不同水分胁迫对刺槐生理的影响

本文以二年生刺槐为供试材料,探讨水分胁迫对其生理的影响,为园林绿地中刺槐的灌溉提供理论指导.结果表明,水淹和干旱胁迫明显影响刺槐的生长.水淹11 d后,qP值、ETR值、Fv'/Fm'值和净光合速率的明显下降,qN值上升,19 d后植株死亡.中度干旱胁迫(土壤含水量在8%～15%之间)对植株生长有一定影响,表现为净光合速率的下降和qN值上升等;干旱胁迫(土壤含水量低于10%)严重抑制植株的生长,表现为qN值上升,而qP、ETR、Fv'/Fm'和净光合速率下降,处理19 d后干旱组植株死亡.轻度干旱(土壤含水量在15%～25%之间)适宜植物生长,表现为3次测定的qP、ETR、Fv'/Fm'、Fv/Fm和净光合速率都较高且稳定.土壤含水量日变化在15%～25%以内受轻度干旱胁迫是园林中刺槐的最佳灌溉方式,既不影响景观效果,同时也能节约灌溉用水.     

亏缺灌溉对板蓝根叶片光合生理特性及产量的影响

以北板蓝根(Isatis tinctoria)为研究对象, 于2018年在河西走廊中部干旱绿洲开展水分控制试验, 设轻、中、重度亏水及充分供水4个控水水平, 通过大田试验探究膜下滴灌条件下亏缺灌溉对板蓝根叶片生理指标、灌水量及产量的影响, 为河西地区板蓝根灌溉策略的制定提供理论依据。结果表明, 板蓝根叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)因营养和肉质根生长期受到亏缺灌溉影响而显著下降, 降幅随亏水程度的加剧而增大, 轻度亏水处理对叶片光合能力的影响不显著, 且在复水之后存在一定的补偿响应; 轻度亏水处理的产量与对照(8 348.91 kg·hm^-2)相比无显著差异, 而其它处理的产量均有不同程度的下降; 灌水量与产量的拟合关系呈二次抛物线, 即产量不随灌水量的增加而升高。因此, 综合分析表明膜下滴灌调亏降低了板蓝根叶片的光合能力, 而营养生长期轻度亏缺灌溉可以节水并提高产量和灌溉效率。     

西南旱地油菜田土壤水分和作物光合特征对覆盖材料和垄沟比的响应

为了应对西南地区频发的季节性干旱,提高旱作农田水分利用效率和作物光能利用效率,设置大田试验,研究不同覆盖材料(普通白膜、普通黑膜、生物降解膜和不覆膜)和不同垄沟比(40 cm∶40 cm和40 cm∶80 cm)对土壤贮水量和油菜光合特性、荧光参数、叶绿素相对含量(SPAD)的影响。结果表明: 油菜生育期不同覆盖材料下的土壤贮水量为:普通黑膜垄作(BR)≈普通白膜垄作(WR)≈生物降解膜垄作(BDR)＞不覆膜垄作(NR)＞平作(FP);在同一覆盖材料下,垄沟比对土壤贮水量无显著影响。与平作相比,垄沟集雨处理的净光合速率、气孔导度、最大荧光、可变荧光、PSⅡ最大光化学量子产量、PSⅡ潜在活性、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数均有所提高;与平作相比,WR、BR、BDR和NR处理的SPAD值分别提高6.1%、8.6%、8.5%和3.6%,瞬时水分利用效率分别提高18.3%、11.4%、16.3%和10.4%。相比于平作,BR、WR和BDR处理可显著增加油菜产量,NR处理增产不显著,普通黑膜垄作+垄沟比40 cm∶40 cm处理的经济效益最高。可见,垄沟集雨种植可以改善西南旱地油菜田土壤水分,增强油菜叶片光合能力,提高油菜产量,增加农民收入。     

