烟草叶片中呼吸电子传递途径在缓解叶绿体PSⅡ光抑制中的作用

前期研究发现线粒体交替氧化酶(AOX)呼吸途径对叶绿体光系统II(PSII)的光抑制有明显的缓解作用。线粒体内另一条呼吸途径——细胞色素氧化酶(COX)呼吸途径是否也具有光保护作用尚不清楚。该文通过荧光快速诱导动力学和荧光淬灭分析,解析了烟草(Nicotiana tabacum)叶片中COX途径对PSII光保护的贡献及其与AOX途径的关系。结果表明,强光处理后PSII活性在所有叶片中均下降。AOX途径受抑明显加速了叶片PSII活性的下降。而当COX途径受抑后,叶片PSII活性的下降与水处理的对照叶片无明显差异。当AOX途径与COX途径同时受抑时,叶片PSII活性的下降比单独抑制AOX途径时更严重。此外,呼吸电子传递受抑均导致叶片非光化学淬灭(NPQ)增加,AOX途径受抑导致的NPQ上调比COX途径受抑时更明显,AOX和COX途径同时受抑时NPQ的增幅最大。上述结果表明,烟草叶片中COX途径和AOX途径均参与PSⅡ的光保护。当COX途径受抑时,其光保护功能可以被AOX途径和NPQ补偿,而AOX途径的光保护作用不能被COX途径和NPQ完全补偿。     

阳光紫外辐射对两种微藻类光化学效率的影响

近年来人类活动释放的含氟、氯等有机物对臭氧层造成破坏,使得到达地球表面的紫外线B（Ultra-violet B（UV—B）．280-315nm）辐射增强。为此,生物活动受到了多方面的影响。以往的研究发现,紫外辐射（Ultra-violet radiation．UVR）可以抑制藻类的生长及光合固碳和游动性（有鞭毛的种类）。并损伤细胞色素和遗传物质DNA。     

早春首次降雨时间及降雨量对古尔班通古特沙漠两种短命植物形态特征与叶绿素荧光的影响

早春降雨事件是影响荒漠短命植物生长的重要因子, 为了解古尔班通古特沙漠积雪完全融化后早春首次降雨时间及降雨量对短命植物光合生长的影响。该研究选取两种优势短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)和琉苞菊(Centaurea pulchella)为研究对象, 设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10、20和30天)和3个降雨水平(5、10和15 mm), 探究两物种的形态、生物量及光化学效率的响应差异。结果显示: 积雪完全融化后第10天进行首次降雨处理时, 随着首次降雨量的增加, 尖喙牻牛儿苗的叶面积和总生物量呈显著增加趋势, 最大光化学效率呈下降趋势。在第20和30天进行首次降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的叶面积均呈显著增加趋势。在积雪完全融化后5 mm降雨处理时, 随着首次降雨时间的延迟, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的最大光化学效率呈先下降后上升趋势; 10 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的冠根比降低, 根长和总生物量呈先增加后下降趋势, 琉苞菊的根长呈显著增加趋势; 15 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的叶面积、冠根比和最大光化学效率呈显著增加趋势; 琉苞菊的冠根比和最大光化学效率呈下降趋势, 总生物量呈显著增加趋势。尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的根长分别与0-5 cm和5-10 cm土壤含水量呈显著正相关关系。这说明早春首次降雨量比首次降雨时间更能影响植株生长, 但不同物种对降雨格局变化的响应不一致, 这可能通过影响早春短命植物的形态特征, 进而影响早春荒漠生态系统的稳定性。     

应用非光化学淬灭初始变化率作为浮游植物光保护能力指标的可行性

在非光化学淬灭(Non-Photochemical Quenching,NPQ)荧光诱导的早期(1 min),NPQ随时间的变化率(NPQ/t)可作为衡量浮游植物光保护能力的指标,与常用的传统指标NPQm(最大NPQ)相比,这一新指标具有更易标准化、测量效率更高且包含的信息更丰富的优点。通过实验测量和理论推导证明了NPQ/t的常数性质,并通过可控光照条件下的室内培养实验证明了应用NPQ/t反映浮游植物光保护能力的合理性和有效性:NPQ/t和NPQm、光保护色素浓度呈线性相关,高光强下培养的藻类其NPQ/t高于低光强下培养的藻类,不同藻种之间的NPQ/t:扁藻(Tetraselmis chui)牟氏角毛藻(Chaetoceros mulleri)叉鞭金藻(Dicrateria inornata)。这一方法解决了野外实测研究中传统指标难以满足结果标准化和快速测量等要求的问题,对于推动浮游植物光保护生态学研究具有重要意义。     

