光呼吸和谷氨酰胺合成酶抑制剂对水稻冠层NH3挥发的影响

在营养液培养条件下,对两个不同氮效率基因型水稻品种扬稻6号和武育粳3号采用光呼吸抑制剂异烟肼（INH）和谷氨酰胺合成酶（GS）抑制剂蛋氨酸亚砜亚胺（MSO）处理,研究其对水稻光合速率、光呼吸速率、GS酶活性及冠层的NH。挥发速率的影响。结果发现：（1）MSO导致剑叶光合速率下降,光呼吸速率升高;INH导致光呼吸速率显著下降,同时一定程度上引起光合速率降低。（2）MSO处理显著降低了GS酶活性,相应地引起NH。挥发速率增加;INH在一定程度上导致NH。挥发速率降低。（3）扬稻6号NH。挥发速率比武育粳3号低的生理原因是光呼吸速率较低和GS酶活性较高。     

水稻剑叶生长过程中光合电子流传递分配及其与光合作用的关系

以气体交换和叶绿素荧光测定相结合的方法研究了水稻剑叶生长过程中光合电子传递分配以及与光合速率和叶绿素含量之间的关系。两种高产水稻品种‘培矮 6 4S/E3 2’和‘特三矮 2号’的剑叶总的光合电子流JF 和净光合速率Pn在移栽后 5 0～ 70d较高而相对稳定 ,在 80d后急剧下降。参与碳还原的非环式光合电子流Jc的降低比JF 和Pn早。JF 与Jc和光合速率与叶绿素含量之间存在正相关性。非环式光合电子传递分配于光呼吸的电子流的比例Jo/JF 在 5 0～ 70d和 80d后约有 3 5 %～ 5 0 %的电子流分配到光呼吸     

米瓦罐光合日变化的研究

采用LI-6400便携式光合系统研究了米瓦罐的光合日变化.结果表明,米瓦罐光合速率的日变化呈单峰曲线,上午10:00时光合速率最大,为31.5μmolCO2/(m2·s);7:00时的表观量子效率最高,为0.032 CO2/quantum;气孔导度的变化趋势与光合速率一致,10时出现最大值,为0.521 molH2O/(m2·s);11时蒸腾速率最快,为6.82mmolH2O/(m2·s);水分利用效率8时最高,为7.07μmolCO2/mmolH2O.     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

秦艽与小秦艽光合日变化的研究

运用光合作用测定系统,对野生秦艽(Gentiana macrophylla Pall．)和小秦艽(G．dahurica Fisch．)的开花期的光合特性进行研究。结果表明,2种秦艽的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化曲线都呈双峰型,有明显的光合“午休”现象。小秦艽的光合速率、蒸腾速率、气孔导度照著高于秦艽,分别高出2．7 μmolCO2·m-2·s-1、1．5 mmol·m-2·s-1和140．7 mmol．m-2·s-1而叶温则低于秦艽2．8C。相关分析表明,开花期的温度、光照对2种秦艽的光合都有一定影响,蒸腾速率、气孔导度调节光合作用,而引起2种秦艽光合速率降低的主要因素为非气孔因素。     

水稻剑叶生长过程中光合电子流传递分配及其与光合作用的关系

以气体交换和叶绿素荧光测定相结合的方法研究了水稻剑叶生长过程中光合电子传递分配以及与光合速率和叶绿素含量之间的关系 。两种高产水稻品种‘培矮64S/E32’和‘特三矮2号’的剑叶总的光合电子流JF和净光合速率Pn在移栽后50～70 d较高而相对稳定,在80 d后急剧下降。参与碳还原的非环式光合电子流Jc的降低比JF和Pn早。JF与Jc和光合速率与叶绿素含量之间存在正相关性。非环式光合电子传递分配于光呼吸的电子流的比例Jo/JF在50～70 d和80 d后约有35%～50%的电子流分配到光呼吸。     

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。     

野生稻和栽培稻的光合作用和叶绿素含量的比较研究

对三个野生稻种,即普通野生稻(Oryza sativa f. spontanea)、药用野生稻(O.officinalis)、疣粒野生稻(O. meyeriana),一个由野生稻演变为栽培稻的过渡型深水莲,五个栽培稻(O.sativa L.)地方品种(六月谷、饭萝白、矮仔占、夜花占、桂161),和三个栽培稻改良品种(包选二、珍珠矮、广陆矮)的光合作用和叶绿素含量作比较研究。结果表明,野生稻的光合作用光饱和点比栽培稻的低;前者为25000～35000lx,后者为35000～45000lx。在饱和光强下,野生稻的光合作用也比栽培稻弱,前者平均为13.0mg CO_2 dm~(-2)h~(-1),后者平均为20.6mg CO_2 dm~(-2)h~(-1)。深水莲的光合作用强度和光饱和点均大约介于野生稻和栽培稻之间。 野生稻的叶绿素含量和叶绿素a/b比亦比栽培稻低;前者平均分别为1.93mg g~(-1) FW和2.55,后者平均分别为2.83 mg g~(-1)FW和3.12。深水莲亦有较高的叶绿素含量和叶绿素a/b比。 上述这些性状,是和野生稻原来是分布在比较荫蔽的生态环境,因而具有阴生植物的光合性状,而栽培稻则比较地具有阳生植物的性状相一致的。     

