水分胁迫对冬小麦光合特性及产量的影响

对不同水分条件下小麦叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及光合速率的变化进行了研究．结果表明,随着胁迫的加剧．其叶绿素含量降低,且叶绿素a的含量下降比叶绿素b的含量要快。住不同水分条件下,叶片叶绿素含量及光合速率随生育进程的变化趋势基本一致．拔节期到抽穗期迅速上升,灌浆期后迅速下降,且叶绿素含量与光合速率呈显著的正相关。在水分胁迫下旗叶的T12值减少．旗叶光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(Fv／Fm)和潜在活性(Fv／Fo)降低．胁迫程度越大其值降低幅度越大,轻度胁迫与对照相比其值降低幅度小。而重度胁迫其值急剧下降,这些值的降低,导致了光合作用的潜在活力降低,影响了光合电子的传递和CO2同化的正常进行,最终导致产量降低。     

黄瓜花叶病毒2b蛋白对寄主光合速率和叶绿体结构的影响

黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)2b蛋白作为重要致病因子的角色在茄科模式植物上已为广泛描述,但其致病机理尚未廓清.从寄主叶绿体结构和光合特征的角度探索了病毒侵染过程中2b蛋白对心叶烟(Nicotiana glutinosa)的影响.首先利用PCR方法导入突变位点,构建了2b蛋白不表达的人工突变体Fny-CMV!2bpro,然后通过平行接种野生型Fny-CMV和Fny-CMV"2bpro,分析二者侵染后心叶烟的症状表现、叶绿素含量、光合速率以及叶绿体超微结构变化.结果显示:接种30天,Fny-CMV侵染的心叶烟表现重花叶、畸形和矮化症状,植株的光合速率和叶绿素含量显著降低,叶绿体形态和结构发生明显病变.但是,Fny-CMV#2bpro侵染的心叶烟植株仅表现轻微花叶或不表现明显症状,与健康对照相比,其光合速率和叶绿素含量没有显著差异,叶绿体形态和结构亦未出现明显病变.由此可见,野生型病毒侵染导致的相对低的光合速率和叶绿素含量,与2b蛋白引起的叶绿体形态和结构的破坏有一定的相关性.RNA杂交分析结果显示:2b蛋白的致病性与CMV子代RNA在寄主体内的积累量有关,不表达2b蛋白使得CMV基因组RNA1和RNA2含量显著下降,其亚基因组RNA4(编码CP蛋白)含量降低尤为显著.     

UV-B辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响

在UV-B辐照增强条件下,研究不同辐照梯度对芦苇光合特性、光合色素含量及叶绿体超微结构的影响. 结果表明: 与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且随辐照强度增大,降低程度加剧,胞间CO₂浓度升高,光合效率显著降低;与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素),且随辐照强度增大,降低程度加剧;UV-B辐射增强条件下,叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体结构变形,类囊体片层排列稀疏紊乱、膨胀甚至模糊不清,并且UV-B辐射强度越大,损伤越大,高强度UV-B辐射对叶绿体超微结构的影响大于低强度辐射.     

中华金叶榆子代苗光合特性及叶片呈色机制探讨

中华金叶榆是普通白榆的天然黄叶突变体,黄叶性状在子代中可稳定遗传,自由授粉子一代出现黄绿性状分离。该研究以中华金叶榆子代黄叶苗和绿叶苗为试验材料,从生长速率、叶片色素含量、光合特性、叶绿素荧光及叶绿体超微结构等方面对黄叶苗的光合特性和叶片呈色机制进行了探讨。结果显示:(1)黄叶苗生长缓慢,净光合速率(12.5μmol·m-2·s-1)显著低于绿叶苗(17.5μmol·m-2·s-1),而蒸腾速率、气孔导度和叶片温度显著高于绿叶苗。(2)黄叶苗和绿叶苗叶片的光合色素种类基本相同,但黄叶苗的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素4种主要色素含量始终低于绿叶苗且相对稳定,各种色素含量在生育期内不同月份略有变化,类胡萝卜素含量始终低于叶绿素含量。(3)黄叶苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)发育不完全,电子传递效率低。(4)黄叶苗叶绿体内膜系统发育紊乱,基粒垛叠失败。研究表明,中华金叶榆子代黄叶苗叶绿体内膜系统发育缺陷,基粒片层垛叠失败,进而多种色素含量大幅下降,光合系统发育不完全,致使其叶片呈现黄色、光合性能下降、植株生长缓慢。     

