入侵植物马缨丹(Lantana camara)及其伴生种的光合特性

马缨丹(Lantana camara L.)是粤东地区的入侵植物之一.采用LI-6400光合作用仪对马缨丹及其常见主要伴生种鬼针草(Bidens pilosa L.)、肖梵天花(Urena lobata L.)、土牛膝(Achyranthes aspera L.)在不同有效光合辐射(PAR)和不同CO2浓度下的光合生理指标进行测定,结果表明:(1)马缨丹的光饱和点(LSP)与光补偿点(LCP)分别为1225、13.58 μmol·m-2·s-1,均低于伴生种,且和伴生种差异达到显著水平,光饱和点时的最大净光合速率(Pmax)为13.89μmol·m-2·s-1,表观量子效率(AQY)为0 0503 μmol·m-2·s-1,与土牛膝相当,而显著高于肖梵天花;(2) 马缨丹的CO2饱和点(CSP)与CO2补偿点(CCP)分别为1350、61.78 μmol·mol -1,CO2饱和点时马缨丹的最大净光合速率(Pmax)为20.08 μmol·mol-1,显著高于土牛膝,马缨丹的表观羧化效率(CE)与鬼针草相当,为0.0424 μmol·mol -1;(3)有效光合辐射与CO2浓度的增加,对马缨丹气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)影响不明显,但大大提高了其水分利用率(WUE),提示马缨丹对于环境中光强和CO2的变化具有良好的适应能力.这些信息对马缨丹生理生态学特性的认识是一个补充,并能为马缨丹入侵机制的研究提供一些有价值的参考.     

新疆杂交榛良种光合作用对生态因子的响应

在夏季田间条件下,研究了4种新疆平欧杂交榛的光合特性。结果表明:4个品种的光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、CO2饱和点(CSP)、CO2补偿点(CCP)分别位于1195.27～1620.63μmol·m-2·s-1、34.03～87.80μmol·m-2·s-1、1188.50～1617.05μmol·mol-1和64.88～99.15μmol·mol-1;新榛1号和新榛4号表现出低光合低蒸腾的特点,新榛2号具有较低的LCP和较高的LSP,表现出对光能利用范围较大、光合潜力高的特点,新榛3号的LCP和LSP均较大,同时具有低的CCP和高的CSP及表观羧化效率(CE),其最大净光合速率(Pmax)(31.55μmol·m-2·s-1)明显高于其他品种(24.63～25.45μmol·m-2·s-1);此外,与常温(25℃)相比,新榛1号的净光合速率(Pn)受40℃高温的影响较其他品种显著,新榛3号的气孔导度(Gs)比其他品种受影响的程度轻。     

曼陀罗光合特性研究

采用LI-6400型便携式光合测定仪对潜在能源植物曼陀罗(Datura stramonium L.)在6月份至9月份的光合特性指标(净光合速率、光合有效辐射强度和气孔导度)的日变化以及净光合速率和叶绿素含量的月平均值变化进行了研究,并采用非直角双曲线对曼陀罗叶片净光合速率的光响应曲线和C02响应曲线进行了拟合.结果表明:实验期间(6月份至9月份),光合有效辐射强度和曼陀罗叶片净光合速率的日变化均呈"单峰型",峰值出现在11:00左右;7月份的净光合速率峰值最高,为19.01μmol·m-2·s-1;气孔导度日变化呈"双峰型",最大峰值和次峰值分别出现在12:00和14:00.不同月份的净光合速率月平均值有极显著差异(P＜0.01),其中7月份的净光合速率月平均值最大,为9.41 μmol·m-2·s-1;不同月份叶绿素的月平均含量变化与净光合速率月平均值的变化相似,7月份叶绿素的月平均含量也最高,但叶绿素a、b及总叶绿素月平均含量有一定差异.曼陀罗叶片净光合速率的光响应曲线和CO2响应曲线相似,在光合有效辐射强度和CO2浓度较低的条件下呈线性升高,至饱和点后缓慢升高并趋于稳定;曼陀罗叶片的光补偿点为22.42 μmol·m-2·s-1,光饱和点为689.26 μmol·m-2·s-1;CO2补偿点为74.06μmol·mol-1,CO2饱和点为1 331.97μmol·mol-1.研究结果说明,曼陀罗为具有一定耐阴能力的阳性植物,但CO2同化能力较弱.     