不同世代水稻的光合速率、ATPase活性及ABA含量变化的比较

随着世代的增加,水稻上三叶中叶绿素含量有降低趋势,倒三叶变化较明显。‘辽粳326’剑叶中ATPase活性、ABA含量和净光合速率则随世代的增加而逐渐降低,但差异未迭显著水平,群体光合速率降低较明显,n代与n＋4代差异达显著水平。‘奥羽316’的剑叶中ATPase活性、ABA含量和光合速率随世代增加变化不明显。     

柚树(Citrus grandis)叶片光合作用对补增UV-B辐射的响应

生长在人工光照 4 0 0μmol m- 2 s- 1 下的柚树幼树光合速率的最大值为 1 0 .2± 0 .5μmol m- 2 s- 1 ;而补增UV-B辐射 ( 3.8-4 .2μW cm- 2 ,2 4 5～ 2 97nm,4 5d)的叶片则为 6.4± 0 .8μmol m- 2 s- 1 ,较对照植株降低37.2 %。对照植物的表观量子产率 (固定 mol CO2 mol- 1量子 )为 0 .0 75± 0 .0 1 2 ,而经 UV-B辐射处理植株则为0 .0 4 1± 0 .0 0 8,明显较对照植株低。UV-B辐射处理使植株叶片的光呼吸和不包括光呼吸的 CO2 补偿点增高。对照植株叶片的最大值的 CO2 羧化速率 (μmol m- 2 s- 1 )为 57.1± 1 .5μmol m- 2 s- 1 ,较 UV-B辐射处理的高30 .9% ,而 UV-B辐射处理的植株的光合电子传递速率较对照低 30 %。同时 UV-B辐射植株叶片有较低的光能转化效率 ,其较对照低 39.1 % ,叶片亦含有较低的叶绿素含量。结果表明 ,UV-B辐射明显抑制叶片光合羧化速率和光合电子传递速率 ,UV-B辐射可能抑制包括 Rubisco羧化作用在内的多个光合生理过程 ,降低叶片光合速率。柚树叶片对 UV-B辐射敏感 ,选育抗 UV-B辐射的柚树品种势在必行。     

杂种小麦及亲本旗叶老化过程中RubisCO特性的研究

小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）旗叶的ＲｕＢＰｃａｓｅ活性、含量及ＲｕＢＰｏａｓｅ活性在旗叶全展或全展后１０ｄ达最大值,以后逐渐下降。与亲本相比,供试杂种小麦“麦优４号”在旗叶一生中尤其老化后期上述参数皆表现明显的杂种优势。旗叶ＲｕＢＰｃａｓｅ比活性在叶绿素缓降期保持平稳,在叶绿素速降期逐渐下降。供试杂种小麦较亲本具有较高的ＲｕＢＰ羧化酶和加氧酶活性,表明杂种小麦不仅具有较强的光合羧化作用,而且叶片光合作用过程中的光呼吸也较强。结果与旗叶ＲｕｂｉｓＣＯ亲合ＣＯ２和Ｏ２的动力学常数的测定结果相符。     

Studies on RubisCO Characteristics During Flag Leaf Aging in Hybrid Wheat and Its Parent

The RuBPcase content and activity, and the RuBPoase activity of the flag leaf of wheat (Triticum aestivum L.) reached the highest values at leaf full expansion or at the 10th day after leaf full expansion, then gradually reduced. There was evident of heterosis on the above mentioned parameters during life span of the flag leaf especially the late phase of leaf aging in the tested hybrid wheat as compared with those in its parents. The RuBPcase specific activity of the flag leaf changed slightly during the relatively steady phase of the chlorophyll content, then gradually decreased during the sharp fall phase of the chlorophyll content. Both RuBPcase and RuBPoase activity in the tested hybrid wheat were higher than in its parents, showing that hybrid wheat had higher photosynthetic carboxylation function, accompanied with photorespiration. All these results were in accordance with the measurements of kinetic constants Km (CO2) and Km (O2) of the RubisCO of flag leaf.     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度(正常:400 μmol.mol-1;高:760 μmol·mol-1)、2个氮素水平(0和200 mg·kg-1土)的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率(Pn)-胞间CO2浓度(C1)响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO2浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明:与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心最大量子产额(Fv'/Fm')、PSⅡ反应中心的开放比例(qr)和PSⅡ反应中心实际光化学效率(φPSⅡ)在大气CO2浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低,但PSⅡ总电子传递速率(JF)无明显增加;不施氮处理的Fv'/Fm'、φPSⅡ和NPQ在高大气CO2浓度下显著降低,尽管Fv/Fm和qp无明显变化,JF仍显著下降.施氮后小麦叶片JF增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(Jc)明显升高.大气CO2浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J0)、Rubisco氧化速率(V0)、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比(J0/Jc)和Rubisco氧化/羧化比(V0/Vc)降低,但使Jc和Rubisco羧化速率(Vc)增加.因此,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,Pn显著升高.     

