不同抗旱性小麦快速叶绿素荧光诱导动力学曲线对干旱及复水的响应

以抗旱性不同的4个小麦(Triticum aestivum)品种为材料,利用室内水培的方法,系统研究了正常、轻度干旱、重度干旱及旱后复水对小麦苗期干物质量及叶绿素荧光参数的影响。研究结果表明:干旱胁迫下各小麦品种干物质量均明显降低,且4个小麦品种在不同干旱条件下抗旱性均表现为‘晋麦47’‘洛麦26’‘洛麦23’‘郑引1号’;干旱胁迫使叶绿素荧光诱导动力学(OJIP)曲线发生变化,最小荧光强度(F_o)值呈增加趋势,且‘郑引1号’重度干旱组与对照组存在明显差异;随着4个小麦品种抗旱性强弱和干旱程度的增加,叶绿素荧光诱导曲线初始斜率(M_o)、在J点的相对可变荧光强度(V_j)、在I点的相对可变荧光强度(V_i)值均呈递增趋势,最大光合效率(φ_(Po))、用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))和反应中心捕获的激子将电子传递到初级醌受体以后其他电子受体的概率(ψ_o)值均呈递减趋势;不同品种小麦光合性能指数(PI_(ABS))在干旱胁迫下比最大光化学效率(F_v/F_m)更为灵敏;干旱胁迫解除后,抗旱性强的品种和中等抗旱小麦品种光合机构还可恢复,而抗旱性弱的‘郑引1号’在重度干旱下受到不可逆的伤害;干旱敏感系数与叶绿素荧光参数单位面积电子传递的量子产额(ET_o/CS)和单位面积热耗散(DI_o/CS)的相关性达到显著水平。因此,可以根据PI_(ABS)、ET_o/CS和DI_o/CS参数的变化来鉴定小麦的抗旱性。     

干旱胁迫对银杏叶片光合系统Ⅱ荧光特性的影响

为了探讨银杏叶片在长期干旱胁迫下光合性能的变化,采用盆栽控水法对银杏幼苗进行干旱处理,并分别在处理后第0、20、30、40、50天,对荧光动力学曲线和荧光参数进行了测定和JIP-test分析.结果表明:随着干旱的加剧,叶片叶绿素含量逐渐递减.由于干旱导致银杏叶片的光合系统Ⅱ(PSⅡ)结构破坏和稳固性减弱,其荧光动力学曲线出现了K相和L相的升高,在干旱处理40 d后升高加剧.PSⅡ结构的变化导致了一系列荧光参数的变化,初始荧光F0逐渐升高,最大荧光Fm逐渐降低;代表单位反应中心活性的参数ABS/RC、ET0/RC、TR0/RC逐渐升高;单位面积捕获的光能TR0/CS0高于对照,单位面积用于电子传递的光能ET0/ CS0后期下降;表示受体侧电子传递活性的参数Sm、Ψ0、(φ)E0逐渐下降,M0、VJ、VI逐渐升高;表示热耗散的参数DI0/RC、DI0/CS0随干旱时间延长而急剧升高;活性反应中心数目RC/CS0减少;代表PSⅡ光合效率的参数Fv/Fm、PIabs逐渐下降;代表PSⅡ供体侧活性的参数Wk随干旱时间延长而逐渐升高,OEC逐渐减少.干旱胁迫导致银杏叶片PSⅡ反应中心失活,能流分配失衡,电子传递受阻,PSⅡ放氧复合体失活和PSⅡ稳固性减弱,从而破坏PSⅡ光合功能.而反应中心失活和受体侧电子QA-的累积是造成PSⅡ电子传递活性减弱的主要原因.干旱条件下,银杏PSⅡ的PIabs比Fv/Fm对干旱的反应更灵敏,可作为银杏叶片受到伤害的指标.     

