刺槐叶绿素荧光特性的研究

用L I-6400光合仪对黄土高原常用造林树木刺槐的叶绿素荧光动力学曲线、淬灭分析、荧光光曲线以及荧光AC I曲线等生理特性进行测定和对比分析.结果表明:随着光照时间的加大,刺槐的荧光参数ETR、qP和N PQ逐渐上升并在21 m in左右达到稳定,与光合同步.最大荧光产量F m在叶片转入黑暗后逐渐上升,在44 m in左右趋于稳定;N PQ则开始下降,在35 m in左右达到稳定.当光强度>200μm o l.m-2.s-1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性正相关,而当光强度<200μm o l.m-2.-s 1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性负相关.CO2浓度和刺槐的荧光光合速率、Ph iPS2、Ph iCO2值存在着一定的正相关关系.     

叶绿素计SPAD-502在林业上应用

叶绿素是植物光合作用的色素,传统方法测定叶绿素一般采用分光光度法.本研究采用便携式叶绿素计SPAD-502测定落叶松人工林下4个主要阔叶树种绿色度（SPAD值）的季节变化,并与分光光度法测定的叶绿素含量进行相关性分析.结果表明,SPAD值与叶绿素含量具有显著的相关性,SPAD值能较好地反映树木叶绿素含量的变化.因此,使用叶绿素计测定树木的叶绿素含量是完全可行的,在一定条件下可代替叶绿素含量的直接测定.由于叶绿素计SPAD-502携带方便、测定简便、迅速,且不损坏叶片,应在林业研究中积极推广使用.     

杂交水稻及其亲本光合特性的研究 Ⅰ．功能叶片叶绿素含量、叶绿素－蛋白复合物及诱导荧光动力学

研究了杂交水稻青优１５９和广优四号及其亲本功能叶片的光合速率、叶绿素含量、叶绿素－蛋白复合物及诱导荧光动力学特性．这二个杂交水稻的光合速率分别高于其亲本,其超亲优势分别为１８．７２％和１８．２％,平均优势分别为２９．６％和２６．２％．杂交水稻功能叶片的叶绿素－蛋白复合物在６５０ｎｍ和６７５ｎｍ处光密度扫描峰面积具有明显的杂种优势,并与光合速率之间有较密切的正相关关系;叶绿素诱导荧光动力学特征参数Ｆｖ／Ｆｍ和Ｆｖ／Ｆｏ比值超过其高值亲本,具有杂种优势;杂交水稻功能叶片的叶绿素含量没有明显的杂种优势,光合速率与叶绿素含量之间没有明显的相关关系。而杂交水稻功能叶片的叶绿素ａ／ｂ比值均低于其亲本,并且叶绿素ａ／ｂ比值与光合速率呈较为密切负相关．     

大气CO2浓度倍增和施氮对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响

采用开顶式气室,通过土培盆栽实验研究了不同大气CO2浓度(背景空气浓度375μmol·mol-1和倍增浓度750μmol·mol-1)和氮素水平(不施氮和施氮0.25 g/kg)下两个冬小麦品种(小偃6号和小偃22)主要生育期(拔节、孕穗、扬花、灌浆期)叶片叶绿素含量和荧光动力学参数的变化.结果显示,与背景CO2浓度相比,在不施氮条件下大气CO2浓度倍增处理的小麦叶片出现明显的光合下调现象,而施氮时变化不明显;同时,CO2浓度倍增后小麦各主要生育期叶片叶绿素含量均有不同程度地下降,荧光参数初始荧光(F0)值明显提高,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、最大光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)值均显著降低.施氮可提高冬小麦各个时期叶片叶绿素含量、Fm、Fv、和Fv/F0值,降低F0值;不施氮条件下,大气CO2浓度倍增对冬小麦各主要生育时期叶绿素含量和荧光参数的影响明显,而施氮后影响微弱.研究表明,大气CO2浓度升高对冬小麦光合速率、叶绿素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)的光合电子传递和潜在活性具有一定抑制作用,通过施氮可以有效地缓解其负面效应.     

渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

用叶绿素荧光诱导动力学技术,研究模拟干旱条件对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数,即原初光能转化效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、qP(光化学猝灭)、qNP(非光化学猝灭)、ETR(表观光合量子传递效率)的影响.结果表明,渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数影响较大.随着渗透胁迫的加剧,F_v/F_m和F_v/F_o都表现出现降低-增加-降低的趋势,在渗透胁迫2 h以前,小麦叶片内部没有发生光抑制,但随着胁迫的加剧,F_v/F_m值增加,使得小麦幼苗叶内发生光抑,导致ΦPSⅡ和ETR的下降;在渗透胁迫过程中,小麦叶片吸收光能的光化学猝灭(qP)的下降和光化学猝灭(qNP)呈现先降低后增加的趋势,说明小麦在受到干旱胁迫前期,PSⅡ反应中心的开放比例降低;在胁迫2h后,随着胁迫的加剧,qP和qNP增加有利于提高PSⅡ反应中心开放部分的比例,将更多的光能用于推动光合电子传递,提高了光合电子传递能力,同时非光化学能量耗散的提高,有助于耗散过剩的激发能,以保护光合机构,缓解环境胁迫对光合作用的影响,体现了小麦叶片的自我保护机制.两个品种相比,长武13的叶绿素荧光参数的变化幅度比陕253小,具有更强的抵御干旱胁迫的能力.     

短尾铁线莲叶绿素荧光特性研究

运用便携式光合气体分析系统(LI-6400)对短尾铁线莲(Clematis brevicaudata)的叶绿素荧光动力学曲线、淬灭分析、荧光光曲线以及荧光ACI曲线等生理特性进行测定和对比分析。结果表明:随光照时间的增加,短尾铁线莲的荧光参数ETR、qP和NPQ逐渐上升并在28 min左右达到稳定。最大荧光产量Fm′在叶片转入黑暗后逐渐上升,在52 min左右趋于稳定;NPQ则开始下降,在50 min左右达到稳定。PhiPS2和PhiCO2呈线性正相关(P<0.01)并随着光照强度的增加而减小。短尾铁线莲对CO2浓度的变化十分敏感,在50~200μmol.mol-1范围内,CO2浓度的增加可显著提高其PhiPS2和PhiCO2的值,增加CO2浓度是提高短尾铁线莲光合速率的有效途径。     

不同等级石漠化生境下石生苔藓叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究

叶绿素含量和叶绿素荧光参数可以反映叶绿体状态及光合作用效率,可用于探讨植物对环境的适应能力和响应机制。选择贵州省毕节市撒拉溪石漠化治理示范区,研究了区内28个不同等级石漠化(无、潜在、轻度、中度、重度石漠化)样地中所采集的168份石生苔藓植物标本,探讨了其相对叶绿素含量(SPAD值)和叶绿素荧光参数对不同喀斯特石漠化生境的响应。结果表明：(1)石生苔藓SPAD值、叶绿素荧光参数受多种环境因子的综合影响,其中石漠化等级、大气温度、郁闭度、坡向的影响较为显著。(2)相较于低等级石漠化和阴坡生境,中高等级石漠化和阳坡的石生苔藓SPAD值和除非光化学淬灭系数(NPQ)和非调节性能量耗散(Ф_NO)之外的叶绿素荧光参数均降低,可能由于在石漠化生态系统逆向演替后期,石生苔藓植物的叶绿素含量降低,PSⅡ反应中心活性受到影响,PSⅡ电子传递受阻,植物体通过增加热耗散和启动非调节性机制进行自我保护。(3)3种优势石生苔藓植物中,穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum)的SPAD值显著低于圆枝粗枝藓(Gollania tereticaulis)和密毛细羽藓(Cyrt...     

用体内叶绿素a荧光诱导动力学鉴定番茄的抗冷性

研究了冷害温度对具有不同抗冷性品种的番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力曲线的影响。实验结果指出,在低温处理（８℃,５℃,２℃下,暗中２４小时）后,番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线有了明显的改变,Ｆｖ／Ｆｏ值、Ｒｆｄ值降低了,光系统Ⅱ原初光能转换效率和潜在的光合活力均受到抑制。我们在苗期和开花期得到的实验结果均表明,在番茄叶片的叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线和这些荧光参数改变的程度与该品种的已知抗冷性之间呈现较好的相关性。我们认为,体内叶绿素ａ荧光诱导动力学方法是鉴定番茄抗冷性的一个快速、灵敏和可靠的方法,并可用于其他绿色植物的抗冷性鉴定中     

用体内叶绿素a荧光诱导动力学鉴定番茄的抗冷性

研究了冷害温度对具有不同抗冷性品种的番茄叶片的体内叶绿素a荧光诱导动力曲线的影响。实验结果指出,在低温处理(8℃,5℃,2℃下,暗中24小时)后,番茄叶片的体内叶绿素a荧光诱导动力学曲线有了明显的改变,Fv／Fo值、Rfd值降低了,光系统II原初光能转换效率和潜在的光合活力均受到抑制。我们在苗期和开花期得到的实验结果均表明,在番茄叶片的叶绿素a荧光诱导动力学曲线和这些荧光参数改变的程度与该品种的已知抗冷性之间呈现较好的相关性。我们认为,体内叶绿素a荧光诱导动力学方法是鉴定番茄抗冷性的一个快速、灵敏和可靠的方法,并可用于其他绿色植物的抗冷性鉴定中。     

