温度升高对高光强环境下蛋白核小球藻(Chlolorella pyrenoidosa)光能利用和生长的阻抑效应

以蛋白核小球藻（Cholorella pyrenoidosa）为实验材料,研究了温度变化对不同光照水平下蛋白核小球藻的光能利用和生长的影响,以明确光照强度对微藻的光能利用和生长的影响是否因温度不同而发生变化。实验中共设置了3个光照强度水平（50,150,300μmol·m^-2s^-1）和2个温度水平（15℃,25℃）。实验结果表明,不同光照水平下小球藻叶绿素荧光的非光化学淬灭（NPQ）大小与温度有关,光照强度为150,300μmol·m^-2s^-1时,温度升高使小球藻叶绿素荧光NPQ提高,并且光照强度越高小球藻叶绿素荧光NPQ增大越多,50μmol·m^-2s^-1光照强度下温度升高对叶绿素荧光NPQ没有影响。实验发现,25℃培养温度下小球藻的光合电子传递速率（ETR）随光照强度增高而上升的速率要低于15℃时小球藻ETR上升的速率;随着光照强度增高,温度升高使小球藻ETR降低程度增大。实验结果还表明,15℃时小球藻培养液叶绿素a浓度随光照强度升高而增高,300μmol·m^-2s^-1培养光强下具有最高的叶绿素a浓度。但在25℃时,光照强度升高叶绿素a浓度并不一定增高,300μmol·m^-2s^-1光照强度下的叶绿素a浓度比150μmol·m^-2s^-1光照强度下要低。本研究表明,温度升高增大了高光照水平下蛋白核小球藻对光能的热耗散,使光照增强对小球藻生长的促进作用减弱。由于温度升高对小球藻光能利用和生长的阻抑作用,小球藻生长的适宜光照水平因温度升高而降低。     

不同光照强度和湿度以钗石斛生长的影响

为了系统地研究不同光照强度下湿度以金钗石斛（Dendrobium nobile)生长的影响,在金钗石斛分蘖期,于80μmol.m^-2.s^-1、160μmol.m^-2.s^-1、320μmol.m^-2.s^-1、640μmol.m^-2.s^-1的不同光强下,各设置5个温度（15℃、20℃、30℃、35℃）梯度对石斛进行处理。结果表明：石斛的生长与代谢随温度由低到高,表现出弱－强－弱的变化规律℃;80μmol.m^-2.s^-1与640μmol.m^-2.s^-1的中、强光照下,25℃处理石斛的生长优势尤为明显;不同光强下,石斛鲜重的大多以25℃处理更快,繁殖力则以20℃和25℃处理较高;各光强下的MDA含量随温度升高而先降后升,且均以25℃最低;可溶性蛋白质、可溶性总糖及叶绿互含量则表现出随温度由低到高而先增后减的趋势,其含量最高点均出现在25℃左右;净光合速率和叶绿素含量随光强和温度的变化趋势基本一致;各种光强下的暗呼吸速率均随温度升高而增大。因此,在不同的光照条件下,石斛生长的适宜温度均在25℃左右。光温处理引起石斛生理生化过程明显的相应变化表现出：高温和弱光照条件有利于石斛的株高增长,但不利于产量和质量提高;石斛的生长与MDA含量呈显著负相关（r80=-0.9082、r160=0.8892、r320=-0.8075、r640=-0.8586),与可溶性糖含量一定正相关（r80=-0.7673、r160=0.8892、r320=0.8179、r640=0.9278）,并且石斛的生长与可溶性蛋白含量、叶绿素含量、光合速率之间的变化趋势基本一致。     

