滨海滩涂地带乌哺鸡竹和淡竹离子含量变化及其与生长及光合作用的关系

在沿海滩涂防护林带低盐区(0.1%)、中盐区(0.2%)和重盐区(0.4%) 3个盐分梯度下,研究了栽植10年的乌哺鸡竹和淡竹Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量变化及其与生长和光合作用的相关关系.结果表明: 从低盐区到重盐区,乌哺鸡竹的立竹密度和地径分别下降30.4%和28.8%,降幅低于淡竹的44.1%和31.2%;两竹种单株生物量下降,地上器官生物量降幅均显著高于地下器官;乌哺鸡竹和淡竹净光合速率(P_n)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)分别下降57.6%和67.7%、6.1%和7.4%,乌哺鸡竹耐盐能力比淡竹强.随着土壤含盐量的增大,乌哺鸡竹和淡竹各器官Na⁺含量逐渐增加,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量逐渐降低.两竹种根Na⁺积累较多,而地上部分K⁺含量较高.盐胁迫环境导致乌哺鸡竹根Ca²⁺含量与淡竹叶片Mg²⁺含量明显下降.两竹种的生物量、P_n、F_v/F_m与Na⁺含量呈显著负相关,与K⁺、Ca²⁺含量呈显著正相关.     

氯化镧对硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的缓解效应

采用水培方式研究了LaCl₃对140 mmol·L^-1 NO₃-硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响.结果表明: 硝酸盐胁迫显著降低了黄瓜幼苗叶绿素及类胡萝卜素含量,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性也随之降低;硝酸盐胁迫7 d,黄瓜幼苗叶片光合速率的降低以气孔限制为主,叶片AQY与CE下降,胁迫12 d则以非气孔限制为主.硝酸盐胁迫下,外加LaCl3可以使黄瓜叶片保持较高的Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性及叶绿素和类胡萝卜素含量,尤其是外加低浓度（20 μmol·L^-1）LaCl3显著增加了叶片类胡萝卜素含量;LaCl₃还具有降低气孔关闭、改善叶片气体交换功能,减缓叶片F_v/F_m、Ф_PSII、AQY、CE及q_P的降低幅度等作用,使叶片在盐胁迫下保持较高的光能利用率及CO₂同化能力.20 μmol·L^-1 LaCl₃可以有效缓解硝酸盐对黄瓜幼苗光合作用的影响,而200 μmol·L^-1LaCl₃在胁迫初期对黄瓜幼苗有缓解效果,后期则效果不明显.该结果可为设施土壤的改良提供新的途径.     

盐胁迫下外源Ca2+对花生生长发育、生理及产量的影响

以‘花育22’为试验材料,使用外源钙[0、6、12 mmol·L^-1的Ca(NO₃)₂]处理盐胁迫(100 mmol·L^-1 NaCl)及正常条件下生长的花生,以盆栽方式研究了不同Ca²⁺浓度处理对盐胁迫条件下花生整个生育期的相关生理与产量指标的影响.结果表明: 在100 mmol·L^-1 NaCl条件下,施加不同浓度外源钙均可提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶绿素含量,降低丙二醛(MDA)含量和电解质外渗,增加根系活力,改善植株的农艺性状,增加生物积累量,最终提高花生产量,并且12 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的效果最显著.通过增强活性氧的清除能力、维持细胞膜的稳定性以及完整性,是外源钙有效缓解花生植株的盐胁迫伤害并最终提高荚果产量的重要原因.     

盐胁迫下外源Ca2+对花生生长发育、生理及产量的影响

以‘花育22’为试验材料,使用外源钙[0、6、12 mmol·L^-1的Ca(NO₃)₂]处理盐胁迫(100 mmol·L^-1 NaCl)及正常条件下生长的花生,以盆栽方式研究了不同Ca²⁺浓度处理对盐胁迫条件下花生整个生育期的相关生理与产量指标的影响.结果表明: 在100 mmol·L^-1 NaCl条件下,施加不同浓度外源钙均可提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶绿素含量,降低丙二醛(MDA)含量和电解质外渗,增加根系活力,改善植株的农艺性状,增加生物积累量,最终提高花生产量,并且12 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的效果最显著.通过增强活性氧的清除能力、维持细胞膜的稳定性以及完整性,是外源钙有效缓解花生植株的盐胁迫伤害并最终提高荚果产量的重要原因.     