岩黄连光合与蒸腾特性及其对光照强度和CO_2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-CorInc.,USA)对岩黄连叶片的气体交换进行了测定。结果表明(1)岩黄连叶片的光饱和点(LSP)为329.18μmol.m-2.s-1左右,光补偿点(LCP)为12.76μmol.m-2.s-1,最大净光合速率为2.96μmol.m-2.s-1,暗呼吸速率(Rd)为0.17μmol.m-2.s-1。光饱和点和光补偿点都比效低,表明岩黄连对光照的要求不高,属于阴生植物。(2)4月份,岩黄连Pn随CO2浓度升高而逐渐增大。当CO2浓度由50μmol.mol-1增加到600μmol.mol-1,Pn几乎呈直线上升,600~1000μmol.mol-1范围内逐渐缓和,到1000μmol.mol-1以后Pn变化平稳。由曲线估算CO2饱和点(CSP)大约在1000μmol.mol-1左右。CO2的补偿点为68.80μmol.mol-1。羧化效率为0.0308μmol.m-2.s-1。(3)岩黄连叶片水分利用率(WUE)随有效光辐射强度(PAR)的增强呈抛物线状变化,PAR在200μmol.m-2.s-1内呈直线上升,到200μmol.m-2.s-1时WUE达最大值,大于200μmol.m-2.s-1后WUE呈逐渐下降趋势。     

入侵植物小飞蓬及其伴生植物的光合特性

为探讨小飞蓬的入侵机制和制定有效的治理措施,对入侵植物小飞蓬及其主要伴生植物山苦荬和鸭跖草的光合特性进行研究.结果表明:小飞蓬的光饱和点和光补偿点分别为1634.00和23.84 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;光饱和点下的最大净光合速率为28.12μmol· m-2·s-1,显著高于2种伴生植物;表观量子效率为0.06,与山苦荬差异不显著,但显著高于鸭跖草.小飞蓬的CO2饱和点和CO2补偿点分别为834.00和23.69μmol·mol-1;CO2饱和点下的最大净光合速率为31.97 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;羧化效率为0.078,显著高于伴生植物.有效光合辐射和CO2浓度的变化对小飞蓬及其伴生植物的气孔导度、蒸腾速率影响不显著,但显著影响其水分利用率.小飞蓬具有较高的光合速率和物质积累能力,较高的生产力是其成功入侵的重要因素之一.     

半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特性

为了研究西北半干旱生态系统中典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)的光合特征,于2012年5—10月,使用Li-6400(Li-Cor Inc.,USA)便携式光合测定系统,测定了油蒿气体交换特征的日变化、季节变化以及净光合速率(Pn)对光合有效辐射和胞间CO2浓度的响应。结果表明:Pn、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)的日变化在12:00前后均表现出非对称性,上午测量值普遍高于下午;Pn日均值6月最高(8.97±1.73μmol CO2·m-2·s-1),10月最低(2.58±1.32μmol CO2·m-2·s-1);油蒿表观量子效率(α)在0.022~0.048 mol·mol-1变化,羧化效率(φ)在0.125~0.268 mol·m-2·s-1变化;在9月13日饱和光强下的Pn(Pnmax)达到生长季最大值,为24.89μmol CO2·m-2·s-1;在7月31日饱和胞间CO2浓度下的Pn(Anmax),达到生长季最大值,为77.23μmol CO2·m-2·s-1;Pnmax主要受到相对湿度影响,Anmax主要受饱和水汽压亏缺和30 cm深度土壤体积含水率影响;水分相关环境因子是油蒿光合作用的主要限制因子,其光合特征反映出对半干旱气候的适应性。本研究结果可为生态系统过程建模和区域尺度研究提供重要的生理生态参数。     