土壤水分对金矮生苹果光合速率的影响

通过对 7年生田间和 2年生盆栽金矮生苹果 ( Maluspumila CV.goldspur)进行不同土壤水分和光照条件下叶片光合速率测定研究 ,结果表明 ,光合速率 ( Pn)与光照强度 ( PAR)和土壤水分 ( SWC)之间存在着密切的关系。当林木供水充足 ,即 SWC( >1 5 % )达到田间持水量 ( FC)的 75 %以上时 ,Pn的光响应曲线为直角双曲线 ,但 SWC低于这一水平时 ,Pn的光响应曲线则为二次抛物线 ,表现出不同程度的光抑制 ,水分胁迫越严重 ,出现光抑制越早。弱光下 ( PAR<5 0 0 μmol· s- 1· m- 2 ) ,光合速率最大值 Pmax出现在 SWC比较低的范围内 ( 70 %～ 75 % FC) ,如果 SWC继续增大时 ,Pn反而下降 ;随着光强的增大 ,Pmax出现的 SWC水平随之提高。金矮生苹果 Pn的日变化规律在不同 SWC下并不相同 ,水分胁迫存在时 ,Pn的日变化表现出“午休”现象 ,水分胁迫越严重 ,“午休”时间越长 ;水分供应充足时 ,Pn从 1 0∶ 0 0的最大值直线下降 ,下午不再回升。轻度水分胁迫时 ,Pn日平均值接近或达到最大值 ;随着 SWC的提高 Pn日平均值反而有下降趋势。在正常光照条件下 (日均值 80 0～ 1 0 0 0μmol· s- 1· m- 2 ) ,当林木处于严重水分胁迫 ,即 SWC低于 FC的 5 5 %时 ,Pn随土壤水分的增加直线上升 ;当土壤水分供应充足 ( SWC>75 % F     

城市绿地冠层导度季节变化及其环境调控

冠层导度(canopy conductance,gc)是生态系统对环境响应的敏感性指标,探讨冠层导度对环境因素的响应模式对了解生态系统生产力的变化模式至关重要。城市绿地作为人为设计的复合生态系统,其冠层导度变化规律及其对环境因子的响应亟待明确。基于涡度相关方法,本研究调查了北京奥林匹克森林公园2012-2016年连续5年的冠层导度的季节动态变化及其对空气温度(Ta)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)以及土壤含水量(VWC)等环境因子的响应,利用统计回归方法分析了环境因子对冠层导度的影响,最后分析了冠层导度对总生态系统生产力(GEP)的影响。结果表明:2012-2016年的冠层导度依次为3.97、3.28、2.13、3.95和5.07 mm·s^-1,5年平均值为3.69±1.99 mm·s^-1;季节变化表现为从4月开始逐渐升高,在7、8月达到最大值后逐渐降低;在季节尺度上,VWC和Ta是影响冠层导度的主要环境因子,冠层导度随它们的增加而增大;而PAR和VPD对冠层导度的影响存在年际间的差异;5年间,GEP随着冠层导度的升高显著增大;城市绿地中,季节尺度上土壤水分的增加和气温的升高显著增加冠层导度,从而促进GEP。     

高原粳稻光合特性的初步研究

在较低光照强度下,粳稻光合速率随品种原产地海拔升高而降低,高光照强度下,则随海拔升高而增加。高原粳稻光饱和点和光合潜力较大,但呼吸速率和光补偿点也高。各品种温度——光合速率符合P=axe~(ba)的非线性方程。品种原产地海拔越高,光合最适温降低。     

光强和硝态氮水平对铜藻(Sargassum horneri)生长和光合生理特性的影响

以金潮种铜藻(Sargassum horneri)为对象,探讨了不同硝态氮水平下光照强度对其生长和光合生理特性的影响,以期为金潮暴发机制的研究提供一定的参考。实验设置了高(100μmol·L-1)、低(自然海水,50μmol·L-1) 2个硝态氮浓度和高(150μmol photons·m-2·s-1)、中(60μmol photons·m-2·s-1)、低(10μmol photons·m-2·s-1)三个光照水平,检测了藻体在不同硝态氮浓度和光照条件下适应培养7 d后生长、色素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、氮吸收速率及最大光合放氧速率(Pmax)等生理指标的变化。结果表明:氮浓度相同时,铜藻的生长速率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、氮吸收速率、Pmax均随光照强度的增加而增加,而色素含量随着光照强度的增加而降低;低氮条件下,除类胡萝卜素外,以上指标在高光处理下均显著高于低光处理(P0.05);高氮条件下,除可溶性糖外,以上指标在高光条件下也均显著高于低光处理(P0.05);同一光照强度下,色素及可溶性蛋白含量、氮吸收速率及Pmax随氮浓度的增加而增加;可溶性糖含量随着硝态氮浓度的增加而减少;且在3个光照条件下,高氮处理下藻体的Pmax均显著高于低氮处理。总之,不同光照和氮浓度处理7 d后,高光、高氮适应后的藻体表现出较高的生长和光合作用潜能。铜藻断裂后漂浮于海面极易获得较高光强条件,而富营养海水中的高氮条件会刺激铜藻的光合潜能而使其加速生长,进而加剧铜藻金潮的暴发。     