光系统II实际光化学量子效率对光的响应模型的比较

为了比较光系统II实际光化学量子效率(Φ_PSII)对光的响应机理模型(简称机理模型)、负指数模型和指数模型的优缺点, 用LI-6400-40B光合作用测定仪控制CO₂浓度和温度, 测量了剑叶金鸡菊(Coreopsis lanceolata)、黄荆(Vitex negundo)和大狼杷草(Bidens frondosa)的电子传递速率(ETR)对光的响应曲线(ETR-I)和Φ_PSII对光的响应曲线(Φ_PSII-I), 然后用这3个模型分别拟合了这些数据。拟合结果表明: 3个模型都可以较好地拟合这3种植物的ETR-I的响应数据和Φ_PSII-I的响应数据, 但由指数模型拟合ETR-I和Φ_PSII-I的响应数据得到相应的饱和光强(PAR_sat)和光系统II最大光能利用效率(F_v/F_m)之间存在显著差异, 且估算的饱和光强远低于实测值。由机理模型可知, Φ_PSII不仅与光强的函数有关, 还与植物的内禀特性有关, 即与天线色素分子的本征光能吸收截面、激子的传递效率、能级的简并度、光化学反应常数、热耗散常数和处于最低激发态的平均寿命等参数有关。此外, 由机理模型还可知, Φ_PSII随光强的增加而下降的原因是捕光色素分子的有效光能吸收截面随光强增加而降低。     

不同叶龄杂交酸模叶片光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应

通过气体交换和叶绿素荧光分析方法研究了杂交酸模(Rumex K-1)幼叶、功能叶和衰老叶的光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应特征。结果表明,老叶的光合作用对盐胁迫最为敏感,幼叶次之,功能叶对盐胁迫的抗性最强。对照植株幼叶、功能叶和老叶的光合诱导速率相差不大,幼叶和功能叶光合诱导后期受气孔限制的影响。盐胁迫后幼叶和功能叶的光合诱导推迟,出现了一个新的光合适应阶段;老叶仍有部分电子传递功能,但已丧失碳同化能力。盐胁迫后气孔导度不再是叶片光合碳同化诱导过程的限制因素,不同叶龄叶片PSⅡ光化学效率启动所需时间远远小于光合速率启动所需时间,盐胁迫对叶片的PSⅡ光化学效率诱导过程几乎没有影响。     

玉米冠层内不同层次对光能利用的差异性

将玉米冠层分为上、中、下3个层次,分析其不同层次对光能利用的规律.结果表明:整个冠层吸收的光合有效辐射(RAR)占总入射的87.7%,其冠层的中、上层吸收比例达到75%;冠层不同层次在可见光范围内的吸收率是上层＞中层＞下层;上、中、下3层叶温日变化规律一致,不同层次的差异主要是与冠层内的小气候有关;非光化学猝灭系数(qN)与叶温、光化学猝灭系数(qp)与光合速率(Pn)的变化趋势一致;用于光化学反应的能量与用于热能转化的能量呈此消彼长的趋势.     

两种杂交杨品系光合系统Ⅱ叶绿素荧光特征

比较研究伊犁地区两种典型杨树苗大叶杨（大叶钻天杨P.balsanifera Linn（Da））和伊犁杨5号（P.euramerieana cv（I-467））对太阳辐射光能的利用和耗散特性。光照条件下光合系统Ⅱ反应中心（PSⅡ）的最大光化学效率（Fv′/Fm′）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光合功能的相对限制（L（PDF））的分析表明,高的光合有效辐射强度（PAR）会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。淬灭分析表明,Da的光化学淬灭系数（qP）大于I-467,非光化学淬灭（NPQ）则相反（p〈0.05）。Da的NPQ显著小于I-467的,意味着I-467将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散等非光化学过程消耗的能力大于Da,因而相应降低了用于qP的份额。两种杨树的NPQ日变化趋势很相似;Fv′/Fm′和ΦPSⅡ的日变化趋势相似。Da的PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应平均的相对份额（P）高于I-467,在较低的PAR环境中Da比I-467能更好的利用光能;Da用于天线热能耗散的相对份额（D）则小于I-467,两者具有极显著差异（p〈0.01）。Da的ΦPSⅡ比I-467大,是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于P或光化学淬灭的比例较大,而分配于D或非光化学过程的比例较小的缘故,反应中心的ΦPSⅡ也较Da小。在有效的利用光能方面,Da比I-467更适宜在新疆伊犁地区大面积推广栽植。