24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以辣椒品种“超辣九号”为试材,采用15%的PEG6000模拟干旱,研究了0.1μmol·L^-1外源24-表油菜素内酯(EBR)处理对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:干旱胁迫降低了辣椒叶片的光化学效率和光合性能,导致干旱光抑制的发生。干旱胁迫既损伤了辣椒叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC),同时也对PSⅡ反应中心和受体侧造成伤害,阻碍了光合电子传递;干旱胁迫还导致单位叶面积有活性反应中心数目(RC/CS)的下降,并降低了单位叶面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),同时诱导了单位叶面积热耗散(DIo/CS)的增加。这说明辣椒遭受干旱胁迫后启动了相应的防御机制,一方面通过PSⅡ的可逆失活减少光能吸收与传递,另一方面通过促进热耗散减少过剩激发能的积累。EBR处理改善了干旱胁迫下辣椒叶片PSⅡ受体侧的电子传递,缓解了单位叶面积有活性反应中心数目的减少,优化了光合电子传递的进行,并维持相对较高的热耗散能力,从而减轻了干旱光抑制程度,对干旱胁迫下辣椒叶片光合机构和光合性能起到保护作用。     

喀斯特干旱环境对青冈栎叶片生长及叶绿素荧光动力学参数的影响

为了探讨喀斯特植被恢复树种青冈栎对干旱环境的适应机制,以当年生青冈栎实生幼苗为材料进行盆栽控水试验,设置正常浇水(-0.1 MPa,对照)、轻度干旱(-0.5 MPa)、中度干旱(-0.9 MPa)和重度干旱(-1.5 MPa)胁迫处理,研究持续干旱处理(15、30、45、60和90天)对其幼苗叶片生长及叶绿素荧光参数的影响.结果表明: 随着干旱胁迫强度的加剧, 叶片的单叶面积、健康叶片数量、叶片含水率、总叶绿素、类胡萝卜素、最大荧光、最大光化学量子产量和潜在光化学效率均显著下降,而枯叶数量和初始荧光显著增加.这些参数在轻度干旱胁迫处理和对照之间均无显著差异.在轻度干旱胁迫处理下,青冈栎幼苗叶片PSⅡ单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获用于还原q_A的能量(TR_o/RC)、单位面积内有活性的反应中心数目(RC/CS)、单位面积捕获的光能(TR_o/CS)和单位面积内用于电子传递的光能(ET_o/CS)均与对照无显著差异,其中RC/CS总是略高于对照,TR_o/CS和ET_o/CS均在第45天达到峰值,分别为606.12和440.78;而中度和重度干旱胁迫处理叶片的ABS/RC、TR_o/RC、ET_o/RC、DIR_o/RC、RC/CS、TR_o/CS和ET_o/CS均低于对照,且随干旱胁迫时间的延长,重度干旱胁迫处理下降更显著.随干旱胁迫的加剧和时间的延长,叶片最大量子效率、其他电子受体的概率和电子传递的量子比率均下降,而用于热耗散的量子比率增加.轻度干旱胁迫下青冈栎幼苗表现出较强的适应性,中度干旱胁迫引起部分叶绿素荧光参数和光合色素指标下降,导致幼苗生长缓慢,而重度干旱则对幼苗生长的影响较为严重,但幼苗未出现死亡现象.因此,青冈栎幼苗有较强的干旱忍受能力,适合在喀斯特地区植被恢复重建和造林工程中应用.     

不同土壤水分条件下焕镛木幼苗的生理生态特性

在不同的土壤水分条件下 (土壤含水量分别为 2 0 1%、14 3%和 13 2 % ) ,比较研究濒危物种焕镛木幼苗的生理生态特性 ;测定了焕镛木叶片的净光合速率 (A)、气孔导度 (gs)、内在水分利用率效率 (WUE)、比叶面积 (SLA)及叶片的光合作用 光响应曲线。结果表明 :随着土壤含水量的增加叶片的净光合速率和气孔导度相应增高 ,生长在最高土壤含水量下的植株 ,日平均光合速率、气孔导度分别为 8 5 5± 4 32 μmol·m-2 ·s-1和 81 5 7± 8 4 1μmol·m-2 ·s-1,分别比生长在最低土壤含水量下的植株高 2 5 6 1%和 17 6 8% ;另一方面 ,水分利用效率、比叶面积随土壤含水量的降低而趋于增加 ,土壤含水量最低时 ,植株的日平均水分利用率、比别增加0 2 8%和 15 87% ,其中 ,水分利用效率的变幅较小 ;光饱和点随着土壤含水量的增加而增高。较高的土壤湿度有利于焕镛木的生长。     