黄淮海平原冬小麦（Triticum aestivum）旗叶的生理生态特性

分别于2005年和2006年4、5月份,在中国科学院封丘农业生态试验站用Li-6400光合测定仪对田间冬小麦(Triticumaestivum)进行了净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日变化的测定,并同步测定了有效辐射(PAR)、气温(Ta)、叶温(Tl)、空气相对湿度(Rh)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等因子,研究了冬小麦旗叶的Pn、Tr与环境和生理因子之间的关系。结果表明,冬小麦旗叶的Pn随PAR的增加而升高,其光补偿点和光饱和点分别在50~60μmo.lm-.2s-1和1050~1100μmol.m-.2s-1左右;Tr随PAR呈线性升高。Ta与Tl的相关系数r=0.886**,达显著水平,冬小麦旗叶Pn随Ta、Tl的增加而升高,当Ta、Tl分别超过30℃、32℃左右时,Pn随两因素的增加反而下降;Tr随Ta、Tl的增加呈直线升高。冬小麦旗叶Pn、Tr与Gs的相关系数分别为r=0.407**和r=0.322**,二者均随Gs的增加而升高,当Gs超过0.2mo.lm-.2s-1左右时,Pn的速度就会减缓。冬小麦旗叶的Pn、Tr均随Ci的增加而下降。通过对生态、生理因子的多元回归分析表明,影响黄淮海平原冬小麦旗叶的Pn、Tr的主要因子是PAR、Gs,除此以外,Ci也是影响Pn的重要因子。     

环境因素与生姜需光特性关系研究

生姜光合作用的适宜光强与水分,温度及CO2等环境因素密切相关,80%的土壤相对含水量有利于生姜叶片利用较强的光照,其光合作用的饱和光强达1206μmol/m^-2.s^-1,水分胁迫可显著降低其对强光的适应性。40%土壤相对含水量时,光合作用的饱和光强权621μmol/L.m^-2.s^-1;而在正常供水条件下,以25-30℃的温度有利于生姜叶片对光能的利用;生姜对强光的适应能力随空气CO2浓度的升高而显著增强,CO2达1200μL/L时,其光合作用的饱和光强达1206μmol.m^-2.s^-1,但在220μL/L时,其光合作用的饱和光强仅608μumol.m^-2.s^-1。由此可以认为生姜应是喜光耐荫作物而非喜荫怕光作物,并据此偿试了以地面覆草取代传统插草栽培的可行性。     

极小种群海南假韶子叶片光合特性和叶绿素荧光参数的动态变化

探讨海南省极小种群物种海南假韶子(Paranephelium hainanensis)的光合生理特性,以期为该物种的保护和利用提供科学依据。应用Li-COR便携式光合仪和FC1000-H便携式植物荧光成像系统测定海南假韶子的光合特性、叶绿素荧光参数的动态变化。结果表明:海南假韶子成年树和林下幼苗在7月和11月时净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化均呈明显"双峰"曲线,成年树的最大Pn达9.24μmol·m^-2·s^-1,最大Tr为3.34μmol·m^-2·s^-1,其光合能力显著强于幼苗;海南假韶子成年树初始荧光值(F0)在7月和11月最大值分别为323.04和135.87,Fm在7月和11月最大值分别为502.78和307.76,但幼苗的F0和Fm均低于成年树;成年树Fv/Fm在7月呈单谷型,在11月时呈先降后升再降的日变化趋势;相关性分析结果表明,在7月,成年树的Pn与Tr、Fv/Fm呈极显著正相关,幼苗Pn与F0呈极显著正相关;在11月,成年树的Pn与Tr、Fm呈极显著正相关,与Fv/Fm呈显著负相关;幼苗的Pn与Fm呈显著正相关。以上结果表明,海南假韶子为阳性树种,在7月和11月表现出不同的光合特性和叶绿素荧光参数来适应环境,水分可能是引起海南假韶子光合速率和叶绿素荧光参数动态变化的关键因子。     