水稻剑叶取向对其光合功能的影响

水稻的水平剑叶净光合速率 (Pn)和羧化效率(CE)显著高于直立剑叶 ,其胞间CO2 浓度 (Ci)显著低于直立剑叶 ,但两者的气孔导度 (Gs)没有明显差别。这表明剑叶取向对水稻叶片的光合能力有重要影响。水平剑叶的高Pn可能同其RuBP羧化酶含量和活性高有关。这可能是水平叶生长期间吸收光量较多的结果。     

超高产杂交稻‘华安3号’冠层不同衰老程度叶片的光合功能

 较系统地研究了抽穗期超高产杂交稻‘华安3号’（`X075’×`紫恢100’）冠层顶部5片叶片的光合功能。结果表明,‘华安3号’剑叶的光系统Ⅱ（PSＩＩ）光化学最大效率(Fv/Fm)、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（Fv′/Fm′）、PSⅡ电子传递量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）、表观电子传递效率（ETR）、光合色素尤其是叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）中的新黄素、黄体素和β-胡萝卜素（β-Car）的含量等均优于其下的各叶,而PSⅡ的激发压力（1-qP）低于其它叶片。经对叶片低温（77K）荧光发射光谱的Gaussian解析,与其它各叶片相比,剑叶PSⅡ核心天线复合物CP47和光系统Ⅰ（PSⅠ）的含量较高,而非活性的PSⅡ捕光色素蛋白复合体（LHCⅡ）聚集态含量较少。研究证明：1）水稻在决定籽粒产量的生育后期,其干物质的积累主要是由冠层最上面的3片叶的光合作用所提供;2）在叶片衰老过程中,光合反应中心的衰老早于天线系统;3）杂交稻的光保护途径之一,可能在于光抑制条件下通过增加PSⅠ含量及其对光能的吸收并刺激环式电子传递高速运转,从而对光合器起保护作用;4）水稻叶片在衰老过程中,可能通过部分Chl b还原为Chl a,以降低LHCⅡ的含量,从而减少对光能的捕获,达到降低光抑制的伤害。     

长期施肥对水稻光合特性及水分利用效率的影响

在实施了27年的长期田间定位试验区,研究了长期不同施肥对红壤区水稻光合特性及水分利用效率的影响.结果表明:在不施肥(CK)、无机肥(N、NP、NPK)、有机肥(猪粪+紫云英绿肥,M)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施提高水稻各生育期剑叶叶绿素含量、净光合作用速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和水稻产量,降低水稻剑叶胞间CO_2浓度;水稻剑叶叶绿素含量、净光合作用速率、气孔导度、蒸腾速率随发育阶段演进而减小,孕穗期>齐穗期>乳熟期,而胞间CO_2浓度相反;水分利用效率以齐穗期为最大;水稻发育阶段叶绿素含量、净光合速率和水稻产量之间均呈显著正相关;长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施更有利于红壤区水稻的生长发育、产量和水分利用效率的提高.

Abstract：

A field experiment has being conducted for 27 years in Jinxian County, Institute of Red Soil in Jiangxi Province (116°20'24" E, 28°15'30" N) to study the effects of fertilization on the rice photosynthetic traits and water use efficiency. Four treatments were installed,i. e., no fertilization (CK), chemical fertilization (N, NP, NPK), organic fertilization (M), and chemi-cal and organic fertilization (NPKM). Long-term fertilization, especially treatment NPKM, in- creased the flag leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpi-ration rate, and water use efficiency of rice at its all growth stages and the rice yield, and de-creased the flag leaf intercellular CO_2 concentration. With the growth of rice, the chlorophyll content, net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate decreased, but the intercellular CO_2 concentration increased. The water use efficiency was the greatest at full-head-ing stage. There were significant positive correlations between the chlorophyll content and net photosynthetic rate at various growth stages and the rice yield, Long-term fertilization, especially the combined chemical and organic fertilization, was favorable to the rice growth and develop-ment, water use efficiency, and yield production in red soil region.     

