2种杨树光合色素和抗氧化系统对UV-B与NaCl胁迫的响应

以胡杨和俄罗斯杨(黑杨杂交种)为材料,通过设置增强UV-B辐射、NaCl胁迫(100mmol/L NaCl)、复合胁迫(增强UV-B辐射+100mmol/L NaCl)及对照(不额外施加NaCl和UV-B)4组处理,研究2种杨树对UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫的生理响应及其种间差异。结果显示:(1)增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫下,2种杨树的叶绿素含量降低,叶绿素a/b比值减小,类胡萝卜素含量升高;叶片中的膜脂过氧化产物(MDA)和H2O2含量均显著升高;但在复合胁迫下,俄罗斯杨MDA含量要明显低于各单一胁迫处理,而胡杨MDA含量和2种杨树H2O2含量均介于2种单一胁迫处理之间。(2)在3种不同胁迫条件下,俄罗斯杨和胡杨叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性比对照显著升高,且POD活性在复合胁迫下最高。(3)2种杨树叶片中渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白)含量在各胁迫条件下均比对照明显升高,且脯氨酸和可溶性蛋白含量在复合胁迫下最高;胡杨甜菜碱含量在3种胁迫条件下的升高幅度均远大于俄罗斯杨,而俄罗斯杨可溶性蛋白含量升高的幅度在增强UV-B辐射和复合胁迫下却明显高于胡杨。研究表明,增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合处理对2种杨树生长均造成不同程度的胁迫伤害,但2种杨树在复合胁迫下表现出的抗氧化保护能力比在2种单一胁迫下更强,因而复合胁迫对2种杨树的伤害更小,UV-B辐射可能与NaCl胁迫相互拮抗最终减缓了对植物的伤害。     

复水对旱后不同玉米品种植株生长恢复能力及其生理响应特性的影响

该研究选用2个抗旱能力相似但旱后恢复能力存在显著差异的玉米品种‘P3’和‘郑单958’为材料,采用盆栽称重控水法在苗期进行干旱及复水处理,通过测定其生长、水分状况、光合参数、叶绿素荧光参数以及叶绿素含量在干旱及复水过程中的变化规律,探讨干旱及复水过程中生理生化响应与旱后恢复能力的关系。结果发现:(1)抗旱性相同的2个玉米品种在干旱复水后的生长恢复能力表现为‘P3’显著强于‘郑单958’。(2)干旱胁迫后,‘郑单958’和‘P3’的叶片相对含水量差异不显著,但‘P3’能维持较高的叶水势、PSⅡ最大光化学效率和叶绿素含量。(3)经干旱胁迫复水后,‘P3’的净光合速率,PSⅡ最大光化学效率和气孔导度恢复速度快于‘郑单958’,说明‘P3’光合损失恢复能力高于‘郑单958’。研究表明,玉米品种‘P3’的旱后复水生长恢复能力较强,因‘P3’在干旱胁迫下能维持较高的Fv/Fm值和叶绿素含量,光系统的损伤较轻,而且复水后也能较快的恢复;在干旱过程中减轻干旱胁迫对植物光合系统的伤害是旱后复水快速恢复生长的基础,而在复水后快速修复光系统损失能够加快植物复水的恢复速度。     

