短期生长环境光强骤增导致典型阴生植物三七光系统受损的机制

阴生植物突然暴露在强光下造成光损伤的情况时有发生, 但其对高光敏感的潜在机制尚不十分清楚。为阐明阴生植物无法在自然全光照环境下生存的相关机制, 该研究以典型阴生植物三七(Panax notoginseng)为材料, 将遮阴环境下(10%透光率)生长的植株转移到全日光环境下3天, 研究其相对叶绿素含量(SPAD值)、光合参数以及叶绿素荧光参数的变化。结果表明, 全光环境下三七光合日变化呈现“双峰”曲线特征, 且净光合速率在处理期间逐日降低。全日光下三七叶片SPAD值、水分利用率和光能利用率显著降低; 叶片光系统I (PSI)反应中心P700最大荧光信号、光系统II (PSII)电子传递速率、暗适应下PSII最大量子效率和光下PSII最大量子效率显著低于遮阴环境下的植株, 且至傍晚不能完全恢复。而参与调节性能量耗散的量子产量、PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量、环式电子流则显著高于遮阴环境下的三七。此外, 生长环境光照强度骤增导致荧光诱导动力学曲线发生明显变化, 并显著升高了PSII供体侧和受体侧的荧光产量。当阴生植物三七突然暴露于全光环境下时, 强烈的光照会导致PSII供体侧的放氧复合体活性受损, 抑制受体侧的电子传递, 过度还原PSI的受体侧进而引发PSI光抑制。该研究结果揭示, 全日光导致的PSII不可逆损伤和PSI光抑制可能是典型阴生植物三七为什么不能在全日照光环境下存活的重要原因。     

闽楠幼树光合特性及生物量分配对光环境的响应

设置100%光环境(L100)、40%光环境(L40)、8%光环境(L8)3种光照梯度,分析万木林闽楠(Phoebe bournei)幼树的光合特性及生物量分配特征对不同光环境的响应。结果表明:(1)闽楠幼树在不同光环境下的最大净光合速率(Pnmax),表观量子效率(AQY),光饱和点(LSP),光补偿点(LCP),暗呼吸速率(Rd)均有显著差异(P<0.05),且随着光照强度的降低,Pnmax,LSP,LCP,Rd随之降低,而AQY却呈现升高的趋势。(2)总生物量、茎生物量、叶生物量、根生物量均表现为L100最大,根冠比、叶生物量比、茎生物量比及根生物量比在3种光环境下无显著差异。(3)闽楠幼树通过改变光合特性,生物量积累来适应光环境的变化,其中光照强度的降低限制了生物量的积累,但并未显著改变生物量地上地下分配比例。闽楠幼树在3种光环境下生物量分配比例并无显著的改变,生物量分配可塑性极低可能是闽楠零散分布的一个重要非人为干扰因素。(4)闽楠幼树所采取的生存策略以地上部分生长为主,光照强度降低时则采取保守策略进行缓慢的资源获取和消耗,全光照条件下采取快速的资源获取和消耗策略。未来造林时可以将闽楠与毛竹(Phyllostachys pubescens)混交来减少郁闭度,促进闽楠幼树的生长。     

悬浮泥沙溶液对金鱼藻快速光响应曲线的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60、90 NTU的混浊溶液,将金鱼藻(Ceratophyllum dem er-sum)种植于该溶液中,1个月后测定植株叶片的快速光响应曲线,研究悬浮泥沙对金鱼藻光合荧光特性的影响。结果表明,在60、90 NTU的悬浮泥沙溶液中金鱼藻叶片的荧光产量(Ft)、光适应最大荧光产量(Fm′)和有效荧光产量(ΔFv/Fm)都显著低于对照和30 NTU的植株。与对照相比较,在混浊溶液中植株叶片的光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(qN)随光照强度的增加显著降低,光合能力和热耗散能力显著降低。混浊溶液中,随溶液浊度的增加植株最小饱和光强(Ek)和最大相对电子传递效率(rETRm ax)也显著低于对照植株,光合作用受到显著影响。因而,金鱼藻不适于在高浊度的悬浮泥沙溶液中生长。     

太湖常见浮叶植物和沉水植物的光合荧光特性比较

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测太湖常见的水生植物菱、荇菜、苦草、黑藻的最大光化学量子产量(F_v/F_m)及在暗适应和光适应条件下的快速光曲线.结果表明:浮叶植物菱和荇菜光系统Ⅱ的潜在最大光合作用能力高于沉水植物苦草和黑藻,其最大量子产量分别为0.837、0.831、0.684和0.764;菱和荇菜的最大电子传递速率、半饱和光强分别高于沉水植物苦草和黑藻,且在光适应条件下尤为显著.     