NaCl胁迫对两种番茄气孔特征、气体交换参数和生物量的影响

为探讨番茄叶片气孔特征、气体交换参数和生物量对盐胁迫的响应机理,以赛棚和阿拉姆番茄为试材,通过向水培营养液中添加NaCl(0.1 mol·L^-1),在人工气候箱条件下进行为期90 d的NaCl盐胁迫处理.结果表明: NaCl胁迫导致赛棚番茄叶片的气孔密度、气孔宽度、气孔面积和气孔面积指数显著降低,降幅分别为32%、45%、25%、49%,但没有改变阿拉姆番茄叶片的气孔特征参数.同时,NaCl胁迫还导致赛棚和阿拉姆叶片气孔规则分布的空间尺度分别减少30%和43%,且赛棚品种的单个气孔最小邻域距离在盐胁迫下增加20%.另外,赛棚和阿拉姆叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r)在盐胁迫下均显著下降,通过气孔限制值分析发现,盐胁迫导致赛棚番茄叶片光合速率下降主要是由气孔限制因素引起的,而阿拉姆叶片则以非气孔限制因素为主导作用.盐胁迫还导致赛棚和阿拉姆番茄生物量显著降低,且地下生物量的下降幅度大于地上生物量.综合分析表明,阿拉姆的抗盐能力高于赛棚.     

外源Ca2+对高温强光下西葫芦幼苗形态特征、光合特性及荧光参数的影响

选用西葫芦(Cucurbita pepo)品种“阿兰”一代为试验材料,研究了外源Ca²⁺处理对高温强光交叉胁迫下西葫芦幼苗生长特征、光合特性及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：高温强光胁迫下,5～20 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的西葫芦幼苗具有较高的株高和较大的叶面积,其叶绿素、类胡萝卜素含量及光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)均较高,而胞间CO₂浓度（C_i）和非光化学猝灭系数（NPQ）较低,其中以10 mmol·L^-1Ca²⁺处理效果最好.说明5～20 mmol·L^-1Ca²⁺处理能有效缓解高温强光对西葫芦光合机构的不可逆伤害,使其保持较快的光合电子传递速率和较高的PSⅡ电子传递活性.Ca²⁺处理浓度超过40 mmol·L^-1时对高温强光胁迫没有缓解效应.     

基于FvCB模型分析盐分胁迫对棉花叶片光合作用的影响

为深入理解叶片光合特性对盐胁迫的响应机理,以棉花为试验材料,设置5个盐分(NaCl)浓度处理:0(CK)、50、100、150和200 mmol·L^-1,利用FvCB模型分析盐胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响。结果表明:与CK相比,50和100 mmol·L^-1盐分处理增加了棉花叶片的最大羧化速率(V_{c max})和最大电子传递速率(J_max),但150和200 mmol·L^-1盐分处理显著降低了V_{c max}和J_max。叶片净光合速率(P_n)、叶肉导度(g_m)和暗呼吸速率(R_d)随盐分浓度升高而下降;与CK相比,50和100 mmol·L^-1盐分处理对g_m无显著影响,但P_n和R_d显著降低。150和200 mmol·L^-1盐分处理明显降低了P_n、g_m和R_d,且与0、50和100 mmol·L^-1盐分处理间存在显著差异;利用FvCB模型模拟了不同盐分胁迫下叶片净光合速率。与不考虑g_m的模拟结果相比,考虑g_m提高模拟值和实测值间的决定系数,并降低了平均绝对误差。棉花幼苗耐盐阈值为100～150 mmol·L^-1,随盐分浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损;引入g_m可以提高FvCB模型的模拟精度。     

外源褪黑素与钙离子互作对高温胁迫下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应

为了探明褪黑素(MT)和钙离子(Ca²⁺)在调控植物耐热性中是否存在互作关系,以黄瓜幼苗为试材,分析了内源MT和Ca²⁺对高温胁迫的响应;并通过叶面喷施100 μmol·L^-1 MT、10 mmol·L^-1 CaCl₂、3 mmol·L^-1乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA,Ca²⁺螯合剂)+100 μmol·L^-1 MT、0.05 mmol·L^-1氯丙嗪(钙调素拮抗剂,CPZ)+100 μmol·L^-1 MT、100 μmol·L^-1氯苯丙氨酸(p-CPA,MT合成抑制剂)+10 mmol·L^-1 CaCl₂和去离子水(H₂O),研究高温下(42/32 ℃)外源MT和Ca²⁺对黄瓜幼苗活性氧积累、抗氧化系统及热激转录因子(HSF)和热激蛋白(HSPs)等的影响。结果表明: 黄瓜幼苗内源MT和Ca²⁺均受高温胁迫诱导;外源MT可上调常温下钙调素蛋白(CaM)、钙依赖蛋白激酶(CDPK5)、钙调磷酸酶B类蛋白(CBL3)、CBL结合蛋白激酶(CIPK2)mRNA表达;CaCl₂处理的MT合成关键基因色氨酸脱羧酶(TDC)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)和N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(ASMT)水平也显著升高,MT含量快速增加。MT和CaCl₂可显著增强高温下黄瓜的抗氧化能力,减少活性氧(ROS)积累,同时上调HSF7、HSP70.1和HSP70.11 mRNA表达,从而减轻高温胁迫引起的过氧化伤害,植株热害症状明显减轻,热害指数和电解质渗漏率显著降低。加入EGTA和CPZ后,MT对黄瓜幼苗抗氧化能力和热激蛋白表达的促进效应明显减弱,Ca²⁺对高温下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应也被p-CPA逆转。可见,MT和Ca²⁺均可诱导黄瓜幼苗的耐热性,二者在热胁迫信号转导过程中存在互作关系。     