外源硫对镉胁迫下马齿苋光合性状和矿质元素吸收的影响

从光合反应系统揭示外源硫(S)诱导马齿苋镉(Cd)耐受性的生理机制,为外源S缓解重金属毒害提供理论依据.采用营养液培养,研究外源S供体(NH4)2SO4对100 mg/L Cd胁迫下马齿苋叶片光合色素、光合特性、叶绿素荧光参数和矿质营养元素的影响.结果表明,Cd胁迫可显著降低马齿苋叶片中叶绿素a和叶绿素b含量;净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著降低,而胞间二氧化碳浓度上升,表明非气孔因素是Cd胁迫诱导马齿苋光合抑制的主要因素;同时,PSⅡ实际光化学效率(ФPSII)、电子传递效率(J)、化学猝灭系数(qP)显著下降,而非化学猝灭系数(qN)显著上升,表明Cd胁迫影响马齿苋PSⅡ反应系统的正常运行.外施400 mg/L(NH4)2SO4显著提高马齿苋叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a/b比值,增强马齿苋叶片光合作用和PSⅡ原初光化学反应量子效率.对5种与光反应系统密切相关的矿质元素含量进行分析发现,Cd处理显著增加马齿苋叶片中的Ca和Fe含量,显著抑制马齿苋对Mg、Mn和Cu的吸收.Cd胁迫下马齿苋叶片的变黄与Mg、Mn的亏缺有关,而与Fe缺乏无关;添加外源S可显著提升马齿苋叶片中Ca、Mg、Fe、Cu和Mn含量,从而增强Cd胁迫下马齿苋叶片的PSII反应系统功能.     

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO_2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。     

光氮互作对闽楠幼苗叶片光合生理特性的影响

以5月龄闽楠幼苗为材料,采用4种光照水平(100%、41.3%、14.3%、3.6%自然光)和4种氮素水平(0、0.5、1、2 mol/L纯氮)的双因素盆栽试验,研究光氮互作下闽楠幼苗的光合生理特性,以探讨其对环境适应性的生理机制。结果表明:(1)遮荫和施氮均能显著提高闽楠叶片光合色素含量;在同一氮素水平下,随光照强度下降,闽楠幼苗叶片可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、表观量子系数(AQY)均呈先增后降趋势,并在41.3%自然光照水平时最高;而同期叶片胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)均呈下降趋势;闽楠幼苗的叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)则随光照减弱逐渐增加。(2)同一光照水平下,随着氮素施用量增加,闽楠幼苗叶片SS、SP、光合气体交换参数、光响应曲线特征参数总体呈现先升高后降低的趋势,F_v/F_m和F_v/F_o呈先降后增趋势。(3)不同光照和氮素水平之间存在显著的互作效应,隶属函数分析结果以41.3%自然光照、0.5 mol/L纯N处理的效果最优。研究表明,闽楠幼苗为喜光耐荫植物;适宜遮荫和施氮处理组合可显著改善闽楠渗透调节能力,提高光能利用率,促进光合作用进行,而全光照、过度遮荫、缺氮、或过量施氮均不利于闽楠正常生理代谢。     

不同时期根施钾肥对沿黄灌区‘骏枣’光合特性及其产量和品质的影响

在沿黄灌区选择8年生‘骏枣’植株,以不施钾肥作为对照,分别在果树开花期、幼果期、果实膨大期、转色期每株沟施300 g硫酸钾,测定各处理果实品质、产量、叶片光合以及荧光参数的变化,以明确沿黄灌区‘骏枣’的最佳施钾时期,为制定枣树合理施肥措施提供理论依据。结果表明:(1)与对照相比,施用钾肥可促进骏枣的光合作用、改善果实品质,且不同生育期效应不同,并以果实膨大期施用钾肥对提高骏枣果实品质、产量、叶片光合效果最为显著。(2)果实膨大期施用钾肥后,‘骏枣’的果实纵径、横径、果形指数、单果重、单株产量比对照分别显著提高了22.64%、39.33%、13.62%、19.52%和19.58%,果实维生素C(Vc)、可溶性糖和果糖的含量、糖酸比分别比对照显著提高了37.98%、22.82%、31.37%和29.95%,叶片叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)比对照分别显著提高了28.91%、38.44%、36.75%和27.25%,叶片初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、电子传递速率(ETR)比对照分别显著提高了28.18%、29.15%和37.75%,而胞间CO _2浓度(C_i)和裂果率在果实膨大期达到最低值,比对照分别显著降低了28.34%和35.50%。研究发现,在‘骏枣’果实膨大期株施300 g钾肥,可显著增加植株叶片叶绿素含量、光合作用效率和光能吸收、电子传递效率,提高树体光合能力,显著降低裂果率,有效改善骏枣果实外在和内在品质,显著提高单株产量。     