青藏高原高山嵩草光合功能对模拟夜间低温的响应

昼夜温差大是青藏高原的典型气候特征,夜间低温作为植物生长季内非常频繁的非生物胁迫因子,对典型高山植物日间光合生理功能的影响如何,尚缺乏研究。该研究以采自青海大学-清华大学三江源高寒草地生态系统野外观测站的高山嵩草(Kobresiapygmaea)为材料,应用叶绿素荧光图像分析手段,研究了模拟夜间低温对叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)非光化学猝灭中光诱导和非光诱导的量子产量,及慢弛豫相和快弛豫相组分的影响。结果表明:0℃夜间低温对日间PSⅡ相对电子传递速率、PSⅡ反应中心开放比率(qL)和PSⅡ非光化学猝灭系数(qNP)的快速光响应曲线影响较小;400和1 500μmol·m–2·s–1稳态作用光强下的比较证实,夜间低温并没有影响到光合机构活性及非光化学能量耗散过程。PSⅡ反应中心激发能分配的量子通量分析表明, PSⅡ实际光化学量子效率、PSⅡ非光化学猝灭中非调节性和调节性能量耗散量子产量的相对比率在第3天高光强下,对照组和夜间低温组分别为:36:19:45和38:19:43;较低光强下为66:22:12和66:23:11。非光化学猝灭(NPQ)中快弛豫相(NPQf)为主要组分,而慢弛豫相(NPQ...     

走马胎灰分对光的响应特征及其与生长指标的相关性

为探究光照强度和光质对走马胎(Ardisia giantifolia)灰分积累的影响，利用遮阳网和薄膜设定4个光照梯度(100%、60%、40%、20%全光照)和4种光质(绿、白、蓝、红)，分析了基径、株高以及生物量的响应特征，以及灰分与生长指标的关系。结果表明，走马胎灰分含量在绿光下随着光照强度的减弱而呈减少的趋势，在白光下随着光照强度的减弱呈现“低-高-低-高”的波动变化，在蓝光或红光下没有显著变化；在100%光照强度下，白光的灰分含量最低，与其余光照强度存在显著差异; 在60%、40%、20%光照强度下，光质对走马胎灰分含量的影响不显著。走马胎灰分含量与株高、基径和生物量间不存在明显的相关性；随着光照强度的减弱，走马胎的株高、基径以及生物量均呈现增加的趋势，且在白光下达到最大。因此，光照对走马胎灰分的积累和生长指标均有影响，种植走马胎时要选择适当遮荫强度或郁闭度较高的林型。     

遮光处理对山杏幼苗光合特性的影响

以3年生山杏苗木为材料,用CIRAS-2型光合仪测定70%和40%遮光处理下其叶片光合生理参数的光响应和日变化特征,以探讨山杏光合特性对光照条件的适应机制.结果表明:(1) 随着遮光处理的加重,山杏叶片净光合速率(Pn)、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率及生物量等均呈下降趋势,70%和40%遮光处理下山杏叶片最大Pn分别比全光照显著下降58%和38%,而其表观量子效率分别显著提高31%和22%.(2)遮光处理下,山杏叶片Pn日变化呈"单峰"曲线,70%和40%遮光处理山杏叶片Pn日均值分别比全光照显著下降68%和49%;随着环境光照的增强,山杏叶片Pn下降的原因逐渐由气孔限制转变为非气孔限制为主.(3) 随光照强度的增加,山杏叶片蒸腾速率表现为增大趋势,70%和40%遮光处理的均值分别比全光照下降55%和16%;弱光环境下山杏具有降低蒸腾作用来提高水分利用效率的生理特性,水分利用效率均值和最大值均表现为70%遮光>全光照>40%遮光.研究发现,山杏较喜光,但对弱光也有一定适应能力,光照生态幅较宽,在干旱缺水的黄土丘陵区适当遮荫可提高其对有限水分的利用效率.     