文心兰浅绿条纹突变体的生理生化及叶绿素荧光特性研究

以文心兰浅绿条纹突变体为材料,分析叶片光合色素含量和组成、叶绿素合成前体物质含量以及叶绿素荧光参数的变化,观察突变体叶绿体超微结构的改变,以探寻其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%。(2)突变体叶绿素生物合成受阻于胆色素原(PBG)到尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的反应步骤。(3)突变体叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜锇颗粒及囊泡较多。(4)突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著低于正常植株,但光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。研究结果说明,文心兰叶绿素生物合成受阻和叶绿体结构发育不良,导致叶绿素的含量下降,致使突变体叶片呈现浅绿条纹,光能利用率降低。     

盐胁迫对转AtNHX1基因杨树光合特性与叶绿体超微结构的影响

以欧美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的欧美107杨新品系(Tr) 幼苗为材料,研究了高低度盐胁迫对两品系幼苗光合色素含量、光合参数和叶绿体超微结构的影响,以阐明转AtNHX1基因杨树的耐盐性与其光合作用及叶绿体结构之间的关系.结果表明:(1)盐处理后,两品系叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均下降,且高盐度处理下降幅度更大;同等盐度处理下,Tr品系叶片叶绿素含量、净光合速率和气孔导度的下降幅度显著低于Wt品系,且在高盐度处理间差异更大;两品系杨树叶片P_n下降的原因在低盐处理时以气孔限制为主,而在高盐下则是气孔限制和非气孔限制共同作用的结果.(2)盐胁迫对T_r 品系叶片叶绿体超微结构的影响较轻,其在高盐下仍保持了较好的内部结构;盐胁迫Wt品系叶绿体则缩皱成球形,内部结构趋向简单,以至解体,脂质球显著增多.可见,盐胁迫导致杨树叶绿体结构破坏而引起叶绿体色素含量下降,最终降低其光合作用效率;同等盐度胁迫下,转AtNHX1基因品系叶片保持了较完整的叶绿体超微结构、更高的叶绿素含量,能维持较好的光合状态,从而表现出较高的耐盐能力.     

两种高产小麦旗叶光合功能衰退特性的比较

以高产小麦宁麦8号和9号为材料,研究了自开花期旗叶光合功能衰退和品种间的差异。结果表明:开花期后,随着穗重的增加,旗叶的比叶重、相对含水量、叶绿素含量、饱和光强下的净光合速率P_nmax、光饱和点LSP、表观量子产量AQY以及PSI、PS II和全电子传递链活性不断降低,黄熟期后下降均较显著,而叶绿素a/b、光补偿点LCP和呼吸速率R_d开花期至黄熟期间缓慢升高。和宁麦8号相比,宁麦9号叶绿素含量开始时较低,衰老后期含量较高。结论:黄熟期前,旗叶对光的利用范围较光,光合功能降低缓慢;黄熟期后,利用强光和弱光能力均下降,光合功能的衰退显著。和宁麦8号相比,高产小麦宁麦9号旗叶光合功能早衰。     

水稻温敏叶绿素突变体叶片超微结构的研究

对温敏转绿型叶绿素突变体1103S和武金4B“斑马叶”性状表达过程中叶绿素含量、叶绿体超微结构的变化进行了比较研究。结果表明,在一定条件下,叶片的失绿、复绿与叶绿素含量的下降、上升变化趋势一致;叶绿体结构在失绿区表现为严重退化,基粒和基粒片层减少,淀粉粒和嗜锇粒增多;复绿后,其叶绿体结构重建和恢复     

