紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应

紫花苜蓿是重要的豆科牧草,具有较强的抗旱性,然而干旱仍是制约紫花苜蓿生产的主要逆境因子。通过盆栽试验,以抗旱性强弱不同的两种紫花苜蓿为试验材料,对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究,结果表明：（1）干旱胁迫下两种紫花苜蓿叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。相对于抗旱性弱的苜蓿,抗旱性强的苜蓿随干旱胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。（2）轻度干旱胁迫下气孔限制是两种紫花苜蓿Pn降低的主要因素,中度和重度干旱胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。（3）对叶绿素荧光参数的研究表明：干旱胁迫下两种紫花苜蓿PSⅡ反应中心光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)降低。总体上抗旱性强的紫花苜蓿Fv/Fm和Fv/Fo下降幅度小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）的变化表现为干旱胁迫下两种紫花苜蓿qP值降低、qN值升高,总体上抗旱性强的紫花苜蓿qP降低的幅度低且qN升高幅度大,表明抗旱性强的紫花苜蓿PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。     

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、qP逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,pH 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17 ± 0.18)%和(1.66 ± 0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84 ± 0.17)%和(0.25 ± 0.07)%之间。     

苗期遮荫对花生（Arachis hypogaea L.）光合生理特性的影响

大田条件下,以花生品种"花育22号"为材料,齐苗期设置遮荫50%和85%两个遮荫强度分别处理40d,研究了遮荫对花生光合特性的影响及遮荫解除后的光合恢复规律.结果表明:(1)与正常光照条件相比,遮荫花生叶片净光合速率(Pn)、RuBP羧化效率降低,叶绿素含量、表观量子效率及光系统Ⅱ的最大光化学效率(Fv/Fm)增加,表明花生对弱光胁迫有一定的自我调节和适应能力.(2)遮荫和自然光下生长的花生中午强光下的Fv/Fm值均明显下降,表明发生了光抑制,遮荫程度越大,光抑制愈严重.(3)Fv/Fm值和净光合速率Pn遮荫解除后5d之内持续下降,之后逐步恢复.遮荫50%处理的叶片Fv/Fm值和Pn分别于遮荫解除后8d和10d左右恢复到对照水平;遮荫85%的处理分别于遮荫解除后15d和20d左右才恢复到最大,但Pn不能恢复到对照水平,显著低于对照.     

高温胁迫对柑橘光合速率和光系统Ⅱ活性的影响

用红外CO2分析仪和叶绿素荧光仪测定了温州蜜柑和脐橙叶片的净光合速率(Pn)、初始荧光(Fo)、最大光能转换效率(Fv／Fm)及电子传递速率(ETR)．结果表明,与常温(25℃)相比,高温胁迫(38～40℃)使温州蜜柑和脐橙叶片的Pn、Fv／Fm及ETR下降,Fo升高．胁迫25d后温州蜜柑和脐橙叶片的Pn分别下降55．6％和39．8％．Fv／Fm下降22．0％和6．7％,ETR下降55．0％和41．5％,Fo分别上升了113．8％和14．9％．柑橘经高温胁迫后,在25℃下处理10d,叶片的Pn、Fv／Fm、Fo及ETR恢复明显．这些结果说明柑橘的光合速率下降与PSⅡ反应中心失活有关．     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用营养液栽培,研究了外源亚精胺对50mmol·L-1NaCl胁迫下黄瓜幼苗植株生长、叶片叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数(PSⅡ光化学效率)的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了黄瓜植株生长量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)(P<0.05),但对PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学淬灭(qP)、有效光化学效率(Fv′/Fm′)、非光化学淬灭(qN)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响(P>0.05);外源亚精胺显著提高了盐胁迫下黄瓜植株生长量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度,增加了ФPSⅡ、qP、Fv′/Fm′,降低了qN(P<0.05);外源亚精胺对Fv/Fm影响不显著(P>0.05)。外源施加亚精胺可增强盐胁迫下黄瓜植株的光合能力,主要是由于减弱了盐胁迫对植株的气孔限制,但对PSⅡ实际光化学效率影响较小,且叶面喷施比根施处理对改善盐胁迫下植株的生长和光合作用更有效。     

温度对绿豆离体叶片光合作用的影响

绿豆离体叶片分别经25、30、35、40、45、50、55℃处理60 min后,发现净光合速率和光系统Ⅱ的最大量子效率(Fv/Fm)当温度分别高于35和40℃时明显下降;细胞间隙CO2浓度的变化趋势与净光合速率的基本相反.因此认为,Fv/Fm比净光合速率(Pn)更能耐受高温;气孔因素不是各种温度处理中净光合速率升高或降低的主要原因.     