濒危植物绵刺光合的生理生态学特征

使用Li-6200便携式光合测定仪,测定了自然状况下绵刺的净光合速率,蒸腾速率,水分利用效率以及气象因子在9：00-19：00的日进程,以白刺等旱生植物为对照。进行了对比研究。研究结果表明,绵刺的日平均净光合速率为8.832μmol·m^-2·s^-1,小于白刺的日平均净光合速率9.449μmol·m^-2·s^-1;绵刺的水分利用效率大于白刺,在13：00之前差异最为明显;同其它沙旱生植物相比,其净光合速率和水分利用效率均介于多种旱生植物之间;绵刺的净光合速率同各个气象因子的相关均不显,水分利用效率同气温以及相对温度之间呈极显相关,与气温,相对温度以及大气CO2浓度之间存在的多元线性关系。相关方程为YWUE=6.306 0.633XRH-0.178XTA 0.0164Xco2。     

蜡梅光合与蒸腾速率日变化的初步研究

对野生蜡梅在不同天气中的净光合速率 (Pn)和蒸腾速率 (Tr)日变化及其与环境因子的关系进行了初步研究 ,结果如下 :(1)蜡梅在晴天和阴天的 Pn日进程均呈一双峰型曲线。但晴天的两个峰值比在阴天出现要早 ,Pn的总体水平要高于阴天 ,且在午后发生明显的光合“午休”现象。 (2 )Tr在晴天的日变化呈单峰型曲线 ,在午后强光和高温条件下 ,Tr可高达 10 mmol H2 O m-2 s-1以上。在阴天 ,Tr日进程波动很小 ,且蒸腾作用微弱 ,全天大多保持在 0 .8mmol H2 O m-2 s-1以下的水平。(3)在光合有效辐射 (PAR)为 80 0～ 90 0 μmol m-2 s-1、大气温度 (TA) 2 8℃左右、相对湿度 (RH)约75%的条件下 ,野生蜡梅的 Pn可高达 2 3.6 μmol CO2 m-2 s-1。但蜡梅的光饱和点与光补偿点均较低 ,分别约为 90 0μmol m-2 s-1和 2 0μmol m-2 s-1。 (4 ) PAR和 TA是影响蜡梅光合与蒸腾速率日进程的主导生态因子。蜡梅对强光和高温反应敏感 ,在超过光饱和点且气温高达 4 2℃以上时 ,其蒸腾作用强烈 ,能量转换与水分利用效率 (WUE)大大降低 ,光合能力减弱 ,导致 Pn急剧下降     

楸树无性系光合特性研究

以10个楸树无性系为试验材料,利用Li-6400光合测定仪对其光合特性进行了比较研究。结果表明:楸树净光合速率(Pn)日变化为典型的双峰曲线,气孔限制是光合"午休"的主要调节因素。楸树所有无性系光合作用对光照强度(PAR)单一生态因子水平的响应均可以用二次方程描述。楸树的光补偿点(LCP,11.37~57.4μmol.m-2.s-1)和CO2补偿点(CCP,57.73~77.06μmol.mol-1)在10个无性系间存在显著差异。10个楸树无性系的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和瞬时水分利用效率在无性系间存在极显著差异。在光饱和点(LSP)条件下,10个无性系净光合速率处于18.8~24.4μmol.m-2.s-1之间。环境因子与光合指标存在显著的相关关系,PAR和空气湿度(RH)对楸树无性系瞬时Pn影响最大。     