疏叶骆驼刺和多枝柽柳不同时期光合特性日变化及其与环境因子的关系

在自然条件下,利用Li-6400光合仪测定疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)7~9月份的气体交换参数,分析2种植物净光合速率(Pn)与环境因子——光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)、大气CO2浓度(Ca)、相对湿度(RH)之间的关系,以明确影响其光合作用的主导环境因子,为恢复和重建过渡带植被提供理论依据。结果显示:(1)疏叶骆驼刺不同时期Pn的日变化均为单峰曲线,多枝柽柳7、8月份的Pn日变化为单峰曲线,9月份为双峰曲线,且疏叶骆驼刺Pn的平均值(7.08μmol·m-2·s-1)高于多枝柽柳(5.54μmol·m-2·s-1)。(2)2种植物7~9月份的蒸腾速率(Tr)日变化均为单峰曲线,且疏叶骆驼刺Tr的平均值(5.46mmol·m-2·s-1)高于多枝柽柳(4.40mmol·m-2·s-1);疏叶骆驼刺和多枝柽柳的胞间CO2浓度(Ci)的日变化趋势均呈"倒钟型"曲线,与Pn日变化趋势相反。(3)2种植物7~9月份的WUE日变化进程与各自的Pn日变化规律基本一致,多枝柽柳的WUE日均值(1.21 mmol·mol-1)明显高于疏叶骆驼刺(0.97mmol·mol-1)。(4)偏相关分析显示,骆驼刺和柽柳的Pn与PAR呈显著正相关关系,而与RH呈显著负相关关系;回归分析显示,骆驼刺和柽柳Pn日变化的变异分别有35.6%和42.4%是由环境因子的日变化造成的;通径分析显示,各环境因子对Pn都具有显著的影响,其大小顺序分别为:TaRHPARCa(骆驼刺)和PARCaTaRH(柽柳),且骆驼刺在7~9月份内PAR均为决策变量,RH为限制变量(除7月份外);而柽柳在8、9月份内PAR均是决策变量,RH、Ca是限制变量。研究表明,疏叶骆驼刺属于高光合高蒸腾低水分利用效率型,多枝柽柳属于低蒸腾低光合高水分利用效率型;7月份骆驼刺和柽柳Pn的下降主要是由于气孔限制引起,而8、9月份主要是由非气孔因素限制所致;PAR和RH是影响骆驼刺和柽柳最重要的环境因子,其次是Ca,而Ta在不同时期的影响程度不同;疏叶骆驼刺和多枝柽柳与环境协同进化过程中产生了一定的生态适应性,但柽柳的WUE明显高于骆驼刺,推测柽柳的抗旱能力强于骆驼刺。     

西藏虎头兰和墨兰对强光的生理响应

兰属植物(Cymbidium)是重要的观赏花卉。该属大多数种类生长在适度荫蔽的环境中,但附生型的西藏虎头兰(C.tracyanum)却能在阳光直射的环境下良好生长。为了探究西藏虎头兰适应强光的生理机制,研究选取同属的地生型墨兰(C.sinense)与其进行对照实验,测定了这两种植物在不同光照强度下的叶绿素荧光参数和P700氧化还原态。结果表明,在强光下,西藏虎头兰光系统I和II活性的下降程度比墨兰小,而环式电子传递的激发程度更高。环式电子传递的激发有助于增强西藏虎头兰在强光下的光保护,而墨兰因环式电子激发程度较低,使其不能适应强光。由于附生环境更容易出现间歇性的直射光,西藏虎头兰的这种适应强光的能力可能有助于它更充分地利用附生环境中的光照资源。     

扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠关系及其对寄主棉花叶片叶绿素荧光特性的影响

【背景】草食动物对寄主植物的取食或损伤会诱导改变植物的光合作用,从而直接影响植株的健康生长。产蜜昆虫与蚂蚁的互惠关系是物种相互促进的一种重要的生态学现象,能够促进产蜜昆虫的种群数量,然而这种互惠关系及其对寄主植物光合生理的影响还知之甚少。【方法】在室内条件下,运用叶绿素荧光动力学技术研究了外来入侵害虫扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠对寄主棉花叶片叶绿素荧光特性的影响。【结果】随着扶桑绵粉蚧危害时间的延续,寄主植物上蚂蚁和扶桑绵粉蚧的数量均呈现显著上升的趋势,而在危害后期,蚂蚁存在情况下扶桑绵粉蚧的数量要明显低于无蚂蚁处理;在扶桑绵粉蚧取食寄主棉花20 d后,有、无蚂蚁存在的棉花叶片的光合利用率α值较无虫处理分别下降了53.5%和37.0%;存在蚂蚁或扶桑绵粉蚧危害后期对棉花叶片最大相对电子传递效率r ETRmax有显著影响,然而扶桑绵粉蚧单独取食或与蚂蚁互作的情况下未显著影响棉花叶片对强光的耐受能力(Ek)。【结论与意义】研究明确了扶桑绵粉蚧与长角立毛蚁的互惠关系对寄主棉花叶片的光合生理产生了一定的负面效应,为进一步解释扶桑绵粉蚧入侵、扩散及暴发的生态学过程提供了科学依据。     