两种不同生态型麻疯树夏季光合特性的比较

以来源于海南及贵州的两种不同生态型麻风树(Jatropha curcas L.)为试材,利用LI-6400便携式光合作用测量系统及PAM-2100调制叶绿素荧光仪,在夏季对其气体交换特性及叶绿素荧光参数等进行测定.光强-光合速率响应曲线显示两种不同生态型叶片最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)分别为18.9μmol · m-2 · s-1、1600μmol · m-2 · s-1(贵州型)和20.4μmol · m-2 · s-1、1700μmol · m-2 · s-1(海南型),而CO2光合速率响应曲线则显示两者的差异不大.两者的净光合速率(Pn)的日变化曲线都呈双峰型,主峰出现在10:00,在14:00左右出现低谷,次峰出现在16:00左右,有明显的光合"午休"现象.海南麻风树的Pmax、LSP、光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)均高于贵州麻风树.两种生态型麻风树PSⅡ最大原初光化学效率(Fv/Fm)日变化无显著差异, 而实际光化学效率(ΦPSⅡ)变化趋势与Pn相同.这表明麻风树是一种具有较高的光合速率和强光适应性的木本能源植物,不同生态型麻风树的气体交换特性及叶绿素荧光参数有一定的差异,海南麻风树对强光的适应能力强于贵州麻风树.     

10个秋菊品种的光合特性及净光合速率与部分生理生态因子的相关性分析

用CIRAS-2便携式光合测定系统测定了9月至10月10个秋菊[Dendranthema morifolium (Ramat.) Tvzel.]品种叶片的光合特征参数;在此基础上,对叶片光响应参数和CO2响应参数以及部分光合特征参数的日变化进行了比较分析;此外,还对净光合速率(Pn)与部分生理生态因子的相关性进行了分析.结果表明:10个秋菊品种的光补偿点(LCP)为92.83～167.37 μmol·m-2·s-1,光饱和点(LSP)为962.51～1 077.53 μmol·m-2·s-1,说明它们均为喜光植物;10个秋菊品种的CO2饱和点为1 060.46 ～1 485.48μmol·mol-1,CO2补偿点为77.62 ～ 133.16μmo1·mol-1,远大于一般的C3植物;各品种Pn的日变化呈典型的双峰型曲线,首峰(11～19μmol·m-2·s-1)出现在10:00左右,次峰出现在16:00左右,有明显的“午休”现象.相关分析结果表明:10个品种的Pn与气孔导度呈极显著正相关,与蒸腾速率呈显著或极显著正相关(品种‘关东新侠’、‘云龙凤舞’和‘日本黄’除外),与胞间CO2浓度呈显著或极显著负相关,与光合有效辐射强度和大气温度呈不显著正相关,与大气相对湿度和大气CO2浓度呈不显著负相关.早花品种‘太平的小鼓’和‘铜雀春深’具有较高的LSP以及较低的LCP和表观量子效率(AQY),对光照强度的适应范围较大,可栽培在光照较强的环境中;品种‘早粉盘’和‘檀香狮子’具有较高的LCP、AQY和LSP,对强光的利用能力较强;晚花品种‘关东新侠’、‘绿牡丹’和‘星光灿烂’具有较高的LCP和AQY以及较低的LSP,具有一定的耐阴能力,可种植在光照较弱的环境中.     

野生与栽培黄花蒿净光合速率对光强和CO2浓度的响应

比较了相同种源的野生和栽培黄花蒿(Artemisia annua L.)净光合速率对光强和CO2浓度的响应特性。结果表明,野生和栽培黄花蒿的光饱和点(LSP)分别为1 183和1 564μmol m-2s-1,光补偿点(LCP)为17和18μmol m-2s-1,最大净光合速率(Pmax)为18.78和22.38μmol m-2s-1,表观量子效率(AQY)为0.08和0.075μmol m-2s-1,表明黄花蒿的光合能力强,能够利用很高的光强,且对弱光的适应性也较强。栽培黄花蒿的Pmax、LSP和最大羧化速率(Vcmax)显著高于野生黄花蒿,两者的LCP、不包括光下呼吸的CO2补偿点、AQY、光下呼吸速率和最大电子传递速率(Jmax)差异不显著。强光下栽培黄花蒿主要通过提高Vcmax和Jmax等来增强光合能力,强的光合能力有利于黄花蒿的生长,因此在人工栽培黄花蒿的过程中应选择阳光充足的开阔生境。     