珙桐苗木叶片光合特性对土壤干旱胁迫的响应

通过控制土壤含水量,研究了土壤干旱胁迫对2年生珙桐(Davidia involucrata Baill.)幼苗叶面积、叶绿素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以探讨珙桐光合作用对土壤干旱胁迫的响应机理.结果表明,干旱胁迫后,珙桐叶片失水脱落,各干旱胁迫处理叶面积比对照显著降低23%～98%,但单位面积的叶绿素含量却无显著变化;干旱处理的珙桐幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)显著低于对照(P<0.05);干旱胁迫对珙桐幼苗叶片的初始荧光产量(F0)及最大荧光产量(Fm)没有产生显著影响,却显著降低了PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qP),使非光化学淬灭系数(qN)显著升高(P<0.05).研究发现,土壤水分亏缺对珙桐叶片的光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常的光合作用和生长发育;珙桐幼苗对土壤干旱胁迫极为敏感.     

高温干旱复合胁迫及复水对构树(Broussonetia papyrifera)幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

近年来,全球气温不断升高,亚热带部分地区夏季高温和临时性干旱现象日益显著,高温与干旱严重威胁着植物的生存与生长。本文通过设置不同的温度和土壤水分梯度,研究了高温与干旱复合胁迫及复水对构树幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:高温干旱复合胁迫下,构树幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大荧光(Fm)、PSII最大原初光化学量子效率(Fv/Fm)呈现下降趋势,初始荧光(F0)呈上升趋势;复合胁迫对Pn、Gs、Tr的影响具有叠加效应;胞间CO2浓度(Ci)、Gs、Fm和Fv/Fm受温度影响显著(P0.05),Gs、Tr、F0受土壤水分影响显著(P0.05),而Pn和F0受温度和土壤水分双因素影响显著(P0.05);在25和33℃下,复水对胁迫具有一定的缓解作用,复水后光合特性和Fv/Fm有一定程度提升,对F0和Fm效果不明显。试验表明,复合胁迫对植物光合特性和叶绿素荧光参数的影响程度比单一胁迫大,且在一定温度范围内,复水对干旱胁迫具有缓解作用。     

不同浓度Ni、Cu处理对骆驼蓬光合作用和叶绿素荧光特性的影响水

以骆驼蓬幼苗为材料,采用盆栽试验研究不同浓度(0、50、100、200、400 mg·kg-1)Ni、Cu处理对骆驼蓬叶片光合作用、叶绿素荧光特性及生长状况的影响.结果表明:随着Ni浓度的增加,骆驼蓬幼苗叶片的光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PS Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、PS Ⅱ电子传递量子产率(φpsⅡ)、光化学猝灭系数(qp)及各项生长指标均呈显著下降趋势,而细胞间隙CO2浓度(Ci)和非光化学猝灭系数(qn)呈显著增加趋势,其中Pn的下降主要是由非气孔限制所致;骆驼蓬幼苗叶片的光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、φpsⅡ、qp及各项生长指标均在50 mg·kg-1Cu处理时达到峰值,叶绿素a和b、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm及各项生长指标值在100 mg·kg-1Cu处理时仍微高于对照,而后随Cu浓度的增加,光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、φpsⅡ、qp及各项生长指标均呈下降趋势,qN呈增加趋势,其中Pn的下降主要是由气孔限制所致.     

不同钙素水平对厚皮甜瓜叶片光合作用和保护酶活性的影响

采用深液流无土栽培方式,研究不同钙素水平对厚皮甜瓜叶片光合作用和保护酶活性的影响。结果表明,在缺钙、低钙、高钙胁迫下,厚皮甜瓜叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量明显下降,叶绿素a/叶绿素b比值升高;同时叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性及丙二醛(MAD)含量、相对电导率、可溶性蛋白质含量都明显高于正常供钙的植株。缺钙胁迫下,基础荧光(Fo)下降,低钙和高钙胁迫下Fo 升高,但缺钙、低钙、高钙胁迫下叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Fm、Yield和ETR都明显下降。缺钙胁迫下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)下降,胞间 CO2 浓度(Ci)升高;而高钙胁迫下 Pn、Gs 下降的同时,Ci 也相应下降,表明缺钙胁迫下的光合抑制主要是由于非气孔限制引起,而高钙胁迫下的光合抑制主要是由于气孔限制引起。     

缺磷强光下脐橙的过剩能量耗散机制

采用营养液培养的方法,对缺磷强光下脐橙的过剩能量耗散机制进行了研究.结果表明,在强光下,用缺磷营养液处理脐橙后,光合色素含量、净光合速率P_n、光呼吸速率P_r、最大荧光F_m、光化学效率F_v/F_m和电子传递速率ETR下降,初始荧光F_o和光呼吸/光合比P_r/P_n升高.叶绿素荧光的非光化学猝灭的快相qNf下降,中间相qNm和慢相qNs升高.用DTT处理后F_o升高,qNm和qNs下降,qNf无明显变化.缺磷强光胁迫加剧了脐橙光合作用的光抑制,进而启动了多种能量耗散机制.     