The anti-photooxidation of anthocyanins-rich leaves of a purple rice cultivar

In the leaf of rice (Oryza sativa L.) cultivar Yunnan purple rice,the anthocyanins with an obvious absorption peak at 530nm were distributed in the cells of upper and lower epidermis,bulliform tissue and bristle. The maximal photosynthetic oxygen evolution rate and chlorophyll content in flag leaves were 28% and 23%,respectively,more than the common green leaf rice cultivar Chijiaoru-anzhan. Higher chlorophyll content is probably one of the physiological adaptations for enhancing light harvesting capacity of the antenna in photosystems in this cyanic leaves species. Upon the photooxidation of leaf segments mediated by methyl viologen in weak light for 3 days,the distinct bleaching of anthocyanins in purple rice was associated with the reduction of scavenging ability to DPPH· free radical ability and the increase in membrane leakage rate. But almost no changes in contents of flavonoids and total phenolics were observed. Chlorophyll fluorescence parameters Fv/Fo,qP and φPSⅡ decreased with the increase in NPQ and DES of xanthophylls cycle after photooxidation treatment. Green rice leaves showed more decrease in DPPH· scavenging rate and more increase in cell membrane leakage rate but showed a trace of anthocyanins during photooxidation. It is sug-gested that anthocyanin may be a beneficial and primary antioxidant in sun cyanic rice leaves against oxidative stress induced by environmental adversity. And photooxidation could induce different changing patterns of anthocyanins between the tested purple and green rice leaves.     

The anti-photooxidation of anthocyanins-rich leaves of a purple rice cultivar

In the leaf of rice (Oryza sativa L.) cultivar Yunnan purple rice, the anthocyanins with an obvious absorption peak at 530nm were distributed in the cells of upper and lower epidermis, bulliform tissue and bristle. The maximal photosynthetic oxygen evolution rate and chlorophyll content in flag leaves were 28% and 23%, respectively, more than the common green leaf rice cultivar Chijiaoruanzhan. Higher chlorophyll content is probably one of the physiological adaptations for enhancing light harvesting capacity of the antenna in photosystems in this cyanic leaves species. Upon the photooxidation of leaf segments mediated by methyl viologen in weak light for 3 days, the distinct bleaching of anthocyanins in purple rice was associated with the reduction of scavenging ability to DPPH · free radical ability and the increase in membrane leakage rate. But almost no changes in contents of flavonoids and total phenolics were observed. Chlorophyll fluorescence parameters Fv/Fo, qP and ϕ_PSII decreased with the increase in NPQ and DES of xanthophylls cycle after photooxidation treatment. Green rice leaves showed more decrease in DPPH · scavenging rate and more increase in cell membrane leakage rate but showed a trace of anthocyanins during photooxidation. It is suggested that anthocyanin may be a beneficial and primary antioxidant in sun cyanic rice leaves against oxidative stress induced by environmental adversity. And photooxidation could induce different changing patterns of anthocyanins between the tested purple and green rice leaves.     

胡杨不同叶形光合特性、水分利用效率及其对加富CO2的响应

 胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶形多变化,大致归纳为杨树叶（卵圆形叶）和柳树叶（披针形叶）两大类。在内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区,选择成年树同时具有卵圆形叶和披针形叶的标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较了其光合特征、水分利用效率及对CO2加富的响应。结果表明：在目前大气CO2浓度下,当光强为1 000 μmol·m－2·s－1时,卵圆形叶（成年树主要叶片）（A）和披针形叶（成年树下部萌条叶片）(B)的净光合速率（Pn）分别为16.40 μmol CO2·m－2·s－1和9.38 μmol CO2·m－2·s－1;水分利用效率（WUE）分别为1.52 mmol CO2·mol－1 H2O和1.18 mmol CO2·mol－1 H2O;A的光饱和点和补偿点分别为1 600 μmol·m－2·s－1和79 μmol·m－2·s－1,B的相对应值则为1 500 μmol·m m－2·s－1和168 μmol·m－2·s－1。当CO2浓度加富到450 μmol·mol－1时,A的光饱和点升高了150 μmol·m－2·s－1,光补偿点降低了36 μmol·m－2·s－1;而B的光饱和点降低了272 μmol·m－2·s－1,光补偿点则升高了32 μmol·m－2·s－1。这表明,柳树叶的光合效率较低,以维持生长为主;随着树体长大,柳树叶难以维系其生长,出现杨树叶,杨树叶更能耐大气干旱,光合效率高,通过积累光合产物,使胡杨在极端逆境下得以生存并能达到较高的生长量,这就是胡杨从幼苗到成年树叶形变化的原因。随着CO2加富,两种叶片表现出截然相反的响应,柳树叶的光合时间缩短,光能利用率减小;而杨树叶的光合时间延长,光能利用率提高。如果地下水位下降,近地层空气变干燥,或随着大气CO2浓度升高,气候变暖,柳树叶可能会逐渐减少以至消失。