GA3对NaCl胁迫下‘泡桐1201''幼苗生理代谢及离子吸收的影响

为探究赤霉素(GA₃)对NaCl胁迫下‘泡桐1201’幼苗生长的缓解效应及生理机制，该研究以‘泡桐1201’幼苗为材料，设置不同的NaCl、GA₃浓度，测定分析GA₃缓解NaCl胁迫下泡桐幼苗的生理指标、光合指标及离子转运能力。结果表明：(1)150 mmol·L^-1NaCl胁迫下泡桐幼苗的生长量显著下降(P<0.05),下降量超过50%;适宜浓度的外源GA₃显著提高泡桐幼苗的株高、根长及生物量，400 mg·L^-1的GA₃处理干重较A0增加69.71%。(2)随着GA₃浓度的增加，3种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性显著提高，MDA含量显著降低，叶绿素含量、气体交换参数(P_n、T_r、C_i、G_s)均增大，光合效率提高，各离子含量(K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺     

干旱条件下钙离子对一氧化氮诱导黄瓜不定根发生的影响

以黄瓜品种‘新春4号’为材料,研究干旱胁迫下一氧化氮(NO)和钙离子(Ca²⁺)处理下黄瓜的生根指标、内源Ca²⁺荧光强度以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX)活性,分析干旱条件下黄瓜不定根发生过程中NO和Ca²⁺之间的关系.结果表明: 200 μmol·L^-1 氯化钙(CaCl₂)和0.05%聚乙二醇(PEG)共处理显著提高了干旱条件下黄瓜不定根的根长和根数;添加Ca²⁺螯合剂(EGTA)和通道抑制剂(BAPTA/AM)处理显著降低了干旱条件下NO诱导的不定根根数和根长.干旱条件下,NO和CaCl₂处理提高了黄瓜下胚轴内源Ca²⁺荧光强度;而NO清除剂(cPTIO)处理的Ca²⁺荧光强度显著低于NO处理.干旱条件下,NO和CaCl₂处理显著提高了黄瓜下胚轴抗氧化酶活性;而Ca²⁺抑制剂或螯合剂处理显著降低了NO诱导的抗氧化酶活性.由此可见,干旱条件下Ca²⁺参与了NO调控黄瓜抗氧化酶活性,缓解了干旱胁迫对不定根形成产生的伤害,进而促进了不定根的发生.     

晋西黄土区水肥调控对苹果-玉米间作系统玉米灌浆期穗位叶光合生理特性的影响

以晋西黄土区典型的苹果-玉米间作系统为研究对象,设置了双因素三水平水肥耦合试验,分析不同水肥调控措施下玉米灌浆期穗位叶光合生理特性.本试验根据玉米及苹果适宜的水分和养分条件设置9(3×3)个处理(W₁F₁、W₂F₁、W₃F₁、W₁F₂、W₂F₂、W₃F₂、W₁F₃、W₂F₃、W₃F₃),设置的3个灌溉水平为:田间持水量(Fc)的50％(W₁)、65％(W₂)和85％(W₃), 3个施肥量水平为:N 289 kg·hm^-2+ P₂O₅118 kg·hm^-2+ K₂O 118 kg·hm^-2(F₁)、N 412.4 kg·hm^-2 +P₂O₅168.8 kg·hm^-2 +K₂O 168.8 kg·hm^-2(F₂)、N 537 kg·hm^-2 + P₂O₅ 219 kg·hm^-2 +K₂O 219 kg·hm^-2(F₃),另设一组无水肥补给的空白对照(CK).结果表明: 不同水肥调控方式对光合指标日变化趋势无明显影响,但水肥补给可提高作物净光合速率(P_n)的峰值,降低作物日水分利用效率(WUE)最大值,延长气孔开放时间,影响胞间CO₂浓度(C_i)最低值的出现及维持时间;各处理光合作用的限制因素均为非气孔因素.蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)均与距树行距离呈极显著负相关(P<0.01),水分利用效率则与距树行距离呈显著正相关(P<0.05);距树行距离平均每增加1 m, T_r可减少0.56~1.41 mmol·m^-2·s^-1,g_s可减少0.028～0.093 mol·m^-2·s^-1,WUE可增加0.08~1.00 μmol·mmol^-1.灌水施肥可以显著提高净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日均值;降低水分利用效率的日均值;W₃F₁拥有最高的净光合速率日均值(10.64 μmol·m^-2·s^-1)、水分利用效率日均值(3.05 μmol·mmol^-1)、气孔导度日均值(0.295 mol·m^-2·s^-1)以及较低的蒸腾速率日均值(4.32 mmol·m^-2·s^-1).多元回归分析结果显示,在拔节-灌浆期内,灌水总量为1300 m³·hm^-2、施肥总量为525 kg·hm^-2时,作物净光合速率最大,理论值为10.32 μmol·m^-2·s^-1.因此,W₃F₁为最利于间作系统作物光合效率改善的水肥调控模式.     