气候变化对不同水分条件下柿幼树光合作用的影响

以两年生柿树为试材,研究了高浓度CO₂处理（700 μmol·mol^-1）、高温处理（日平均温度高于正常日平均温度约5 ℃）、高温和高浓度CO₂复合处理及对照（温度为外界环境温度,CO₂浓度380 μmol·mol^-1）对不同水分条件下柿树净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)、叶绿素含量和叶绿素荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o的影响.结果表明:高温和高浓度CO₂复合处理使处于各水分条件下的柿树T_r、G_s减小,WUE增大;在高、中水分条件(分别为田间持水量的75%～85%和55%～65%)下高温和高浓度CO₂复合处理使柿树P_n增大,在低水分条件(为田间持水量的35%～45%)下使柿树P_n减小.高浓度CO₂处理使处于各水分条件下的柿树P_n、WUE增大,G_s、T减小.高温及高温和高浓度CO₂复合处理下WUE均受土壤水分状况的影响,并随土壤含水量的升高而升高.与对照相比,高浓度CO₂处理还提高了各水分条件下植株叶片水平的水分利用效率、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）、类胡萝卜素含量及F_v/F_m和F_v/F_o,缓解了水分胁迫,提高了柿树的抗逆能力.     

民勤绿洲荒漠过渡带植物白刺和梭梭光合特性

研究了民勤绿洲荒漠过渡带两种优势植物白刺(Nitrariatangutorum)和梭梭(Haloxylonammodendron)气体交换特征参数和叶绿素荧光参数的日变化,结果表明:梭梭同化枝日均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、水分利用效率(WUE)和早晨PSII最大光化学效率(Fv/Fm)明显低于白刺叶片;同时它们在中午都呈现明显的光合“午休”现象。通过气孔限制值(Ls)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)变化趋势分析表明:梭梭同化枝净光合速率的下降在9:00~12:00主要是由于气孔关闭引起的,而在12:00~15:00主要是非气孔因素光抑制的影响;而白刺叶片光合速率的下降主要是气孔关闭引起的。同时,梭梭在一天中其同化枝的温度(Tleaf)高于大气温度尤其在中午差值更大,而白刺叶片的温度却低于大气温度,因此说明梭梭同化枝在中午不仅遭受着干旱和强光的胁迫而且面临严酷的高温胁迫。总之,在绿洲荒漠过渡带生境中白刺比梭梭具有更好的适应性,这可能是民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林衰退的重要原因之一。     

花生幼苗光合特性对弱光的响应

在苗期用黑色遮阳网对丰花1号和丰花2号进行不同遮光处理(不遮光,遮光27%、43%和77%),研究了苗期遮光及恢复对花生叶片光合特性的影响.结果表明： 遮光后,随遮光程度增强,叶片叶绿素含量显著增加,实际光化学效率(Ф_PSⅡ)和最大光化学效率(F_v/F_m)升高,叶绿素a/b和净光合速率(P_n)降低.恢复自然光照后1 d,在高光强下测定时,随前期遮光程度增强,P_n、气孔导度(G_s)下降,细胞间隙CO₂浓度(C_i)升高;在低光强下测定时,P_n显著升高,G_s和C_i下降;低光强与高光强下测定的P_n比值显著升高;恢复自然光照后,随前期遮光程度增强,光补偿点、光饱和点、CO₂补偿点、CO₂饱和点和羧化效率显著降低,表观量子效率显著升高.恢复自然光照后,P_n、Ф_PSⅡ和F_v/F_m先迅速下降,3～5 d后逐渐回升;恢复15 d后,遮光27%处理的各项指标恢复到对照水平,其他处理的恢复程度则因遮光程度和品种而异.丰花1号各处理叶绿素含量、P_n、Ф_PSⅡ均高于丰花2号.苗期遮光提高了花生利用弱光的能力,降低了其利用强光的能力.     