亚热带森林演替树种叶片气孔导度对环境水分的水力响应

利用LI-1600稳态气孔计和PMS压力室,在田间测定了群落演替早期强阳生性树种桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)和三叉苦(Evodia lepta)、偏中性的阳生性树种荷木(Schima superba)、群落演替后期的耐荫树种鸭脚木(Schefllera octophylla)和九节(Psychotrie rubra)的叶片气孔导度(gs)和叶片水势(ΨL),研究不同演替阶段树种的气孔导度对环境水分的响应.结果表明,早上叶片有较高的ΨL,随着时间推移ΨL逐渐降低,与此同时比叶水力导度(KL)随ΨL降低而下降,桃金娘、三叉苦、荷木、鸭脚木和九节水力导度初始最低值时的ΨL分别为-1.6、-1.42、-1.30、-0.9MPa和-1.05MPa.随着ΨL降低,田间测定的gs开始从上午的较低值上升至约中午时的最大值,随后开始降低,此时的ΨL分别为-1.58、-1.52、-1.35、-1.02MPa和-1.0MPa.不同植物种类有不同的KL初始最低值的ΨL和gs达到最大值的ΨL.但不论何种供试树种,KL最低值时的ΨL与gs开始从最大值下降时的ΨL相近;显示KL与gs在动态变化中存在协调关系.树种间的gs和KL对ΨL的不同响应显示桃金娘和三叉苦的KL最低值时和gs开始下降时的ΨL均较鸭脚木和九节对应的ΨL低(p<0.05),意味着演替早期树种能在较强水分胁迫下保持较高的气孔导度.这一水力特性保证树种在水分胁迫下维持叶片的光合速率,有利于其在群落中的生长和优势地位的维护,而演替后期树种在较高ΨL下气孔关闭,降低了光合速率.全球变暖和环境进一步干旱可能成为限制亚热带森林植物群落的正向演替进程的潜在因素之一.     

种衣剂对低温下棉花幼苗光合特性的影响

为研究种衣剂对低温下棉花幼苗光合特性的影响,以"新陆早57号"为材料,采用室内盆栽培养法,温度设置为10℃和18℃,胁迫时间为0、1、2、3d,分别从光合色素、光合气体交换参数以及叶绿素荧光动力学三方面探讨种衣剂对棉花幼苗低温伤害的缓解作用。结果表明:(1)与未包衣棉苗相比,种衣剂可提高低温胁迫下棉花幼苗的叶绿素a、b及类胡萝卜素含量,但在常温下种衣剂对棉苗的光合色素含量均无显著影响。(2)与未包衣棉苗相比,包衣棉苗在10℃和18℃处理3d后,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)分别依次提高33.71%、52.00%、96.63%和38.57%、55.17%、103.42%,胞间二氧化碳浓度(C_i)分别降低了15.15%、11.12%。(3)与未包衣棉苗相比,包衣棉苗在10℃和18℃处理3d后,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)分别增加了0.41%、1.56%,捕获用于还原Q_A的能量(TR_o/RC)和捕获用于电子传递的能量(ET_o/RC)分别增加了2.97%、0.47%和4.27%、1.67%,反应中心用于电子传递的激子与用来推动Q_A还原激子的比率(ψ_o)分别增加了0.18%、2.16%,吸收的光能用于电子传递的量子产额(Φ_(Eo))和性能指数(PI_(ABS))分别增加了2.25%、2.42%和19.32%、5.94%。研究认为,种衣剂包衣处理可以提高低温下棉花幼苗的光合色素含量、调节气孔开度,增强CO_2的固定能力和利用率,提高光合吸收及捕获的能量,并诱导光合能量合理分配,维持光合器官对光能的吸收、捕获、转化状况,从而减轻低温胁迫带来的伤害。     

辽东楤木光合和蒸腾作用对光照和土壤水分的响应过程

应用CIRAS-2型便携式光合作用系统,测定了不同土壤含水量下辽东楤木光合作用与蒸腾作用的光响应过程,探讨了辽东楤木对光照环境和土壤水分的适应性.结果表明:辽东楤木的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和叶片水分利用效率(WUE)对光量子通量密度(PFD)的响应过程不同;在强光范围内(PFD 800～1 800 μmol·m^-2·s^-1),随着光强增加,辽东楤木的P_n变化较小,而T_r逐渐减小,WUE明显提高.辽东楤木的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别在800和30 μmol·m^-2·s^-1左右,且受土壤含水量变化的影响较小;但其光合量子效率(Ф)和暗呼吸速率(R_d)受土壤含水量变化的影响较大.辽东楤木的P_n和WUE对土壤含水量的变化有明显的阈值响应,其高效用水的土壤相对含水量(RWC)在44％～79％;在此范围内,辽东楤木能同时获得较高的光合速率和水分利用效率.     