Responses of the functional traits in Cleistogenes squarrosa to nitrogen addition and drought

植物功能性状被广泛地用于研究植物对环境变化的响应。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)是内蒙古草原重要的C4物种,其功能性状是如何对水氮环境的变化做出响应的,还不十分清楚。该文采用盆栽实验的方法,进行氮添加(0,10.5,35.0和56.0 g·m–2·a–1)和降水(自然降水和70%平均月降水量)处理,研究糙隐子草整株性状、叶形态性状和叶生理性状对氮添加和干旱的响应。结果表明,氮添加显著影响了糙隐子草的整株性状,氮、水处理及它们的交互作用显著影响了糙隐子草的叶形态性状和叶生理性状。各功能性状对氮添加的响应格局在自然降水和干旱处理下是不同的。根深、茎生物量和茎叶比在干旱条件下低和中氮添加处理中较高,而在自然降水下无明显变化;比叶面积在干旱条件下随氮添加量的增加而增加,而在自然降水下无增加趋势;自然降水下,高氮添加显著刺激了光合速率和蒸腾速率,增加了水分利用效率,而在干旱条件下氮添加对它们没有显著影响;叶片单位面积的氮含量在自然降水下随氮添加量的增加有增加趋势,而在干旱条件下显著降低。在自然降水下,氮添加主要影响糙隐子草的叶形态和生理性状,而在干旱条件下,氮添加主要影响糙隐子草的整株性状和形态性状。总之,糙隐子草的功能性状对氮添加表现出明显的响应,响应格局在不同的水分条件下不同,反映了其对氮水环境变化的弹性适应。     

高粱、紫苏叶脉密度与光合特性的关系

叶脉是植物叶片光合作用水分输送的重要结构。为阐述叶脉与光合特性之间的关系,以C4植物高粱(Sorghum bicolor)、C3植物紫苏(Perilla frutescens)为实验材料研究了叶脉密度和光合特性之间的关系。结果表明,与紫苏相比,高粱叶片叶脉密度大,导水能力强,蒸腾速率高,但气孔密度小。进一步分析表明,高粱叶片近轴侧气孔密度占总气孔的比例明显高于紫苏。叶脉密度大的高粱具有较高的净光合速率;而紫苏叶脉密度小,净光合速率也较低。由此表明,较高的叶脉密度有利于支持较高的光合速率,但研究表明叶脉密度和气孔密度可能不存在严格的协同变异关系。研究结果对理解植物光合作用适应有重要意义。     