纳帕海流域五种优势乔木树种光合速率日变化特征

为了解纳帕海流域高山环境中优势乔木树种光合速率特征及其对环境因子的响应规律,运用LI-6400便携式光合测定仪,分别测定了香格里拉纳帕海流域5种优势乔木树种净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等主要光合生理参数日变化,并对其与环境因子的相关性进行统计分析。结果表明:(1)所测定的5种优势树种中,除川滇高山栎以外,其他4个树种的Pn均呈双峰型;5种树种Pn峰值大小依次为云杉高山松山楂清溪杨川滇高山栎,分别为21.58、21.57、15.21、14.18、11.87μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)树种气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)在一天之内都呈现出早晚低、中午高的规律,胞间CO2浓度(Ci)与Pn基本呈相反趋势。(3)树种WUE和LUE日均值与Pn值表现出基本一致的顺序特征,云杉和高山松相对较高,WUE分别为3.27和5.82 mmol·m~(-2)·s~(-1),LUE分别为4.42%和2.99%,川滇高山栎最低,仅为0.92 mmol·m~(-2)·s~(-1)和0.74%。(4)树种Pn对PAR和Gs的变化具有显著的响应特征。该区域树种的Pn最大值高于低海拔区域的同类树种;区域内针叶树种的WUE和LUE显著大于阔叶树种,对高山区域内相对较高的辐射环境具有更高效的适应策略;当地环湖面山上种植的大面积云杉树对区域植被的恢复具有高效的现实意义。     

Influence of high light and UV-B radiation on photosynthesis and D1 turnover in atrazine-tolerant and -sensitive cultivars of Brassica napus

An atrazine-tolerant mutant and an atrazine-sensitive cultivar of Brassica napus L. were grown under visible radiation (400 mumol m-2 s-1, photosynthetically active radiation, PAR) and then subjected to treatment conditions. These included short-term high PAR (1600 mumol m-2 s-1) which was given for 4 h either alone or in combination with an enhanced level of UV-BBE radiation (4.6 kJ m-2 h-1 biologically effective UV-B, 280-320 nm). Recovery from the radiation treatment was studied for 4 h under the light conditions for growth. Since it is known that the atrazine-tolerant mutant is susceptible to photoinhibition, one of the aims of the present study was to determine the effects of a supplemental, enhanced level of UV-B radiation with regard to the mutant. The results indicate an additive effect of UV-B radiation on Fv/Fm, photochemical yield and photosynthetic oxygen evolution during both exposure and recovery, and also a higher susceptibility of the mutant to photoinhibitory PAR conditions alone and in combination with UV-B, which may have implications in a changing environment. Both cultivars also showed a higher D1 turnover during the radiation stress than during recovery, as shown by immunoblotting and 35S-methionine incorporation measurements.     

大气CO2浓度升高对香蕉光合作用及光合碳循环过程中叶氮分配的影响

生长在高CC2浓度(700±56μl     

珠三角城市绿地CO2通量的季节特征

城市绿地是城市碳循环的重要组成部分,利用长期定位观测资料估算珠三角典型城市绿地的CO2通量,可以为应对气候变化、评价区域碳源汇提供参考。应用2009、2010年,东莞市植物园内的涡度相关法CO2通量定位观测资料,分析了净生态系统交换量(NEE)的年变化及其与气象要素的关系,结果表明:(1)年平均NEE总量为-104.2 gC.m-.2a-1,表明城市绿地生态系统具有固碳能力。(2)NEE随光温条件变化呈现明显的季节动态,12至3月表现为碳源,其他月份表现为碳汇。(3)根据白天NEE与光合有效辐射(PAR)逐月拟合Michaelis-Menten方程,得到年平均表观初始光能利用率(α)为(0.00134±0.00035)mgCO.2μmol-1光子,年平均光饱和生态系统生产力(Pmax)为(1.006±0.283)mgCO.2m-.2s-1。(4)利用夜间呼吸(Reco)与5 cm土壤温度(Ts)拟合指数方程,得到年平均Reco总量为1378.1 gC.m-.2a-1。(5)NEE与PAR、气温(Ta)和饱和水压差(VPD)的相关性分析显示,NEE与PAR偏相关系数的绝对值大于Ta和VPD,表明PAR对NEE的影响最大。     