环境因子对小球藻(Chlorella sp.XQ-20044)光合作用的影响

小球藻(Chlorella sp.XQ-20044)是一株具有应用潜力的产油微藻,本文利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值和盐度对其光合作用的影响。研究结果表明:小球藻适宜的光照强度为500~1200μmol·m-2·s-1,光补偿点约30μmol·m-2·s-1,光饱和点在600μmol·m-2·s-1附近;光合作用适宜的温度范围为30~42.5℃,最适温度为40℃;适宜的pH值范围7.0~10.0,最适pH值为8.0;适宜盐度范围0.1~0.3 mol/L,最适盐度为0.2 mol/L。从光合作用特性来看,小球藻能适应较强的光照强度、较高的温度、偏碱性和较高的盐度环境,其中可耐受较高盐度的特性,有助于预防敌害生物的污染,对于实现规模培养,特别是利用开放系统进行规模培养较为有利。     

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。     

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.     

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.     

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.     

遮光对不同基因型玉米光合特性的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对4个基因型玉米光合特性的影响.结果表明:4个基因型玉米叶片的光饱和点、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)均受光强的影响.遮光降低了玉米的光饱和点,苗期遮光处理豫玉2号和丹玉13分别在光量子通量密度(PFD)为1400μmol·m-2·s-1和1100μmol·m-2·s-1时达到饱和.遮光还降低了玉米的Pn、ETR、Fv/Fm和ΦPSⅡ,但不同基因型玉米表现不同,豫玉2号和掖单22的下降幅度较小,而丹玉13和掖单6号的下降幅度较大.     

A demonstration of photosynthetic state transitions in nature

Photosynthetic state transitions occurring in nature are demonstrated. Chenopodium album leaves converted to state 1 and Ailanthus altissima leaves converted to an intermediate position between state 2 and state 1 at a time of day when these leaves were shaded by the canopy on a sunny day, while both plants' leaves were in state 2 at a time of day when they were not shaded. Filtering of white light by flasks of green algae also converted the light from causing state 2 in Chlorella vulgaris to causing state 1. Thus, light absorption by photosynthetic tissue can convert the natural light environment to one that causes state 1 in green plants.However, light absorption by water, by itself, up to a depth of 4.3m, does not change the light 2 character of sunlight.Abbreviations PSI, PSII photosystem I, II - DCMU 2-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea - Hepes N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethanesulfonic acid - EDTA ethylenediaminetetraacetic acid     

光合作用与农业生产

光合作用被誉为是地球上最重要的化学反应,没有光合作用就不可能有人类社会的产生和发展。光合作用是作物产量形成的物质基础,如何充分利用太阳能进行光合作用是农业生产中的一个根本性问题。文章从作物光能利用率与光合作用效率、光合作用过程及其运转的调控、农业发展动向与高光效三个方面简要分析了光合作用与农业生产的关系,以期为今后的相关研究提供一些思考。     

毛竹出笋后快速生长期内茎秆中光合色素和光合酶活性的变化

为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)非同化器官茎秆的光合特性, 测定了毛竹出笋后快速生长期内(2011年4月13日到6月2日)的光合色素含量以及光合酶活性, 并通过激光共聚焦显微镜对其叶绿体分布进行了观察。结果表明: 毛竹茎秆中的叶绿体主要集中分布在表皮以下的基本组织中, 此外维管束鞘周围的细胞内也存在大量的叶绿体, 此特征类似于C₄植物的花环结构。在毛竹出笋后快速生长期内, 随着茎秆不断生长, 叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著(p < 0.01)增加。在出笋10天时, 茎秆中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性和NADP-苹果酸酶(NADP-ME)活性最高, 之后随茎秆生长逐渐降低, 生长30天时酶活性与10天时相比分别降低了88.55% (p < 0.01)、77.46% (p < 0.01)和72.50% (p < 0.01), 而PEPC/Rubisco比值则随茎秆生长逐渐增加, 30天时比值达到12.83, 明显高于C₃植物。这表明毛竹茎秆内可能存在C₄光合途径, 此途径有利于毛竹提高光合效率, 进而促进其出笋后的快速生长。