水杨酸和油菜素内酯对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

为了探明外源水杨酸(SA)和2,4-表油菜素内酯(EBR)对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理,以‘优博1-5’黄瓜为试材,用1 mmol·L^-1SA和0.1 μmol·L^-1EBR喷施预处理幼苗,每天喷1次,连喷2 d后置于低温下[10 ℃/5 ℃,光强(PFD)80 μmol·m^-2·s^-1]处理.结果表明: 低温胁迫下黄瓜幼苗生长量及净光合速率(P_n)下降;喷施SA和BER显著提高了P_n、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P),减缓了非光化学猝灭系数(NPQ)增加的幅度,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高.说明SA和EBR可以通过调节光合关键酶的活性,缓解低温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对低温的适应性.     

NaCl处理下两种引进红树的光合及抗氧化防御能力

在长期盐胁迫(28天, NaCl浓度从100 mmol·L^-1升至400 mmol·L^-1)下, 比较研究了引进的无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(Laguncularia racemosa)幼苗叶片的气体交换、叶绿素含量、最大光化学效率(F_v/F_m)、O₂^-_· 产生速率以及抗氧化酶的活性, 探讨了两种红树幼苗光合、抗氧化防御能力的差异与耐盐性的关系。结果显示: NaCl处理没有明显地影响两种红树幼苗的生长, 表明盐生植物对盐环境的适应性, 但两种红树的生理反应对NaCl处理存在较大的差异。在实验的第28天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到400 mmol·L^-1)时, 与对照相比, 无瓣海桑叶片的净光合速率、水分利用效率增加, 气孔导度、蒸腾速率和胞间CO₂浓度/大气CO₂浓度(C_i/C_a)相应降低; 然而, 拉关木叶的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均回落到对照的水平, 而气孔导度和C_i/C_a均增加, 表明同样的NaCl浓度处理对拉关木叶的净光合速率影响大于无瓣海桑。在NaCl处理期间, 无瓣海桑F_v/F_m一直保持在0.8以上, 而拉关木的F_v/F_m为0.75以下, 说明无瓣海桑具有高于拉关木的潜在最大光合能力。在实验的第7天(NaCl浓度为100 mmol·L^-1)和14天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到200 mmol·L^-1)时, 两种红树O₂^-_· 产生速率迅速增加, 在实验的第28天(苗木的NaCl累计处理浓度递增到400 mmol·L^-1)时, 无瓣海桑O₂^-_· 产生速率是对照的5.3倍, 差异极显著, 此时, 拉关木叶中O₂^-_· 产生速率已降低到低于对照的水平。盐处理诱导了两种红树叶中抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD))活性增加, 但拉关木增加的幅度大于无瓣海桑, 表明拉关木能响应盐胁迫并上调抗氧化酶活性, 降低盐诱导的膜脂过氧化, 提高耐盐的能力, 无瓣海桑通过提高水分利用效率来保持体内的水分, 同时, 保持PSII的最大光化学量子产量, 使得无瓣海桑在高盐处理时仍能保持高于对照水平的光合速率。     

阴晴天条件下高CO_2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO_2)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO_2浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol·mol^-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明:高CO_2浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO_2与天气、CO_2与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO_2浓度的响应趋势与P_n一致.高CO_2浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO_2浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.     

阴晴天条件下高CO2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO₂)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO₂浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度(增200 μmol·mol^-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明: 高CO₂浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO₂与天气、CO₂与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO₂浓度的响应趋势与P_n一致.高CO₂浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO₂浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.