豆科根瘤内气体交换和气体扩散模型研究

近年来的研究表明根瘤皮层内存在着可调节的气体扩散屏障,它是由根瘤皮层内的一层细胞及填充在胞间隙的水层构成的,而根瘤是通过改变填充该层胞间隙的水层厚度来调节对气体扩散的阻力。本文概述了关于模拟豆科根瘤内气体交换和气体扩散的数学模型研究,阐明调节根瘤内含类菌体细胞维持低氧分压的有关问题。模型研究使我们获得了对共生固氮根瘤内极为复杂的微生态环境的初步认识,有待于通过改进试验和借助其他理论进一步探索根瘤气体交换和气体扩散的本质。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析（专题约稿）

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种‘陇油10号’、‘陇油2号’、‘青杂5号’幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制。结果表明：(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升。(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著。(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T_r)在干旱胁迫下无显著变化。(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(F_v/F_m)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著。(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、C_i、G_s、P_n、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为‘陇油10号’＞‘陇油2号’＞‘青杂5号’。     

不同形态氮对杨树光合特性及生长的影响

杨树(Populusspp.)是我国北方平原地区主要用材和园林绿化树种,但不同形态氮对杨树生长生理的影响是否有差异目前还不清楚。为探讨4种形态氮(铵态氮、硝态氮、硝铵态氮和酰胺态氮)对杨树光合特性及生长参数的影响。该研究以两种不同基因型杨树——杨树‘546’(Populusdeltoidescv.‘55/56’×P.deltoidescv.‘Imperial’)和杨树‘107’(P.euramericanacv.‘74/76’)幼苗为实验材料,采用土培方法,测定不同形态氮施加后杨树幼苗的气体交换参数、叶绿素荧光参数、株高、基径、比叶面积、生物量及根冠比变化。两种基因型杨树生长习性基本类似,喜光、喜水、喜肥,但杨树‘546’较杨树‘107’对低温更敏感,有着较低的株高与较大的单叶面积。结果显示:杨树‘546’和杨树‘107’叶片光合特性相似,但生长状况存在明显差异。氮处理能够显著提高两种杨树净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光系统Ⅱ (PSⅡ)实际光化学量子效率、流经PSⅡ的电子传递速率、基径、株高、比叶面积及生物量,但降低其根冠比。除叶片净光合速率,杨树其他光合特性指标和生长参数在不同形...     

干旱胁迫对群众杨光合特性与器官干物质分配的影响

土壤干旱是北方地区杨树人工林生长和生态效益的重要限制因子。以群众杨(Populus×popularis‘35-44’)扦插苗为研究材料,采用盆栽称重法控制土壤水分,设置正常供水、中度干旱、重度干旱3种水分梯度。分别于2016年9月与2017年9月测定叶片气体交换参数、各器官干重、根冠比、叶经济性状等指标,研究了持续2年干旱胁迫下群众杨扦插苗光合特性与器官干物质分配的变化规律,分析了土壤干旱程度、树龄在"小老树"形成中的作用过程。2016年与2017年中度、重度干旱胁迫下功能叶净光合速率(P_n)受到非气孔限制,与正常供水相比分别降低了36.08%、56.42%;18.47%、5.13%。第一年干旱胁迫下群众杨气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著降低;第二年干旱胁迫下G_s与正常供水无显著差异,而T_r显著提高,有利于叶片C、N元素的运输分配进而维持较高的P_n。第一年随干旱胁迫程度加剧,群众杨叶片C/N显著提高,光合产物分配趋向于叶器官。第二年中度干旱胁迫下叶片C/N与正常供水相比无显著差异,各器官干重下降幅度均低于2016年,而根冠比显著增加,表明其光合产物主要用于地下部构建以适应中度干旱环境;持续重度干旱则光合产物向茎中的分配比例提高。干旱胁迫导致群众杨功能叶水分利用效率(WUE,Water use efficiency)与光合氮利用效率(PNUE,Photosynthetic nitrogen use efficiency)显著降低,整株氮利用效率(NUE,Whole plant nitrogen use efficiency)显著提高。严重土壤干旱下叶片耗水增强、PNUE下降以及茎木质部碳投资增加可能是群众杨小老树形成的重要原因。     

竹柏2种颜色叶片的光合特性研究

为了解竹柏(Podocarpus nagi)的光合特性,以3 a生全绿叶和花叶竹柏为材料,测定其光合色素含量和气体交换参数。结果表明,全绿叶竹柏叶片的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a+b、叶绿素a/b和叶绿素a+b/类胡萝卜素均显著高于花叶竹柏;全绿叶竹柏叶片的初始量子效率、最大光合速率和暗呼吸速率均显著高于花叶,而光饱和点和光补偿点均显著低于花叶;全绿叶竹柏叶片的初始羧化效率、光合速率、CO2饱和点和光呼吸速率均高于花叶,而CO2补偿点低于花叶。2种颜色叶片的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均随着光合有效辐射的增大而增大,且均表现为全绿叶花叶,而胞间CO2浓度则相反,表现为花叶全绿叶。因此,全绿叶竹柏利用弱光的能力强于花叶竹柏,而花叶竹柏利用强光的能力更强,在园林绿化配置中,可根据2种颜色叶片的光合特性合理配置。     

土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响

采用盆栽控制土培试验的方法,探讨不同浓度Cd胁迫对檫木(Sassafras tzumu Hemsl.)光合特性的影响。试验共设置5个镉处理水平(CK:0 mg·kg^-1,T1:5 mg·kg^-1,T2:20 mg·kg^-1,T3:50 mg·kg^-1,T4:100 mg·kg^-1)。分别测定每个处理下檫木叶片叶绿素含量、光合气体交换参数及光合—光响应曲线。结果表明:①随着处理Cd浓度的升高,檫木叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量先增加后下降,T2处理下取达到最大值;②随着Cd浓度处理升高,叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均呈现下降趋势,各处理间胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)差异不显著,檫木叶片光合速率主要受非气孔因素限制;③随着Cd浓度升高,檫木叶片的Pnmax(最大净光合速率)呈现显著下降趋势;T1处理条件下,檫木叶片的初始量子效率(α)值最大;檫木叶片的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)总体呈现下降趋势。综上表明,在不同浓度Cd胁迫条件下,檫木叶绿素含量先增后减,在T1、T2处理下高于CK,体现了Cd胁迫“低促高抑”的效应;随着Cd浓度处理升高,光合气体交换参数及光合—光响应参数较CK总体上均呈现下降趋势,表明Cd胁迫对檫木光合作用产生了明显的抑制作用。     

水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响

以番茄品种"金棚1号"为材料,采用盆栽方式,按照蒸腾蒸发量(ET)的50%、75%、100%和125%作为补充灌溉量研究了不同水分下番茄结果期叶片气体交换特性和光响应特征参数随叶龄的变化。结果表明:番茄叶片随着叶龄的增加,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)逐渐降低,水分利用效率(WUE)呈先上升后下降趋势;叶龄为18 d和29 d的叶片最大净光合速率(Pmax)随灌溉量的增加均先增加后降低,分别在75%ET和100%ET处理达到最大值。叶龄为38 d和47 d的叶片Pmax均以125%ET处理最大。表观量子效率(α)随叶龄的增大也先升高后下降,在叶龄为38 d时最大;番茄叶片的光饱和点(LSP)随叶龄的加大而减小。不同水分处理下不同叶龄叶片的光响应特征参数为:叶片在叶龄为18 d时,Pmax为20.64—26.73μmol.m-.2s-1,α为0.0518—0.0556;叶龄为29 d时,Pmax为11.00—24.24μmol.m-.2s-1,α为0.0522—0.0594;叶龄为38 d时,Pmax为11.77—18.18μmol.m-.2s-1,α为0.0619—0.0693;叶龄为47 d时,Pmax为9.09—18.17μmol.m-.2s-1,α为0.0538—0.0606。随叶龄加大,增加补充灌溉量有利于延缓叶片光合能力的降低。气孔限制是水分影响番茄叶片光合作用的主要因素,气孔限制与非气孔限制因素是番茄叶片Pn随叶龄变化的原因。     

不同配置模式下油蒿和柠条对降雨变化的生理生态响应及调节机制

研究了沙坡头地区固沙植物油蒿和柠条在1 m×1 m和2 m×2 m配置模式下的群落学特征,以及在自然和控制降雨条件下的水分关系、气体交换及其调节机制.结果表明:随着土壤含水量的变化,油蒿和柠条的生理耗水和生长特性不同,油蒿的气孔导度、水势、蒸腾速率、光合速率和快速生长均呈现明显的波动性,并且对土壤水分的消耗量高于柠条;柠条的上述指标变化相对低缓而恒定,光合生长速率较低,多年累积生物量却很高.两种植物对水分胁迫的响应过程和调节机制不同,油蒿主要为保水机制,柠条主要为节水机制.在极端干旱年份,柠条的节水、抗逆特性更强.固沙植物种的选择应既利于防风固沙和节约用水,又利于固沙林的稳定.     

CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)报告预测,到2100年CO₂浓度会出现430～480、580～720、720～1000和>1000μmol·mol^-1 4种不同情景,而目前同时探究所有CO₂情景下植物响应情况的研究很少。本试验利用开顶式气室分别探究自然大气浓度(约400μmol·mol^-1)、550、750和1000μmol·mol^-1 4个CO₂水平在生长季内对一年生木荷(Schima superba)幼苗气体交换参数、光合色素含量及生物量的影响。结果表明：熏气期间,550、750和1000μmol·mol^-1浓度下木荷幼苗净光合速率分别平均提升32.7%、66.7%、82.7%,胞间CO₂浓度分别平均增加60.3%、126.2%、223.9%,而高浓度CO₂对净光合速率的提升作用随着熏气时间延长,可能受叶片氮含量减少等非...