西藏高原田间冬小麦旗叶光合作用研究

 西藏高原冬小麦旗叶光合速率日变化曲线为平坦或单峰型,没有明显“午睡”现象。净光合速率日最高值可与平原接近。光合日总量最高值出现在灌浆中期,其值比平原低4％～34％。净光合速率达20μmolCO2·m-2·s-1以上的环境因子组合是光合有效辐射光量子通量密度2000μmol·m-2·s-1以上,气温25～29℃,近地层大气CO2密度0.41mg·dm-3以上,0cm地温18～23℃、5cm地温15～19℃。这样的因子组合在高原同时满足的机率不高,由于CO2浓度与光温因子高值出现时间不同步,更由于CO2密度比内陆平原低1/3,严重制约了光合日总量值,高原冬小麦旗叶光合作用的特点是净光合速率日最高值可与平原接近,但光合日总量却明显低于平原。     

参棚透光率对西洋参叶片光合作用的影响

研究了参棚透光率与西洋参叶片净光合速率之间的关系．结果表明,西洋参叶片光饱和点、净光合速率及其日变型均随参棚透光率的不同,存在一定的差异．4年生西洋参叶片在12％、30％、42％3种透光率下(气温29．0℃左右),光饱和点分别为171．0、323．0和429．0μmol·m^-2·s^-1,净光合速率最大值为6．54mg·dm^-2·h^-1(CO2),出现在透光率为30％的参棚下;3年生西洋参在透光率不超过25．8％的参棚下,叶片净光合速率日变化呈单峰型,透光率大于25．8％时,呈双峰型,参叶“光合午休”现象明显．单相关分析表明,光量子通量密度是影响西洋参净光合速率的主要因子;回归分析结果表明,各影响因子对参叶净光合速率的综合影响显著．     

矮嵩草光合作用与环境因素关系的比较研究

 以青海高原不同海拔地区生长的矮嵩草(Kobresia humilis)为材料,研究高山植物光合作用随海拔梯度的变化特征及对生长环境和低温胁迫的反应。随海拔升高矮嵩草叶绿素含量有降低的趋势,而叶绿素a／b值和类胡萝卜素含量则随海拔升高而增高。生长地区海拔越高矮嵩草光合速率、光补偿点、光饱和点越高;而光合表观量子产额则随海拔升高而降低。光呼吸强度有随海拔升高而降低的趋势。矮嵩草光合作用特性受生长环境因素的影响。低温胁迫导致矮嵩草光合速率、表观量子产额降低,低温下的光照加剧了光合作用抑制的程度。     

Optimization of biomass, total carotenoids and astaxanthin production in Haematococcus pluvialis Flotow strain Steptoe (Nevada, USA) under laboratory conditions

The microalga Haematococcus pluvialis Flotow is one of the natural sources of astaxanthin, a pigment widely used in salmon feed. This study was made to discover optimal conditions for biomass and astaxanthin production in H. pluvialis from Steptoe, Nevada (USA), cultured in batch mode. Growth was carried out under autotrophic (with NaNO3, NH4Cl and urea) and mixotrophic conditions (with 4, 8, 12 mM sodium acetate) under two photon flux densities (PFD) (35 and 85 mumol m-2 s-1). The carotenogenesis was induced by 1) addition of NaCl (0.2 and 0.8%), 2) N-deprivation and 3) high PFD (150 mumol m-2 s-1). Total carotenoids were estimated by spectrophotometry and total astaxanthin by HPLC. Ammonium chloride was the best N-source for growth (k = 0.7 div day-1, 228-258 mg l-1 and 2.0 x 10(5)-2.5 x 10(5) cells ml-1 at both PFD, respectively). With increasing acetate concentration, a slight increment in growth occurred only at 85 mumol m-2 s-1. Light was the best inductive carotenogenic factor, and the highest carotenoid production (4.9 mg l-1, 25.0 pg cell-1) was obtained in cultures pre-grown in nitrate at low light. The NaCl caused an increase in carotenoid content per cell at increasing salt concentrations, but resulted in a high cell mortality and did not produce any increment in carotenoid content per volume compared to cultures grown at 150 mumol m-2 s-1. The highest carotenoid content per cell (22 pg) and astaxanthin content per dry weight (10.3 mg g-1) (1% w/w) were obtained at 85 mumol m-2 s-1 with 0.8% NaCl.