高产岩藻黄素的海洋硅藻筛选及光照条件优化

为提高岩藻黄素(Fucoxanthin)提取效率, 对16株海洋硅藻岩藻黄素的检测含量和实际含量进行了分析, 并以一株牟氏角刺藻(Chaetoceros muelleri)为对象, 研究了岩藻黄素与另外两种关键光合色素(即叶绿素a和β-胡萝卜素)的含量及其消长受光强和光质影响的特征。研究结果显示, 不同种或同种不同株的海洋硅藻, 在相同的培养条件、收获时期、提取方法下, 其提取率差异大, 可从不足1%到89.78%; 岩藻黄素的检出含量各异, 从0.03到5.02 mg/g。受不同光照强度[低: 50 μmol/(m2·s); 中: 100 μmol/(m2·s); 高: 200 μmol/(m2·s)和光质(红光、蓝光)]的影响, 岩藻黄素产量呈现不同特征。在低光照强度下, 单位细胞岩藻黄素的含量相对较高。在红光条件下, 岩藻黄素的产量高于蓝光。在相同光强条件下, 岩藻黄素含量随增殖周期变化; 在单色光质条件下, 几种光合色素均在生长平台期后期含量增加。岩藻黄素的含量变化与叶绿素a和β-胡萝卜素的含量及其消长关系密切。研究为筛选藻株、优化硅藻培养条件以累积岩藻黄素提供了参考。     

冠层结构对梨叶片光合特性及果实品质的影响

冠层结构是影响果树生长发育及丰产优质的重要因素。该研究以20年生‘玉露香’梨大冠分层树形为对照(CK),以冠层整形修剪后的3、4和5个主枝的开心树形为处理(分别记为OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)),测定了冠层截获的光合有效辐射、叶片的气体交换、叶绿素荧光和果实品质特性,探讨不同冠层结构内光环境的变化对梨树叶片光合特性及果实品质的影响,探讨果树的光合调控和结实规律,为西北黄土高原产区果树的标准化整形修剪提供理论依据。结果表明:(1)OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)的冠层不同方位和不同时刻截获的光合有效辐射(PAR)均高于CK。与CK和OCC_(5b)相比,OCC_(3b)和OCC_(4b)叶片光响应的最大净光合速率(P_(nmax))和羧化效率(CE)显著提高。(2)在强光胁迫下,开心树形叶片光呼吸速率(P_r)占总光合速率(P_g)的比例(P_r/P_g)和非光化学淬灭(NPQ)中可恢复组分r(qE)提高,同时不可恢复组分r(qI)降低。(3)OCC_(3b)和OCC_(4b)比OCC_(5b)和CK的单果重、果面红晕面积、果皮花青苷含量、可溶性固形物含量和可溶性总糖含量均显著提高,而可滴定酸含量显著降低。(4)PAR与果面着色面积和果皮花青苷含量呈极显著正相关关系,P_(nmax)与单果重呈极显著正相关关系,而PAR和P_(nmax)均与可滴定酸呈极显著负相关关系。研究发现,OCC_(3b)和OCC_(4b)的梨树冠层内可截获更多的光能,叶片光合能力更强,遭遇强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护,而且开心形树冠结构还能显著提升果实品质。     

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。