低养分基质下沙地柏和樟子松苗木对遮荫的响应

为了研究遮荫对贫瘠土壤上生长的植物存活率、相对生长率(RGR)、生物量分配模式及光合特性的影响,本文以耐荫的沙地柏和不耐荫的樟子松苗木为试材,进行全光和不同遮荫处理(35%、65%和95%),遮荫处理时间为2个生长季。结果表明,随着光照强度减弱,沙地柏的存活率和生长量没有明显变化,总生物量和RGR均呈先上升后下降的趋势,且RGR指标均为正值,茎根比显著提高;而樟子松存活率和生长量显著降低,总生物量和RGR一直呈下降趋势,且95%遮荫率下RGR为负值,茎根比显著降低。沙地柏的最大光化学效率(Fv/Fm)对遮荫更加敏感,在35%遮荫率下就显著增加,而樟子松在65%遮荫率时才开始显著增加。JIP-测定进一步表明,遮荫下沙地柏标准化荧光值(Vt)从O相到接近P相的过程中均明显低于全光照(CK),电子越过QA的能量占反应中心捕获能量的比例(ψo)、用于电子传递的量子比率(ψEo)均提高,且质体醌库(Sm)变大,质体醌库还原速率(Sm/Tfm)提高、初级醌受体被还原的次数(N)增多,单位激发态面积用于电子传递的能量(ET_o/CS_o)增加、反应中心数目(RC/CS_o)增多,单位反应中心电子传递的能量(ET_o/RC)增加,同时单位激发态面积(DIo/CS_o)和单位反应中心(DIo/RC)的热耗散的能量均降低,最终导致其性能指数(PIABS,PICS_o,PICSm)明显高于全光照。遮荫下樟子松标准化荧光值从O相到接近P相的过程中均明显高于CK,除热耗散指标外以上这些荧光参数与CK没有明显差异,甚至更低,而DIo/RC指标保持不变,最终导致其性能指数(PIABS,PICS_o,PICSm)与CK没有明显差异。以上结果暗示,沙地柏在较低的光强下能维持较高的生长量,通过维持正向碳平衡保持了较高的存活率,增加了地上生物量的比例,提高了光反应阶段电子传递的能量水平;而樟子松碳收支失衡导致了较低的存活率,地上生物量比例下降,电子传递的能量水平降低。     

2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性的影响北大核心CSCD

以黄瓜品种’新春4号’为试验材料,研究了在中度盐胁迫(50 mmol/L NaCl)条件下,外源喷施0.01 mg/L 2,4-表油菜素内酯(EBL)和24μmol/L油菜素内酯抑制剂(BZR)处理对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)及相关荧光参数的影响,探讨EBL缓解黄瓜幼苗中度盐胁迫伤害的光合生理机制。结果表明:(1)盐胁迫导致黄瓜幼苗叶片净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))下降,胞间CO_(2)浓度(C_(i))增加,初始荧光(F_(o))、最大荧光(F_(m))下降,OJIP曲线中J点、I点显著增加,降低了黄瓜幼苗叶片光合性能,且对PSⅡ受体侧的伤害大于供体侧,表现为PSⅡ反应中心损伤,光合电子从Q_(A)向Q_(B)的传递效率降低,电子传递受阻。(2)在50 mmol/L NaCl处理下,外源喷施0.01 mg/L EBL可显著提升NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片P_(n)、G_(s)、T_(r)、光合性能(PI_(ABS)),降低C_(i),显著增加单位面积内吸收(ABS/CS_(m))、捕获(TR_(o)/CS_(m))、用于电子传递(ET_(o)/CS_(m))的光能以及有活性反应中心的数目(RC/CS_(m))。(3)与NaCl+EBL处理相比,NaCl+EBL+BZR处理后黄瓜幼苗叶片光合性能进一步降低,证明EBL对黄瓜幼苗盐胁迫引起的PSⅡ伤害有缓解作用。研究发现,外源喷施适量2,4-表油菜素内酯能有效缓解黄瓜幼苗叶片在盐胁迫条件下受到的光合电子传递链中(PSⅡ)受体侧的伤害,增加电子从Q_(A)向Q_(B)传递的效率,从而显著改善盐胁迫下黄瓜幼苗叶片的光合性能。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.