previously by segmenting subjectively and fitting each limitation state separately, whereas now by segmenting objectively and fitting all limitation simultaneously. In comparison to the previously conventional ordinary least squares (OLS), terativgorithms (eg. Genetic Algorithm, Simulated Annealing Algorithm) based on the modern computer technology are now in common use. However, to further improve the reliability and the precision of the parameters estimation, more studies about Rubisco kinetics parameters and their temperature dependence are needed. In the end, to obtain efficient photosynthetic data for biochemical parameters estimation, we integrated and modified methods concerning the measurement of A-C_i curves according to current knowledge about FvCB model fitting. We expect this review would advance our understanding and application of the FvCB model and A-C_i curves.     

Responses of photosynthetic parameters of Quercus mongolica to soil moisture stresses

The effect of drought on plant photosynthetic parameters has not been quantitatively described in the models of plant photosynthetic mechanism, so the seedlings of Quercus mongolica from Northeast China were used to study the responses of the photosynthetic parameters to soil water stresses. The results showed that the relationship between the maximum net leaf photosynthetic rate (P_max) of Quercus mongolica and soil moisture could be expressed as a quadratic curve (P < 0.01), and P_max reached the maximum when soil volume moisture was close to 35.45% of the field water holding capacity. The maximum rate of carboxylation (V_cmax), the maximum potential rate of electron transport (J_max) and triose phosphate utilization (TPU) rate of Quercus mongolica also had quadratic relationships with soil water content (P < 0.01). Namely, V_cmax, J_max and TPU had similar response curves to soil water, but had different optimal soil water contents. Based on the temperature and responses of plant photosynthetic parameters to water, this function provides researchers with the parameters and methodology for understanding and simulating the responses of plant photosynthetic parameters to drought stress.     

Responses of photosynthetic parameters of Quercus mongolica to soil moisture stresses

The effect of drought on plant photosynthetic parameters has not been quantitatively described in the models of plant photosynthetic mechanism, so the seedlings of Quercus mongolica from Northeast China were used to study the responses of the photosynthetic parameters to soil water stresses. The results showed that the relationship between the maximum net leaf photosynthetic rate (P_max) of Quercus mongolica and soil moisture could be expressed as a quadratic curve (P < 0.01), and P_max reached the maximum when soil volume moisture was close to 35.45% of the field water holding capacity. The maximum rate of carboxylation (V_cmax), the maximum potential rate of electron transport (J_max) and triose phosphate utilization (TPU) rate of Quercus mongolica also had quadratic relationships with soil water content (P < 0.01). Namely, V_cmax, J_max and TPU had similar response curves to soil water, but had different optimal soil water contents. Based on the temperature and responses of plant photosynthetic parameters to water, this function provides researchers with the parameters and methodology for understanding and simulating the responses of plant photosynthetic parameters to drought stress.     

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.     

胡杨异形叶光合作用对光强与CO2浓度的响应

胡杨(Populus euphratica)叶形多变, 随个体生长发育, 植株出现条形、卵形和锯齿阔卵形叶。在新疆塔里木河上游人工胡杨林内选择具有此3种叶形的成年标准株, 将枝条拉至同一高度, 通过活体测定, 比较其光合作用-光与CO₂响应及叶绿素荧光响应特征。结果表明: 胡杨异形叶光合速率对光强/CO₂浓度与电子传递速率对光强的响应曲线均可用直角双曲线修正模型来拟合, 得出的主要光合参数与实测值较吻合。胡杨卵形叶、锯齿阔卵形叶光合速率-光响应参数与生化参数及快速光响应参数与条形叶差异显著, 而光合速率-CO₂响应参数则无显著差异。胡杨异形叶CO₂饱和浓度下的最大净光合速率(P_nmax)较饱和光强下的P_nmax高, 表明胡杨强光下光合速率在很大程度上受CO₂供应和1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)再生能力的限制。卵形叶、锯齿阔卵形叶的初始量子效率(α)、初始羧化效率(CE)、P_nmax、光合能力(A_max)与最大羧化速率(V_cmax)均显著高于条形叶; 锯齿叶光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(ETR_max)与光呼吸速率(R_p)高于卵形叶, 条形叶光补偿点(LCP)与LSP、α、CE最低。表明荒漠干旱环境下胡杨锯齿叶最耐强光, 高R_p可能是其耗散过剩光能、保护光合机构免于强光破坏的重要途径; 卵形叶高的α、CE、磷酸丙糖利用效率(TPU)、PSII实际光化学效率(Φ_PSII)与低LCP及叶氮分配策略是其保持高光合速率的原因; 条形叶Φ_PSII、ETR、P_n低, 因其制造光合产物不足而难以满足树体生长逐渐减少并处于树冠下部。可见, 胡杨条形叶光合效率低、抗逆性差, 主要以维持生长为主; 随着树体长大, 条形叶难以适应荒漠环境来维系其生长, 出现了卵形叶; 卵形叶光合效率高, 易于快速积累光合产物而加快树体生长, 但其LSP低和耐光抑制能力弱, 逐渐被更耐强光、高温与大气干旱的锯齿叶所取代, 从而使胡杨在极端逆境下得以生存, 这是胡杨从幼苗到成年叶形变化及异形叶着生在树冠不同高度的原因。     

Photosynthetic nitrogen and water use efficiency of acacia and eucalypt seedlings as afforestation species

The ecophysiological traits of acacia and eucalypt are important in assessing their suitability for afforestation. We measured the gas-exchange rate, the leaf dry mass per area (LMA) and the leaf nitrogen content of two acacia and four eucalypt species. Relative to the eucalypts, the acacias had lower leaf net photosynthetic rate (P _N), lower photosynthetic nitrogen-use efficiency (PNUE), higher water-use efficiency (WUE), higher LMA and higher leaf nitrogen per unit area (N _area). No clear differences were observed within or between genera in the maximum rate of carboxylation (V _cmax) or the maximum rate of electron transport (J _max), although these parameters tended to be higher in eucalypts. PNUE and LMA were negatively correlated. We conclude that acacias with higher LMA do not allocate nitrogen efficiently to photosynthetic system, explaining why their P _N and PNUE were lower than in eucalypts.     

濒危植物夏蜡梅及其伴生植物的光合日进程

用LCA4型便携式全自动光合测定仪,在自然条件下,于7月下旬的晴朗天气测定了群落冠层和林下两种不同光环境下夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)的净光合速率（Pn）、胞间CO₂浓度(Ci)、呼吸速率（Rd）、气孔阻力（rs）的日进程,并与其伴生植物悬铃叶苎麻(Boehmeria platanifolia)、盐肤木(Rhus chinensis)、水马桑(Weigela japonica var. sinica)的光合日进程相比较。结果表明：夏蜡梅冠层的光合速率日进程呈“双峰”曲线,有明显的“午休”现象,经分析其“午休”的原因主要是由非气孔因素引起的;林下夏蜡梅则表现为“单峰”曲线,净光合速率较低,最大净光合速率不及冠层的1/2,相关分析结果表明其最重要的影响因子是光合有效辐射（p=0.001）;与其它伴生植物相比,夏蜡梅的日均光合速率、最大光合速率、水分利用效率和光合速率/呼吸速率都明显偏低,在群落竞争中处于不利地位。     

γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源γ-氨基丁酸（GABA）对甜瓜幼苗光合色素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：低氧胁迫导致甜瓜幼苗光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、CO₂羧化效率、最大光化学效率、光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和PSⅡ光合电子传递量子效率,而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗光合特性的缓解效果.