干旱胁迫对燕麦生长及叶片光系统Ⅱ活性的影响

以‘燕科2号’燕麦品种为试验材料,采用盆栽控水的方式分别设置正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)、重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分处理,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下燕麦生长和叶片光反应系统Ⅱ(PSⅡ)功能的变化,探讨干旱胁迫对燕麦叶片光合性能的影响。结果表明：(1)干旱胁迫导致燕麦株高变矮,叶片数、主茎数、穗数减少,叶片失绿发黄及籽粒产量显著下降。(2)与正常供水相比,重度干旱胁迫下燕麦叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(PI_ABS)显著降低。(3)重度干旱胁迫导致燕麦叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散掉的能量(DI₀/RC)明显下降,单位反应中心用于电子传递的能量(ET₀/RC)和单位反应中心捕获的光能(TR₀/RC)明显升高;有活性反应中心的开放程度(Ψ₀)和电子传递链的量子产额(φ_E0)明显下降、非光化学淬灭最大量子产额(φ_D0)明显升高,V_J、V_K、V_L 3个位点的相对荧光强度明显升高,OJIP曲线初始斜率M_o明显升高。研究发现,燕麦叶片PSⅡ对中度干旱胁迫具有较强的适应能力,而重度干旱胁迫严重伤害其叶片PSⅡ反应中心,导致其反应中心能流分配失衡,电子传递受阻和PSⅡ稳固性减弱,进而影响燕麦光合作用,最终导致燕麦生长受到抑制。     

红芽芋驯化苗对盐胁迫的光合及生理响应

为探讨江西铅山红芽芋的耐盐机制,以其组培移栽驯化苗为材料,研究了盐胁迫对其生物量积累、光合特性、荧光特性等抗逆生理特性的影响。结果表明:（1）红芽芋幼苗生物量和根冠比在低盐胁迫下（50 mmol·L^-1）得到显著促进,而在高盐胁迫下（100～250 mmol·L^-1）受到显著抑制。（2）低盐胁迫幼苗的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、气孔限制值（L_s）、水分利用效率（WUE）和瞬时羧化效率（CUE）比对照（0 mmol·L^-1）显著增加,细胞间CO₂浓度（C_i）比对照显著下降,蒸腾速率（T_r）与对照无显著差异;高盐胁迫幼苗的P_n、L_s、WUE、CUE和G_s较对照显著下降,C_i比对照显著增加。（3）低盐胁迫幼苗的最大荧光（F_m）、PSⅡ潜在光化学效率（F_v/F₀）和光化学猝灭系数（q_P）比对照显著增加,初始荧光（F₀）较对照显著下降,PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（F_v′/F_m′）和非光化学猝灭系数（NPQ）与对照无显著差异;而高盐胁迫幼苗的F₀、F_m、F_v/F_m、F_v/F₀、Φ_PSⅡ、F_v′/F_m′和q_P均较对照显著下降,NPQ比对照显著增加。（4）各盐胁迫幼苗叶片的可溶性蛋白含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与对照相比先升后降,并以低盐下最高;可溶性总糖和脯氨酸含量均比对照显著增加;丙二醛含量和质膜透性相对值在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐下显著增加;叶绿素含量和根系活力在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐胁迫后开始显著下降。研究发现,江西铅山红芽芋移栽驯化苗的耐盐阈值为 50 mmol·L^-1,其能够诱导提高叶片可溶性蛋白含量和主要保护酶活性,稳定质膜透性、叶绿素含量和根系活力,增加PSⅡ潜在光化学效率,提高PSⅡ的电子传递活性,维持PSⅡ实际光化学效率,有效启动非辐射热能量耗散机制来保护了光合机构,最终提高净光合速率,增加生物量。     