八倍体小偃麦和普通小麦旗叶及叶鞘光合日变化比较研究

以温室大棚中栽培的普通小麦'中国春'(对照)及八倍体小偃麦'小偃7430'(染色体组为ABDE_1)、'小偃693'(染色体组为ABDF_1)为材料,采用TPS-1光合作用测定系统及FMS-2荧光仪测定了开花期旗叶和叶鞘的净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光参数的日变化,以揭示普通小麦与八倍体小偃麦旗叶及其叶鞘的光合作用差异.结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦'中国春'的旗叶和叶鞘光合作用均有午休现象,净光合速率于上午11:00左右出现高峰,午间下降,下午又呈现上升趋势,且'小偃693'叶片在上午时上升较快;气孔导度和荧光参数F_v/F_m、Fv/F_o、 Φ_(PS)Ⅱ、ETR的变化趋势与净光合速率相似,而NPQ的变化趋势则相反.各光合作用和叶绿素荧光参数在材料间表现为八倍体小偃麦高于普通小麦'中国春',器官间表现为旗叶高于相应叶鞘,而'小偃693'的叶鞘和'中国春'叶片的相似.研究发现,八倍体小偃麦旗叶和叶鞘的光合效率优于普通小麦'中国春';'小偃693'的光合效率因其较高的光反应活性表现得尤为突出,其叶鞘的光合能力也不容忽视.     

华山新麦草光合特性对干旱胁迫的响应

以濒危植物华山新麦草为材料进行盆栽试验,设置3个水分梯度,研究生长指标、气体交换、叶绿素荧光参数、光合色素含量、光响应特征及丙二醛(MDA)含量.结果表明:随干旱胁迫的加剧,株高、叶宽和光合色素含量降低,根长和丙二醛(MDA)含量增加;水分胁迫导致净光合速率(PN)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(E)、最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)降低,胞间CO2浓度(Ci)、瞬时水分利用效率(WUE)、初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(NPQ)升高;光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)不变;干旱胁迫下光响应曲线拟合结果显示,干旱胁迫造成最大光合速率和光能利用效率下降.综上表明,干旱对光系统Ⅱ的伤害是制约华山新麦草光合作用的主要原因.     

转AtNHX1基因杨树Tr品系的耐盐性研究

以不同盐分强度处理欧美107杨(Populus × euramericana ‘Neva’) (Wt)和转拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtNHX1欧美107杨新品系(Tr)幼苗, 揭示Tr和Wt两品系幼苗耐盐性的差异, 探索拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtNHX1对提高杨树耐盐能力的效应。结果表明: 低盐处理下, Wt植株生长明显受到抑制, 其干重显著低于对照, 盐分强度加大后, 抑制作用更大, 其干重只有对照的50%; 而Tr植株在低盐处理下干重与对照差异不显著, 高盐处理时其干重为对照的74%。同时, 不同盐度处理下, Tr的干重均显著高于Wt, 且随着盐度升高, 两品系间植株干重差异增大。盐处理后, Tr植株叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量均显著高于Wt, 并能维持较高的净光合速率(P_n)和PSII最大光化学效率(F_v/F_m); 在盐处理下虽然Tr叶片和根系均较Wt积累了更多的Na⁺, 但同时也维持了更高的K⁺和K⁺/Na⁺比率, 而且叶片对K⁺选择性的运输明显高于Wt; 同时, Tr叶片MDA含量和电解质渗漏率显著低于Wt。可见, 在盐处理下转AtNHX1植株较未转基因植株维持了更高的生长量、光合色素、光合能力和叶片质膜稳定性, 说明AtNHX1的转入能够显著提高欧美107杨的耐盐性。     

土壤酸度对脂松苗木光合和叶绿素荧光的影响

脂松（Pinus resinosa）是北美东北部地区重要的造林树种之一,2004年在我国东北东部山地引种栽培初步获得成功.为扩大脂松栽培范围,采用盆栽方法研究不同土壤酸度（pH分别为4.5、5.5、6.5、7.5和8.0）对脂松苗木光合和叶绿素荧光参数的影响,确定其适生的土壤酸度范围.结果表明：土壤酸度对脂松苗木针叶叶绿素a、b和叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率(P_n)和荧光参数F_o、F_m、F_v、F_v/F_m、Φ_PSⅡ有显著影响（P<0.05）.pH 5.5处理的叶绿素含量和P_n最高,分别比pH 7.5和8.0 处理增加41%、50%和61%、88%;pH 7.5和8.0处理时最低.pH 5.5时叶绿素荧光参数F_v/F_m和Φ_PSⅡ均最高,分别比pH 7.5和8.0处理增加8%、12%和22%、35%;pH 7.5和8.0时则受到明显抑制.土壤pH值为5.5时最适宜脂松生长.     

外源Ca2+对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

用10 mmol·L^-1 CaCl₂溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1600 μmol·m^-2·s^-1）胁迫,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化,以研究外源Ca²⁺对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响.结果表明：CaCl₂溶液预处理使小麦叶片在高温强光逆境下PSⅡ反应中心发生可逆失活,有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平,暗恢复后PSⅡ反应中心活性迅速恢复,全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率恢复至对照水平,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源Ca²⁺通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,促进了PSⅡ的正常运转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤.