大叶黄杨叶片内部光能利用梯度

采用一种新方法来测量大叶黄杨叶片(Euonymus japonicus T.)内部的绝对光能利用效率梯度曲线.该方法基于光声光谱的深度分析(Depth-Analysis)理论,并结合了光纤微探测器的叶片光梯度测量结果.日本小檗(Berberis thunbergii D C.)叶片的光声光谱扫描显示了深度分析的精确性.实验结果表明:叶片内部利用光能效率最低处在栅栏组织和海绵组织之间(入射光能0.026%-660 nm红光);越靠近叶片的上表皮和下表皮,显示出叶片组织利用光能效率有上升的趋势(分别为0.092% 和0.036%).因此,不同叶肉组织绝对光能利用效率是不同的,该实验结果直接证实了Han和Vogelmann (1999)所提出的假设.     

玉米花生间作和磷肥对间作花生光合特性及产量的影响

揭示玉米(Zea mays)和花生(Arachis hypogaea)间作提高花生对弱光利用能力的光合特点及磷(P)肥效应, 对阐明间作花生适应弱光的光合机理和提高间作花生的产量具有重要意义。该试验于2011-2012年在河南科技大学试验农场分析了间作花生功能叶的叶绿素含量与构成、光响应曲线和CO₂响应曲线特点和荧光参数。结果表明: 与单作花生相比, 施P与不施P条件下玉米和花生间作显著(p < 0.01)提高了花生功能叶的叶绿素b含量, 降低了叶绿素a/b, 显著提高了光系统II最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)、表观量子效率(AQY)和弱光时的光合速率, 显著降低了气孔导度、二磷酸核酮糖羧化酶羧化速率(V_cmax)、电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用速率(TPU); 与不施P相比, 施P有利于提高间作花生功能叶的叶绿素含量, 显著提高了Φ_PSII、q_P、V_cmax、J_max和TPU, 说明间作花生通过提高功能叶的叶绿素b含量, 改变叶绿素构成, 提高了光系统II的F_v/F_m、Φ_PSII和q_P, 增强了对光能的捕获和转化能力, 提高了对弱光的利用能力, 而并非提高了对CO₂的羧化固定能力; 施P有利于提高间作花生对弱光的利用能力和产量, 土地当量比提高了6.2%-9.3%。     

青藏高原强UV-B辐射对美丽风毛菊光合作用和色素含量的影响

以青藏高原矮嵩草草甸的主要伴随种美丽风毛菊为材料,通过滤除太阳辐射光谱中UV-B成分的模拟试验,研究了强太阳UV-B辐射对高山植物光合作用、光合色素和紫外吸收物质的影响.结果表明：与对照相比,弱UV-B处理能促使美丽风毛菊叶片净光合速率增加和提高稳态PSⅡ光化学效率;对照中叶片厚度的相对增加能弥补单位叶面积光合色素的光氧化损失,是高山植物对强UV B辐射的一种适应方式.短期滤除UV-B辐射处理时紫外吸收物质含量几乎没有变化,说明高山植物叶表皮层中该类物质受环境波动的影响较小.强UV-B环境下光合色素的相对增加是一种表象,而青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负影响.     

融入植被连续性因子的生态单元制图法在城市生物多样性维护中的应用

基于一个以植被结构为构建框架的生态单元分类系统,构建了融入了植被覆盖连续性因子的改良城市生态单元制图模型,并将其应用于瑞典赫尔辛堡市的绿色空间研究.使用原生林地指示种或林地连续性指示种（AWIS）鉴定长、短连续性林地的分布,对比其含有维管束植物的物种丰富度,对植被覆盖的连续性因子进行评估检验.结果表明： 长连续性林地中含有较多的AWIS;在建群种均龄大于30年的林地中,长连续性林地相对于结构相似的短连续性林地通常含有较高的生物多样性.融入植被连续性因子的生态单元制图模型是调查城市生物多样性的重要工具,通过图谱中各生态单元所含有的生物多样性信息,可对今后城市生物多样性的维护提出相应策略.     

高CO_2和UVR对叉节藻和刚毛藻生长及光化学效率的影响

为研究高CO2及UVR对大型海藻耦合效应的影响,实验选择红藻门可进行钙化的叉节藻(Amphiroa sp.)与绿藻门不具钙化能力的刚毛藻(Cladophora sp.)进行对比,探讨了高CO2与UVR对这两种藻生长及光化学效率的影响,并分析高CO2和UVR的耦合效应。结果表明,CO2浓度由360μmol/mol当前空气中CO2浓度)提高到1000μmol/mol培养73d后,叉节藻的生长下降了40.01%,而刚毛藻却增加了40.08%,UVR对叉节藻的光华学效率造成的抑制率增加了77.76%,对刚毛藻的抑制率增加了17.02%,这说明高CO2引起的海水酸化加剧了UVR对藻体的负面效应,且对具有钙化能力的叉节藻影响更显著。而叉节藻和刚毛藻之间的差异体现了藻体对海水酸化和UVR响应的种间特异性。     

Digital imaging approaches for phenotyping whole plant nitrogen and phosphorus response in Bracbypodium distacbyon

This work evaluates the phenotypic response of the model grass （Brachypodium distacbyon （L.） P. Beauv.） to nitrogen and phosphorus nutrition using a combination of imaging techniques and destructive harvest of shoots and roots. Reference line Bd21-3 was grown in pots using 11 phosphorus and 11 nitrogen concentrations to establish a dose-response curve. Shoot biovolume and biomass, root length and biomass, and tissue phosphorus and nitrogen concentrations increased with nutrient concentration. Shoot biovolume, estimated by imaging, was highly correlated with dry weight （R2 〉 0.92） and both biovolume and growth rate responded strongly to nutrient availability. Higher nutrient supply increased nodal root length more than other root types. Photochemical efficiency was strongly reduced by low phosphorus concentrations as early as 1 week after germination, suggesting that this measurement may be suitable for high throughput screening of phosphorus response. In contrast, nitrogen concentration had little effect on photochemical efficiency. Changes in biovolume over time were used to compare growth rates of four accessions in response tonitrogen and phosphorus supply. We demonstrate that a time series image-based approach coupled with mathematical modeling provides higher resolution of genotypic response to nutrient supply than traditional destructive techniques and shows promise for high throughput screening and determina- tion of genomic regions associated with superior nutrient use efficiency.     

植物脱镁叶绿素替代RS601反应中心中的细菌脱镁叶绿素的研究

在一定的温度和丙酮的协同作用下,植物脱镁叶绿素a可置换紫细菌RS601光合反应中心的细菌脱镁叶绿素而形成含有植物脱镁叶绿素的紫细菌光合反应中心(简称Phe a RC).当协同作用15和60min时,反应中心的细菌脱镁叶绿素分别被替代了50%和71%.在Phe a RC中,细菌脱镁叶绿素的QX(537nm)和QY(758nm)特征峰显著下降,而出现植物脱镁叶绿素的QX(509/542nm)和QY(674nm)特征峰.排除温度和丙酮的影响,替代时间为15或60min的Phe a RC的光化学活性分别为对照的78%或71%,其电化学特性也有所变化.     

小麦叶片的状态转换涉及PSⅡ向PSⅠ激发能满溢的变化

叶片照远红光后,其叶绿素荧先参数Fm／Fo和两个光系统低温荧光产量比值F685／F735升高,照红先后,其Fm／Fo和F685／F735降低;在照远红光或红先过程中,与F685／F735的变化相比,Fm／Fo的变化幅度在较短的时间内达到最大;NaF预处理的叶片经远红光照射时,其Fm／Fo和F685／F735不增加;DCMU预处理的叶片经红光照射时,其Fm／Fo和F685／F735降低的幅度比对照小。这些结果表明,小麦叶片状态转换过程中两个先系统间能量分配的变化至少部分地与激发能满溢变化有关。这种满溢的变化与捕光色素蛋白复合体LHCⅡ的磷酸化相联,并且,与光吸收截面变化相比,满溢的变化是对两个光系统不平衡光吸收的较快响应。     

植物光合机构对光环境的适应机制: 状态转换

在自然条件下,植物接受的照光量经常变化,而植物在进化过程中已形成了相应的适应机制,用以维持光环境变化过程中2个光反应之间光能转换的能量平衡.植物的调控系统不但能通过调控叶片和叶绿体的运动以及光合色素的积累调节光的吸收,还可以通过光系统的状态转换灵活地调节捕光色素蛋白复合体吸收的能量分配.特别是在低光强下,植物通过可对电子传递链的氧化还原状态做出响应的激酶和磷酸酶调控光系统Ⅱ捕光色素蛋白复合体(LHCⅡ)的可逆磷酸化,从而调节激发能在PSⅠ与PSⅡ之间的分配.植物的状态转换机制是植物适应光质等光环境变化的重要机制.本文综述了植物状态转换机制的研究进展,阐述了LHCⅡ的磷酸化及其在PSⅠ与PSⅡ两个光系统间的移动及其状态转换在植物适应光环境变化中的生理意义,并展望了今后的主要研究方向.     

提高人类表现的动态光照明

讨论了基于LED和荧光灯光源以及有无紫外线光谱的动态光照明的分类和应用.介绍了基于荧光灯的动态光照明历史.并讨论了发光二极管技术应用于动态光照明的原因.综述了动态光照影响人体皮质醇,褪黑素,警觉性,体温和情绪的作用机理.并介绍紫外线照射的安全标准.提出了一种理想的动态光照明,此种动态光考虑显色指数,色温,光照度,光谱结构和动态变化.