不同叶型维西堇菜叶片结构及光合特征比较

为探讨叶片斑纹的光合适应意义,该文选择有斑和无斑两种叶型的维西堇菜(Viola monbeigii)作为研究材料,采用石蜡切片制片和显微镜观察叶片结构及GFS 3000便携式光合测量仪测量光合参数并进行比较。结果表明:(1)两种叶型维西堇菜气孔均为不等型气孔,有斑叶片上、下表皮气孔密度、栅栏组织(PT)厚度、栅栏组织与海绵组织的比值(PT/ST)均显著低于无斑叶片; 而上表皮气孔较大,表现出更适应弱光环境的结构特征。(2)两种叶型维西堇菜暗呼吸速率(R_d)、初始荧光(F_o)、最大荧光产量(F_m)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(q_N)、PSⅡ最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学反应量子效率(Yield)均无显著差异,有斑植株叶片叶绿素含量、最大净光合速率(P_max)显著低于无斑植株; 有斑叶片表观光合电子传递速率(ETR)在光合有效辐射(PAR)处于400～2 000 μmol·m^-2·s^-1之间时显著低于无斑叶片,无斑植株的光饱和点(LSP)高于有斑植株,而补偿点(LCP)较低。综上认为,无斑植株PAR利用范围较宽,光合适应能力更强,有利于维西堇菜充分利用环境中有限的资源,保障物种生存; 有斑植株具有较适应弱光胁迫的特征,表明叶片斑纹的出现可能是维西堇菜适应林缘弱光环境的一种策略。     

遮阴和施氮对黄檗幼苗叶片光合特性和碳氮计量特征的影响

选取大田环境下3年生黄檗幼苗,采用人工控制双因素随机区组试验,在不同光照［全光照(S₀)、轻度遮光21.4%(S₁)和重度遮光8.7%(S₂)］和不同氮添加［无添加对照(F₀)、轻度添加(F₁)和重度添加(F₂)］条件下,测定黄檗幼苗叶片的相对叶绿素含量(SPAD值)、气体交换参数及碳氮化学计量特征,探讨黄檗幼苗对遮阴和施氮的响应机制。结果表明：(1)随着遮光程度增强,黄檗幼苗叶片的SPAD值、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、碳氮比(C∶N)和瞬时光合氮利用率(PNUE)均呈现先增后降的趋势,两种遮光条件下SPAD均显著高于全光照环境;黄檗幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用率(WUE)和气孔限制值(L_s)逐渐降低;而叶片氮(N)和碳(C)含量均呈先降后升的趋势。(2)随氮添加量增加,黄檗幼苗叶片的P_n、WUE、L_s、N和C含量均呈先增后降趋势,T_r、G_s和PNUE则逐渐下降,而C∶N逐渐增加。(3)黄檗幼苗叶片的P_n在各光氮组合处理间均无显著差异;SPAD含量以S₁F₀、S₂F₀和S₁F₂处理组合显著较高,而以全光照(S₀)处理组合显著最低;T_r和G_s以轻度遮光(S₁)处理组合明显较高,而以S₂F₁、S₀F₂、S₂F₂明显较低;WUE和L_s均以S₀F₂显著最高,S₂F₂处理组合显著最低。黄檗幼苗叶片N和C含量在重度遮光/轻度氮添加(S₂F₁)时具有较大值,而其C∶N和PNUE在轻度遮光/无氮添加(S₁F₀)时具有较大值。(4)隶属函数综合评价认为,黄檗幼苗对光氮复合作用总体属中等耐受型,轻度遮光时不添加氮肥(S₁F₀)和轻度氮添加(S₁F₁)及全光照时轻度氮添加(S₀F₁)为适于幼苗生长的光氮组合。研究发现,光环境是影响黄檗幼苗光合作用和更新的主导因子,但黄檗苗期能耐受一定的遮阴胁迫;光照不受限制时,适当增加氮肥有利于黄檗幼苗生长;光照受限(重度遮光)时,施氮则抑制叶片叶绿素合成,降低了幼苗光能利用率,不利于其生长。     

NO3-胁迫及恢复对黄瓜幼苗叶片叶绿素荧光参数及ATPase活性的影响

通过水培试验,探讨了不同NO₃^-浓度胁迫及恢复对黄瓜幼苗叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及ATPase活性的影响.结果表明,胁迫7 d后,高浓度NO₃^-(168 mmol·L^-1)可极显著提高叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,极显著提高初始荧光(F_o)、Mg ATPase和Ca-ATPase活性,而PSⅡ原初光能转化效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)和PSⅡ光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ),却随NO₃^-浓度的增加而降低.恢复7 d后,所有处理叶绿素和类胡萝卜素含量均低于对照;初始荧光基本都恢复至对照水平;PSⅡ原初光能转化效率和PSⅡ光合电子传递量子效率在NO₃^-浓度低于126 mmol·L^-1时,基本恢复至对照水平,而高于这一水平时,仍显著低于对照;PSⅡ潜在活性在NO₃^-浓度为42和126 mmol·L^-1的处理基本达对照水平,其它处理仍极显著低于对照;Mg-ATPase和Ca-ATPase活性均出现先降低后升高的变化趋势.     