铁皮石斛叶色突变体的叶绿体超微结构、光合色素和叶绿素荧光特性的研究

以铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)(‘TP35’)经自然突变的白绿杂色突变体(‘TP-MA’)和太空诱变的绿黄杂色突变体(‘TP-MG’)为材料,研究不同光照强度(0、50、100μmol·m^-2·s^-1)处理后,植株叶片的叶绿体超微结构、光合色素含量以及叶绿素荧光动力学参数的变化规律,并阐明叶色突变体与正常植株光合特性的差异。结果显示,‘TP-MA’和‘TP-MG’的叶绿体形态均发生了一定程度的缺失,且叶绿体分布不均匀、无规则,基粒片层结构不完整且排列疏松,基本与其表型性状相一致。‘TP-MA’光合色素的含量和叶绿素荧光参数F v/F m、ΦPSⅡ及F v′/F m′等显著低于‘TP35’,但非光化学淬灭系数(NPQ和q P)则相对较高;‘TP-MG’的光合色素含量及叶绿素荧光参数均低于‘TP35’,但差异不显著,且对较强的光照(100μmol·m^-2·s^-1)条件具有一定的适应性。研究结果表明不同光强处理后,铁皮石斛叶色突变体的叶绿体结构和光合生理指标均发生了不同程度的变化,且对植株的叶绿素含量及荧光参数产生一定影响,过低和过高的光照强度均不利于植株的正常生长。     

水稻温敏叶绿素害变体叶片超微结构的研究

对温敏转绿型素突变体1103S和武金4B“斑马叶”性状表达过程中叶绿素含量,叶绿体超微结构的变化进行了比较研究,结果表明,在一定条件下,叶片的失绿,复绿与叶绿素含量的下降,上升变化趋势一致;叶绿体结构在失绿区表现为严重退化,基粒和基粒片层减少,淀粉粒和嗜饿粒增多,复绿后,其叶绿体结构重建和恢复。     

固沙树种梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征

对不同水分梯度下梭梭光合作用的研究发现,地下水位、土壤含水量、灌水量对梭梭的光合具有明显的影响。在1．4m、2．4m、3．4m地下水位下,梭梭的光合速率、呼吸作用、量子效率随水位的降低而降低,光补偿点随水位的降低而增大;在滴灌供水时,梭梭的光合速率较对照明显提高,且灌水量越大,梭梭的光合速率越高;半流动沙丘、丘间低地、粘土沙障固定沙丘退化梭梭的光合作用的强弱同其林地土壤水分的高低基本一致。7月,不同水分梯度下的梭梭光合作用均表现出午休现象,9月只有立地条件较差的梭梭发生光合午休,而且9月光合作用要强于7月,说明9月环境条件更有利于梭梭生长。     

Photosynthetic Capacity and Quantum Requirement of Three Secondary Mutants of Scenedesmus obliquus with Deletions in Carotenoid Biosynthesis*

Photosynthetic capacity and quantum requirement of photosynthesis were evaluated in three secondary mutants of Scenedesmus obliquus possessing specific blocks in carotenoid biosynthesis. These were derived from the mutant, C-2 A', a strain which develops chlorophyll only in the light. All strains were capable of a normal and rapid production of chlorophyll and the development of a functional photosynthetic apparatus when exposed to light. LHC-II levels in the mutants lacking the β,ε-carotenoids (strains C-2 A'-34,1 and C-2 A'-67, 3b) were considerably reduced in fully greened cells but normal in the β,β-epoxycarotenoid deficient-only strain (C-2 A'-67,1) (Bishop, 1996). The maximum photosynthetic capacity and the quantum efficiency (at λ=682nm) of photosynthesis of cells of C-2A'-34,1 and C-2 A'-67,1 showed no significant changes when compared to the original parent strain, C-2 A'. However, the quantum requirement of the strain lacking both types of carotenoids, C-2 A'-67,3b, was slightly increased. It is of particular interest that both strains lacking the β,ε-carotenoids also show a preferential loss of the oligomeric form of the LHC and its associated chlorophylls. The potential requirement of the different carotenoids in maintenance of photosynthetic efficiency in Scenedesmus is discussed.     