UV-B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响

通过对UV-B辐射胁迫下亚热带典型木本杨桐幼苗的生长及光合生理的研究,探讨植物对于UV-B辐射胁迫的生理响应及适应性机理,进而揭示UV-B辐射变化对亚热带森林树种的影响.实验设置UV-B辐射滤光组、自然光对照组以及辐射增强组,选择亚热带典型树种杨桐(Cleyera japonica Thunb.)幼苗为实验材料.研究结果表明:(1)增强UV-B辐射会降低杨桐幼苗的叶绿素含量,而降低辐射则会显著促进叶绿素的增加,且这种胁迫在时间上具有积累性.(2)增强或降低辐射强度都会抑制杨桐地径的生长,增强辐射会产生更显著的抑制;降低辐射强度会对杨桐幼苗的株高生长产生促进作用,反之,则会抑制其生长.3个测定期数据综合分析显示随着处理时间的加长,这种胁迫作用有减小的趋势.(3)对光响应曲线的分析表明相对于自然光条件下的UV-B辐射,降低其强度对杨桐幼苗光合作用有显著的促进作用,反之则会抑制,不过抑制作用并不显著;对于光合特征参数的分析表明增强或降低UV-B辐射会显著降低杨桐幼苗的光饱和点(LSP)和光补偿点(LcP),而对最大净光合速率(Amax)、表观光合量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)影响均不显著,表明辐射胁迫对杨桐幼苗利用光能的效率影响不大,从而也并未对杨桐的光合作用产生显著性的伤害,但是由于森林树种的多年生特性,这种影响将是积累性的或延迟的,UV-B所造成的光合作用或光能利用率的微小变化都可能会积累成长期影响.因此,对森林树种进行长期研究是必要的.     

光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响

以烤烟云烟87为材料,在烟株团棵期和打顶期用透光率相近的有色薄膜分别对其进行遮光处理直到采收结束,研究光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响.结果表明:烟叶生育前期各光质的整体光合性能依次为红光＞自然光＞白光＞蓝光＞黄光,后期蓝光的作用逐渐凸显.烤后烟叶β-胡萝卜素和叶黄素含量之间呈极显著正相关,且β-胡萝卜素含量明显高于叶黄素含量.团棵期增加红光,打顶期补充蓝光,有利于提高烤后烟叶β-胡萝卜素和叶黄素含量.光质对腺毛分泌物中的β-西柏三烯二醇影响最大,对降茄二酮影响最小.烷烃类蜡质成分中的三十一烷、三十三烷和异三十三烷含量受光质影响较大,异三十二烷和二十九烷含量受光质影响较小.相对于腺毛分泌物和烷烃类蜡质而言,光质对新植二烯影响较小.黄膜处理烤后烟叶的腺毛分泌物及其降解产物总量最高,光质对新植二烯和烷烃类蜡质含量的影响存在多种变化.红光和蓝光对烟叶表面提取物的影响效应主要表现在烟株生长前期,黄光和白光的影响效应主要体现在烟株生长后期.烟株生长前期增加红光比例,有利于增加烤后烟叶新植二烯和烷烃类蜡质成分积累;烟株生长后期补充黄光光质有助于提高烤后烟叶腺毛分泌物含量和表面提取物总量.     

华山新麦草叶片的光合生理特性

对华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng ex P.C.Kuo)营养叶的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化曲线进行了分析,并在对叶温(Tl)、气孔阻力(Rs)、光合有效辐射强度(PAR)和气温(Ta)的日变化曲线进行测定的基础上分析了它们对华山新麦草Pn的影响规律。结果表明:华山新麦草Pn的日变化曲线呈"三峰"型,峰值分别为6.5、6.2和9.0μmol.m-2.s-1,依次出现在9:30、11:30和16:30,而且具有明显的"午降"现象;Tr的日变化曲线呈"单峰"型,最大值为1.7 mmol.m-2.s-1,出现在13:30;Tl、Rs、PAR和Ta的日变化曲线均呈"单峰"型,峰值分别出现在12:30、11:30、12:30和13:30。华山新麦草的Pn对Tl、PAR和Ta的响应曲线均呈"抛物线"型,Pn在一定范围内与Tl、PAR和Ta呈正相关,随着Tl、PAR和Ta的升高逐渐增加至最大值后逐渐降低;而Pn与Rs则呈负相关,Pn在一定范围内随Rs的增大逐渐降低。根据拟合方程,华山新麦草营养叶的光补偿点和光饱和点分别为1.1和531.5μmol.m-2.s-1,说明该种类具有很强的喜光性,且对光照强度的适应范围较广。研究结果表明:较大的气孔阻力是造成华山新麦草叶片净光合速率偏低的主要原因。