低钾胁迫对谷子幼苗叶片光合作用的影响

为了探究低钾胁迫引起谷子幼苗光合作用改变的响应机制,以谷子品种‘晋谷21号’(钾敏感型)和 ‘龙谷25号’(钾非敏感型)为试验材料,设置正常供钾(5.0 mmol·L^-1, K₅)、低钾(1、0.1、0.01 mmol·L^-1, K₁、K_0.1、K_0.01)和无钾(0 mmol·L^-1,K₀)5个处理,通过营养液盆栽实验,分析不同程度低钾胁迫对谷子幼苗生长、光合气体交换参数、叶绿素荧光特性和碳同化关键酶活性的影响。结果表明：(1)低钾胁迫显著抑制了谷子幼苗的生长,株高、茎粗、叶面积及干物质显著降低,同时叶片钾含量减少,K₀处理‘晋谷21号’和‘龙谷25号’叶片钾含量较K₅处理分别显著降低了48.14%和37.85%。(2)K₀处理谷子幼苗光合色素含量较K₅处理显著降低,但K_0.1和K₁处理与K₅处理差异不显著。(3)低钾胁迫导致谷子幼苗叶片净光合速率(P_n)降低,与K₅处理相比,K₀、K_0.01、K_0.1处理P_n、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)却显著增加,证明光合速率降低主要由非气孔限制引起。(4)低钾胁迫很易导致光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)光化学量子产量降低,K₁处理叶片的PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、PSⅠ光化学量子产量［Y(Ⅰ)］分别降低了5.32%~9.57%和2.38%~5.63%,K₀处理则分别显著降低了17.15%~20.15%和18.71%~21.28%。(5)K₀处理下‘晋谷21号’的 1,5 二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性较K₅处理分别显著降低了42.86%和42.71%,相应处理的‘龙谷25号’则分别显著降低了26.85%和42.77%。研究发现,低钾胁迫下‘龙谷25号’对钾素吸收利用能力较强,各生长生理参数变化幅度较小,表现出较强的低钾耐性;低钾胁迫导致谷子幼苗净光合速率降低,K₀和K_0.1处理下光合速率降低主要与气孔导度降低、光系统的电子传递与能量转换抑制以及碳同化关键酶Rubisco、PEPC活性下降等有关。     

氮素形态对杉木幼苗侧根生长和叶片光合特性的影响

以3月龄的杉木实生苗为试验材料,分析了不同氮素形态——硝态氮(NO₃^- N)、铵态氮(NH4⁺ N)和硝酸铵(NH₄NO₃)(氮素浓度均为3 mmol·L^-1)对杉木幼苗侧根生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以揭示杉木幼苗对不同形态氮的偏好性,以及不同形态氮肥下杉木幼苗侧根生长和光合生理的响应特征,为杉木苗期氮肥管理提供理论依据。结果显示：(1)不同氮素形态对杉木幼苗地上部和侧根生物量具有显著影响,其中NH₄⁺ N处理下幼苗地上部和侧根生物量最大,NO₃^- N处理次之,而NH₄NO₃处理最小。(2)NH₄⁺ N和NO₃^- N处理下杉木幼苗总根长、根系总表面积和根系总体积均显著高于NH₄NO₃处理(P＜0.05),且NH₄⁺ N处理又显著高于NO₃^- N处理,但不同氮形态处理间侧根数量差异不显著。(3)NH₄⁺ N处理下杉木幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显高于NO₃^- N和NH₄NO₃处理,但NO₃^- N和NH₄NO₃处理之间无明显差异。(4)NH₄⁺ N处理下杉木叶片初始荧光强度低于NO₃^- N处理,而最大荧光强度、可变荧光强度和PSⅡ潜在活性却高于全硝氮和硝铵氮处理。上述结果表明,NH₄⁺ N处理不仅有利于杉木幼苗侧根生长发育,且其叶片具有较强的光合能力,较高的PSⅡ中心稳定性、光化学活性以及电子传递效率,从而更有利于植株生长。因此,从根系生长和光合特性来看,杉木幼苗对铵态氮具有偏好性。     