油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5-10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO₂响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(A_max)的季节变异和叶片氮分配相关参数对A_max的调控。结果表明,油蒿叶片A_max在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82 μmolCO₂ gN^-1 s^-1,此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,A_max有最大值29.48 μmol CO₂ m^-2s^-1,油蒿光合能力较强。在完全展叶末期,油蒿叶片氮在光合系统中的分配比例(P_p)有最小值0.21,此时叶氮分配更倾向于非光合系统,A_max较小,光合能力较弱,有利于油蒿延长叶片寿命。A_max与单位干重叶片氮含量(N_mass)、氮在捕光系统中分配比例(P_L)、氮在生物力能系统中分配比例(P_b)正相关(P<0.05),其中,P_L对A_max产生了最大的直接正向影响,氮在羧化系统中分配比例(P_c)主要通过P_b对A_max的产生了间接的正向影响,P_b对A_max季节动态的解释度最大(R²=0.49,P<0.01)。A_max与比叶重(LMA)负相关(P<0.05),即当有较高LMA时油蒿具有较低的光合速率,此时叶片光合能力较弱,叶片机械韧性较强。不同物候时期,油蒿叶片氮素分配的变化及叶片光合能力与结构性状之间的权衡关系,标志着荒漠植物对其生境的适应性调节。研究结果不但可提高荒漠灌木油蒿生态系统生产力预测的准确性,也是对植物光合适应机理认识的补充和深入。     

光合作用对光和二氧化碳响应的观测方法探讨

用便携式光合仪LI-6400观测自然条件下生长的盆栽蚕豆叶片光合作用对光和二氧化碳的响应发现：（1）用未经过光合诱导的叶片观测光合作用对光的响应会得到即使在全太阳光强下光合作用仍然不饱和的假象;（2）利用某些经验方程计算的饱和光强远低于实际观测值;（3）在观测光合作用对CO2的响应过程中,每一次CO2浓度变化都应当伴随一次光合仪的匹配步骤,否则所得结果偏差很大;（4）在不饱和光下观测光合作用对CO2的响应,会导致对叶片光合能力的低估。     

两个品种烟草叶片发育过程中几种光合参数变化的比较

比较烟草2个品种‘NC89’和‘JYH’叶片发育过程中几个光合参数变化的结果表明,烟草叶片发育过程中光合速率变化表现为上升期、高值持续期（APD）和速降期,叶绿素含量变化经历上升期、相对稳定期（RSP）和速降期。光合功能衰退过程中,核酮糖．1,5-二磷酸羧化酶（RuBPCase）活性比电子传递活性下降快。可逆衰退阶段的2个品种类囊体膜多肽组分和‘NC89’的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶加氧酶（Rubisco）大亚基基本上无变化;不可逆衰退阶段的2个品种类囊体膜多肽组分、Rubisco大小亚基均快速降解,尤其是光系统Ⅱ（PSⅡ）复合体和Rubisco小亚基。‘JYH’的叶龄为10-40d的叶中各光合参数与‘NC89’的差别不大,但‘JYH’的光合功能期短,光合功能衰退过程中光合电子传递与碳同化失衡较严重,光合功能衰退比‘NC89’早而迅速。     

光合单位的周转率与叶片光合速率的关系

利用闪光技术,测得若干高等植物叶片的光合单位为 1450～2050 Chl/CO_2。在含O_2 2％及CO_2浓度和光通量密度都饱和的条件下,测得叶片的连续光合速率为25～70μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。从上述数据及叶片叶绿素含量计算,得叶片光合单位的周转率已达80～160次/s。这样的周转速率与Emerson当初用改变闪光间暗间隔而测到的光合单位周转时间相似(即<10 ms/次,或>100次/s),从而证实了光合单位的周转与光合速率直接有关。这样的速率可称之为叶片光合的理论速率。     

光合作用光响应模型的比较

 用美国Li-Cor公司生产的Li-6400光合作用测定仪控制CO₂浓度和温度, 测量了华北平原冬小麦(Triticum aestivum)的光响应数据。分别用C₃植物光响应新模型、直角双曲线模型、非直角双曲线模型和Prado-Moraes模型拟合这些实测数据, 分析了由直角双曲线模型、非直角双曲线模型和Prado-Moraes模型拟合这些数据得到的最大净光合速率(The maximum net photosynthetic rate)远大于实测值, 而光饱和点(Light saturation point)远小于实测值的原因。结果表明, 由C₃植物光响应新模型拟合的结果与实测数据符合程度最高(R²=0.999 4和R²=0.998 7); 表观量子效率(Apparent quantum yield)不是一个理想的表示植物利用光能的指标, 建议用植物光响应曲线在光补偿点处的量子效率作为表示植物光能利用的指标。     

兴安落叶松(Larix gmelinii)光合能力及相关因子的种源差异

为认识我国北方森林的优势树种--兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)光合作用对环境变化的响应和适应特征,在其自然分布区内选择地理和气候差异显著的6个种源,采集种子并播植于其分布区南界的均一立地条件下26a后,测定针叶的光合能力及其相关因子,比较种源间差异及其随月份和冠层位置的变化.结果表明:最大净光合速率(Pmax)、表观光量子效率(AQY)、比叶重(LMA)和单位叶面积氮含量(Na)的种源差异显著(p<0.05),变化幅度分别为6.10～8.78 μmol CO2 · m-2 · s-1、0.0325～0.0427 μmol CO2 ·μmol-1photons、85.1～114.3 g · m-2和1.72～2.26 g · m-2.但是光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)和单位面积叶绿素含量(Chla)的种源差异不显著,平均值分别为61.2 μmol photons · m-2 · s-1、1093 μmol photons · m-2 · s-1、2.34 μmol CO2 · m-2 · s-1和0.12 g · m-2. Pmax、Chla、Na和LMA两两之间均呈极显著正相关(p<0.001).随树冠从下往上升高,Pmax、LCP、Na和LMA呈逐渐增高的趋势,这种垂直变化格局受种源的显著影响.除AQY之外,种源对光合能力及其相关因子的月份变化格局没有显著影响,多表现为7月低-8月高-9月低的变化格局.研究展示的兴安落叶松针叶的光合能力及其一些相关因子的种源间差异可能是其光合机构对种源地环境条件长期生理适应的结果.     

The analysis of photosynthetic performance in leaves under field conditions: A case study using Bruguiera mangroves

In this report, we analyze the photosynthetic capacity and performance of leaves under field conditions with a case study based on the mangroves Bruguiera parviflora and B. gymnorrhiza. Using a tower through a closed canopy at a field sight in North Queensland and portable infra-red gas analyzers, a large data set was collected over a period of 11 days early in the growing season. The set was used to analyze the relationship between net photosynthesis (P_net) and light, leaf temperature, stomatal conductance and intracellular CO₂ (C_i).There are three objectives of this report: (1) to determine photosynthetic potential as indicated by the in situ responses of P_net to light and stomatal conductance, (2) to determine the extent to which photosynthetic performance may be reduced from that potential, and (3) to explore the basis for and physiological significance of the reduction.The results indicate that even under harsh tropical conditions, the mangrove photosynthetic machinery is capable of operating efficiently at low light and with maximal rates of more than 15 mol CO₂ m^-2 s^-1. Though stomata were more often limiting than light, in any single measurement the average reduction of P_net from the maximum value predicted by light or conductance responses was 35%. Analysis of single leaf light and CO₂ responses indicated that photosynthetic performance was under direct photosynthetic, or non-stomatal, control at all light and conductance levels. Capacity was adjustable rapidly from a maximum value to essentially nil such that C_i varied inversely with P_net from ca. 150 L L^-1 at the highest rates of CO₂ exchange to ambient at the lowest.     

Evaluation of the Effect of Light Intensity on the Measurement of the Photosynthetic Rate in Plankton Microalgae by the Chlorophyll Fluorescence Method

The use of relative variable fluorescence (RVF) of chlorophyll, as measured in the presence of Diuron, an inhibitor of electron transfer, for the estimation of the photosynthetic activity of plankton microalgae was analyzed under a wide range of light intensities in the PAR region. Oxygen evolution rates (estimated by the method of light and dark bottles and the amperometric method), RVF, and chlorophyll a concentration were measured in parallel in natural algal cenoses and microecosystems. When the previously used regression equation, in the form A = b(F/F _d)C _chl I, where A is O₂ evolution rate (g/(m³ h), F/F _d is RVF (relative units), C _chl is chlorophyll a concentration (mg/m³), and I is light intensity (W/m²), was verified in the PAR region, we observed a nonlinear dependence of the correction coefficient b on I, which can be described by the formula b = 6.227 × 10³I. This result agrees with the hypothesis that chlorophyll a fluorescence quenching comprises photochemical (qQ) and energy (qE) components. On the basis of the energy model, we determined the upper limit b _max = 0.003 for light intensity range I< 4.4 W/m² and the lower limit b _min = 0.0003 for I = 400 W/m².