水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光的影响

研究了水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明,在长期的水分胁迫中,牛心朴子叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量没有下降或下降不明显。直到处理末期才显著下降;叶片叶绿素荧光动力学参数Fo、Fm、Fv、Fv／Fm变化不大,在处理末期各处理Fo降低,轻度、重度水分胁迫的Fm、Fv、Fv／Fm升高。说明K期水分胁迫后牛心朴子的光合功能受到影响,但牛心朴子仍表现出较强的适应干旱的能力。     

Development of a digital image analysis method for real-time estimation of chlorophyll content in micropropagated potato plants

The present work describes a digital image analysis method based on leaf color analysis to estimate chlorophyll content of leaves of micropropagated potato plantlets. For estimation of chlorophyll content, a simple leaf digital analysis procedure using a simple digital still camera was applied in parallel to a SPAD chlorophyll content meter. RGB features were extracted from the image and correlated with the SPAD values. None of the mean brightness parameters (RGB) were correlated with the actual chlorophyll content following simple correlation studies. However, a correlation between the chromaticity co-ordinates ‘r’, ‘b’ and chlorophyll content was observed, while co-ordinate ‘g’ was not significantly correlated with chlorophyll content. Linear regression and artificial neural networks (ANN) were applied for correlating the mean brightness (RGB) and mean brightness ratio (rgb) features to chlorophyll content of plantlet leaves determined through a SPAD meter. The chlorophyll content as determined by the SPAD meter was significantly correlated (RMSE = 3.97 and 3.59, respectively, for linear and ANN models) to the rgb values of leaf image analysis. Both the models indicate successful prediction of chlorophyll content of leaves of micropropagated plants with high correlation. The developed RGB-based digital image analysis has the advantage over conventional subjective methods for being objective, fast, non-invasive, and inexpensive. The system could be utilized for real-time estimation of chlorophyll content and subsequent analysis of photosynthetic and hyperhydric status of the micropropagated plants for better ex vitro survival.     

Evaluating the relationship between leaf chlorophyll concentration and SPAD-502 chlorophyll meter readings

Relationships between chlorophyll concentration ([chl]) and SPAD values were determined for birch, wheat, and potato. For all three species, the relationships were non-linear with an increasing slope with increasing SPAD. The relationships for birch and wheat were strong (r ² ∼ 0.9), while the potato relationship was comparatively weak (r ² ∼ 0.5). Birch and wheat had very similar relationships when the chlorophyll concentration was expressed per unit leaf area, but diverged when it was expressed per unit fresh weight. Furthermore, wheat showed similar SPAD–[chl] relationships for two different cultivars and during two different growing seasons. The curvilinear shape of the SPAD–[chl] relationships agreed well with the simulated effects of non-uniform chlorophyll distribution across the leaf surface and multiple scattering, causing deviations from linearity in the high and low SPAD range, respectively. The effect of non-uniformly distributed chlorophyll is likely to be more important in explaining the non-linearity in the empirical relationships, since the effect of scattering was predicted to be comparatively weak. The simulations were based on the algorithm for the calculation of SPAD-502 output values. We suggest that SPAD calibration curves should generally be parameterised as non-linear equations, and we hope that the relationships between [chl] and SPAD and the simulations of the present study can facilitate the interpretation of chlorophyll meter calibrations in relation to optical properties of leaves in future studies.     

微量元素营养对桉树无性系苗木叶绿素及荧光参数影响

研究了不同微量元素营养液,对栽培的三种桉树无性系苗木叶绿素及荧光参数变化。结果表明:各无性系苗木在全部测试性状的差异表现出极显著。在六个测试的微量元素因子中,Fe(B)显著地影响苗木的Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm,Zn(C)显著地影响Fo、Fv/Fm,Mn(D)显著地影响叶绿素含量(SPAD值),Mo(F)显著地影响叶绿素含量、Fo,B(G)显著地影响叶绿素含量Fo、Fv/Fo、Fv/Fm。相关分析表明Fm与Fo、Fv/Fo与Fo、叶绿素含量与Fo、Fm、Fv/Fm与Fv/Fo均存在显著的相关性。随着微量元素Fe、Zn、Cu、Mo、B浓度增大,Fo、Fv/Fm均呈增大趋势,但在不利的高浓度环境下,Fv/Fm降低。对三个无性系叶绿素荧光比较,U₆与DH_32-29具有高的Fo、Fm和低的Fv/Fm、Fv/Fo,DH_201-2却具有低的Fo、Fm和高的Fv/Fm、Fv/Fo。对微量元素浓度变化,DH_32-29较敏感。因此,叶绿素荧光参数可作为诊断植物微量元素营养状况的指标之一。     

遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响

本文系统研究了不同程度的遮荫(0%、43%、70%、97%)处理对连翘叶片光合特性和叶绿素a荧光参数的影响。结果表明：随着遮荫程度增加,最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率降低;净光合速率日变化均呈单峰型,峰值和光能利用率增加;叶绿素a b、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a/b降低;叶绿素a荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo日变化呈单谷曲线,值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,连翘是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,从而增强其在弱光条件下的生长发育能力。     

遮荫对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响

系统研究了全光照和不同程度的遮荫(43%,58%,73%,87%,97%)对异株荨麻光合特性和荧光参数的影响。结果表明,异株荨麻的光补偿点和光饱和点均较低,且随着遮荫程度的提高,其值以及暗呼吸速率均依次降低。净光合速率日变化曲线呈单峰型,光合速率高峰值和日平均光合速率均随着遮荫程度的提高而明显下降。蒸腾速率和气孔导度的日变化与光合速率的日变化趋势一致,遮荫对蒸腾作用和气孔导度均有显著的影响,随着遮荫程度的提高,蒸腾速率和气孔导度均显著下降。在各光照条件下,蒸腾速率与气孔导度呈显著正相关。蒸腾速率和气孔导度与光合速率的相关性随遮荫条件的不同而异,全光照条件下蒸腾速率与光合速率呈显著正相关,而所有遮荫条件下相关性不显著。气孔导度与光合速率在所有光照下相关性均不显著。各遮荫条件下叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著高于全光照的,且随遮荫程度的提高叶绿素含量呈上升趋势,而叶绿素a/b的值则随着遮荫程度的提高而下降。叶绿素荧光参数PSⅡ内禀光能转化效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)日变化呈单谷曲线。各遮荫条件下Fv/Fm和Fv/Fo值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,异株荨麻是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,但增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,以增强在弱光条件下的生长发育能力。     

Extended depth-of-focus imaging of chlorophyll fluorescence from intact leaves

Imaging dynamic changes in chlorophyll a fluorescence provides a valuable means with which to examine localised changes in photosynthetic function. Microscope-based systems provide excellent spatial resolution which allows the response of individual cells to be measured. However, such systems have a restricted depth of focus and, as leaves are inherently uneven, only a small proportion of each image at any given focal plane is in focus. In this report we describe the development of algorithms, specifically adapted for imaging chlorophyll fluorescence and photosynthetic function in living plant cells, which allow extended-focus images to be reconstructed from images taken in different focal planes. We describe how these procedures can be used to reconstruct images of chlorophyll fluorescence and calculated photosynthetic parameters, as well as producing a map of leaf topology. The robustness of this procedure is demonstrated using leaves from a number of different plant species. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

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.     

不同盐胁迫下小麦叶片渗透性调节和叶绿素荧光特性

盐胁迫对植物伤害机理受到普遍关注。本试验以‘西旱3号’小麦幼苗为材料,通过比较钠盐(150 mmol·L^-1)、钙盐(5、30 mmol·L^-1)单独及其复合胁迫对叶片渗透调节和光合特性的影响,揭示不同盐胁迫对小麦的伤害机理。结果表明: 钠盐或钙盐单独胁迫显著抑制了小麦幼苗根、茎的生长,使叶片可溶性糖和脯氨酸含量、调节性能量耗散电子产量、非光化学猝灭及玉米黄质相对含量均显著增加,而叶绿素a和叶绿素b含量、最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭及光合电子传递效率均显著下降。此外,钙盐对小麦幼苗生长的抑制作用更强,钠盐处理下叶片叶绿素含量减少和叶绿素荧光参数降低更显著。除了可溶性蛋白、叶黄素和玉米黄质相对含量以外,低浓度钙盐有效缓解了钠盐诱导其他各指标的变化,而高浓度钙盐进一步增大了钠盐处理小麦幼苗各参数的变化幅度。总之,钠盐和钙盐显著抑制了小麦幼苗的生长,低浓度钙盐能有效缓解钠盐对小麦幼苗的伤害,而高浓度钙盐加剧了钠盐的毒害作用。这均与叶片光合色素含量、光能捕获及光合电子传递的改变有关。此外,渗透调节物质在增强钠盐或钙盐环境中小麦幼苗的抗性方面发挥着重要作用。