盐分胁迫下杠柳叶片光合特性的光响应研究

利用CID型便携式光合作用仪测定不同NaCl浓度下杠柳叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率（WUE）及光能利用率(LUE)生理参数的光响应过程,阐明盐分胁迫下其对光照响应的规律,探讨有利于杠柳正常生长的盐分浓度和光照条件。结果表明:（1）各盐分浓度下杠柳叶片光补偿点（LCP）在21.89～65.05 μmol·m^-2·s^-1之间变动,介于阴性植物与阳性植物之间;杠柳随土壤盐分的不同,其光合作用参数对光照强度表现出一定的适应性和可塑性;50 mmol·L^-1盐分浓度下杠柳光合同化能力最强,最有利于其干物质的积累,表现出一定的耐盐性。（2）轻度的盐分胁迫（小于50 mmol·L^-1）可以提高杠柳叶片的P_n、G_s、WUE和LUE,而盐分胁迫对杠柳的T_r有抑制作用,并随着盐分浓度的增加其抑制作用愈强烈。（3）维持杠柳正常生长的土壤盐分浓度小于50 mmol·L^-1,最佳PAR为1 000～2 000 μmol·m^-2·s^-1;而保持杠柳最大WUE和LUE的光照强度分别为800和100 μmol·m^-2·s^-1。     

3种荒漠植物光合及叶绿素荧光对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

利用盆栽试验结合人工浇水后自然耗水的方法测定干旱胁迫对梭梭、白刺、沙蒿3种荒漠植物叶片水分、光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨各指标在干旱胁迫过程中的变化特征、响应机制及其与土壤水分的定量关系,并用隶属函数法对其进行抗旱性排序。结果表明：(1)3种植物叶片相对含水量(RWC)随干旱胁迫天数增加持续降低,最大水分亏缺(RWD)呈波动式上升趋势。(2)3种植物总叶绿素含量(Chl)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量,以及梭梭、白刺类胡萝卜素含量均随胁迫天数增加而降低;沙蒿类胡萝卜素随土壤含水率降低逐渐升高。(3)梭梭、白刺、沙蒿叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等主要光合气体交换参数对土壤水分表现出明显的阈值响应,适宜的土壤含水率分别为8.04%～19.33%、4.17%～19.10%、6.48%～17.51%。(4)3种植物 PSⅡ最大光化学效率(Fv/F_m)、实际光化学效率(F_v′/F_m′)及光化学淬灭系数(qP)均随干旱胁迫天数增加和光照强度增大而降低,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈逐渐上升趋势;干旱胁迫中后期,梭梭、沙蒿的F_v/F_m及F_v′/F_m′均下降,光合机构光合活性遭到破坏,电子传递受阻,PSⅡ反应中心受损,表现出光抑制,而白刺调节自身PSⅡ反应中心免受伤害的能力较强。(5)隶属函数法综合分析表明,3种植物耐旱能力大小依次为白刺>梭梭>沙蒿。研究发现,3种荒漠植物均可通过调节 PSⅡ反应中心开放程度与活性,对干旱胁迫表现出较强的耐性,胁迫后期植物PSⅡ反应中心关闭或不可逆失活,表现出光抑制。     

施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响

采用盆栽土培的方法,研究了不同施氮量(对照N₀ 0 kg N/hm²、低氮N_L 96 kg N/hm²、中氮N_M 288 kg N/hm²、高氮N_H 480 kg N/hm²)对麻疯树幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,麻疯树幼苗叶片氮含量、可溶性蛋白含量、株高、地径、叶片数量、叶面积、根长、各组分生物量、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)均随施氮量的增加先升高后降低,N_M处理下麻疯树幼苗长势最好,各气体交换参数值最高;施氮对麻疯树地上部分的促进作用远大于地下部分,施氮后根冠比显著降低;此外,麻疯树叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效量子产量(F'v/F'm)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)均随施氮量的增加而升高,非光化学淬灭系数(NPQ)随施氮量增加而降低。适量施氮可通过增强叶绿体光化学活性、气孔导度和羧化能力而提高麻疯树幼苗的光合能力,促进生长;过高施氮对麻疯树幼苗光合与生长的促进效应降低。试验条件下,当年生麻疯树幼苗的最适施氮量为288 kg N/hm²。