延长光照时间对烟草叶片生长发育及光合特性的影响

以烤烟品种‘云烟87’为材料,采用夜间人工补光的方式,以自然光照时间为对照,设置增加1h、2h和3h光照3个处理,研究延长光照时间对烟草生长发育、叶绿素含量及光合作用、叶绿素荧光参数和光响应曲线的影响。结果表明:(1)与对照相比,延长光照时间2h处理下烟株叶长、叶宽、株高显著增加,1h、3h处理影响不显著。(2)延长光照处理显著降低比叶面积,提高叶片叶绿素a、b、叶绿素a+b、类胡萝卜素含量,但1h、3h处理的变化幅度小于2h处理。(3)延长光照时间1h和2h处理下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)显著升高,3h处理影响不大;延长光照处理显著提高了PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP),降低了非光化学淬灭系数(NPQ),其中2h处理影响幅度最大,但对初始荧光强度F0影响不显著;延长光照处理下烟草叶片的最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(Isat)均升高,但光补偿点(Ic)没有明显的变化。研究表明,适当延长光照时间有利于叶片生长发育和干物质积累,提高叶绿素含量,促进光合作用,缓解光抑制现象,充分利用光能,提高叶片光合同化效率。     

不同光环境对紫背天葵和白背三七生长及光合荧光特性的影响

以紫背天葵(Begonia fimbristipula)和白背三七(Gynura divaricata)两种优良野生蔬菜为研究对象,研究了自然全光照(L0)、郁闭度约50%林下(L1)、郁闭度约70%林下(L2)3种光环境下植株的生长及光合和荧光参数变化,以明确其耐荫性以及林下套种的可行性。结果显示:(1)紫背天葵和白背三七地径和株高在L0和L1处理之间无显著差异,而在L2处理下显著低于L0。(2)两种野菜最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均随光照强度减弱逐渐降低,表观量子效率(AQY)在3种光环境下无显著差异;PSⅡ潜在最大量子产量(Fv/Fm)、光化学荧光猝灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)也随光照强度减弱而减小,非光化学荧光猝灭系数(NPQ)却随光照强度减弱而增加。(3)两种野菜光合和荧光参数在L0和L1处理之间无显著差异,而在L2处理下显著低于L0。研究表明,在较大郁闭度林分下,紫背天葵和白背三七叶片叶绿素分子捕获激发能的效率降低,其PSⅡ吸收光能用于光化学电子传递的份额减少,而用于热耗散的份额增加,电子传递活性和通过电子传递链传递的能量降低,净光合速率下降,植株生长受到抑制;两种野菜均具有一定的耐阴性,可以在林分郁闭度50%左右的林下正常生长。     

遮阴对绣球光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为了从光合作用机制及叶片吸收光能分配的角度解释绣球(Hydrangea macrophylla)对不同光环境的适应机制,探讨绣球对光环境变化的生理响应和适应性,该文以盆栽的绣球品种‘无尽夏新娘’为材料,设置遮阴(遮光率为50%、75%)两种处理,并以全光照为对照,经过60天的处理,测定其光合-光响应曲线、气体交换参数、叶绿素荧光参数。结果表明:遮阴60天后,绣球的暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点均有所下降,而表观量子效率(AQY)上升,说明绣球能够通过这些途径提高对弱光的利用能力并降低呼吸消耗,以维持植株正常生长,从而表现出了极强的适应能力;在50%的遮阴处理下,绣球叶片的净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率和水分利用效率均与其全光照和75%遮阴处理下差异显著;遮阴导致光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)增加,3种光照处理下呈显著差异,全光照下Fv/Fm低于50%遮阴处理,初始荧光水平高于50%遮阴处理,推断此条件下的绣球叶片发生了光抑制;而随着光照的减弱,非光化学淬灭系数在降低,说明遮阴降低了绣球叶片PSII天线色素吸收光能以热的形式耗散的比例,绣球叶片吸收的能量约70%用于热耗散,约20%用于非光化学反应,仅有4%的能量用于光化学反应,说明绣球处于饱和光环境下时,主要通过提高叶片吸收光能向热耗散等PSII调节性能量耗散途径的分配,削弱反应中心过量激发能的积累。