高浓度CO2与磷浓度对葛仙米生长和光合作用的耦合效应

在不同CO₂(400和2000 ppm)和磷浓度下(0.088—0.350 mmol/L)培养葛仙米(拟球状念珠藻, Nostoc sphaeroides Kutzing), 研究CO₂和磷对葛仙米相对生长速率、色素含量、光系统Ⅱ光化学活性和光合速率等的影响。结果显示CO₂或磷浓度对葛仙米的相对生长速率、球体粒径和数量、光饱和光合速率、呼吸速率和光合效率均有显著影响, 且两者对球体粒径和数量、叶绿素a含量、呼吸速率和光合效率存在明显交互作用。高CO₂浓度培养明显提高磷对球体粒径和数量和光合效率的效应, 同时降低高磷浓度对叶绿素a合成的抑制作用, 但两者对相对生长速率、藻胆蛋白含量、光饱和光合速率、F_v/F_m和Yield的交互作用均不显著。以上研究结果表明高CO₂浓度或磷浓度增加促进葛仙米生长主要是通过提高光合速率和光合效率来实现; 两者交互作用表明高CO₂浓度可能通过提升磷的利用效率, 降低高磷浓度对叶绿素a合成的抑制, 提高光合效率, 使球体明显增大。     

沙质草地3种优势植物叶片光合生理对增温和降水减少的响应北大核心CSCD

以沙质草地优势物种猪毛蒿、胡枝子和糙隐子草为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究降水减少20%、40%和60%与增温的交互作用对3种典型植物叶片光合气体交换特征及叶绿素荧光特征的影响,以揭示沙质草地3种优势植物对气候变化的响应规律。结果显示:(1)与自然温度相比,OTC模拟增温增加了猪毛蒿C_(i),显著降低了胡枝子G_(s)、P_(n)和T_(r)、糙隐子草G_(s)和P_(n)、猪毛蒿WUE和L_(s),也显著降低了猪毛蒿和胡枝子F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)。(2)无论增温与否,随着降水减少幅度的增加,猪毛蒿G_(s)和P_(n)呈下降趋势,且中度以上的干旱胁迫下(降水减少>40%)胡枝子和糙隐子草P_(n)显著低于对照。(3)在自然温度条件下,轻度干旱胁迫时(降水减少20%)猪毛蒿T_(r)显著低于对照,重度干旱胁迫时(降水减少60%)其WUE、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著低于对照;重度干旱胁迫时,胡枝子C_(i)显著高于对照,差异幅度达10.7%,L_(s)显著低于对照,轻度干旱胁迫时(降水减少20%)其F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著高于中度以上的干旱胁迫;中度以上的干旱胁迫下糙隐子草T_(r)和G_(s)显著低于对照,重度干旱胁迫时,其C_(i)、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)显著低于对照,WUE和L_(s)显著高于对照。(4)增温与降水减少交互作用下,所有处理猪毛蒿C_(i)均高于对照,差异幅度分别达4.5%,6.0%和8.4%;胡枝子T_(r)均显著低于对照,差异幅度达57.8%;重度干旱胁迫时猪毛蒿L_(s)和WUE显著低于对照,糙隐子草F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)随降水减少而降低,中度以上的干旱胁迫时其值显著低于对照。(5)相关性分析表明,3个优势物种的P_(n)与F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)均呈显著正相关关系,其中猪毛蒿和糙隐子草的P_(n)—F_(v)/F_(m)和P_(n)—F_(v)/F_(o)斜率明显高于胡枝子。研究表明,气候变暖会在一定程度上加剧降水减少对沙质草地3种群落优势物种光合作用的抑制。     

兴安落叶松叶光合与氮代谢对环境变化响应的转录组分析

为了揭示兴安落叶松针叶光合作用对环境变化响应的分子机制,采用高通量测序技术,对生长环境差异明显的4个样地[塔河(52°52′ N)、松岭(50°72′ N)、黑河(49°22′ N)和带岭(47°08′ N)]兴安落叶松针叶进行转录组测序,并比对不同样地树木针叶的差异表达基因(DEGs)。结果表明: 共获得高质量短读序282428811条,其中在塔河-松岭、塔河-黑河、塔河-带岭、松岭-黑河、松岭-带岭、黑河-带岭6个对比组中,分别筛选出16915、18812、28536、20635、29957和23617条差异表达基因。在KEGG代谢通路分析中,光合作用通路中编码光系统Ⅱ(PSⅡ)的Psb基因家族的9个基因(即PsbB、PsbK、PsbO、PsbP、PsbQ、PsbS、PsbW、Psb27和Psb28)及编码F型ATP酶的3个基因(即ATPF1A, atpA、ATPF1G, atpG和ATPF1D, atpH)均随样地间的环境差异增大而呈现明显上调;氮代谢通路中编码谷氨酰胺合成酶的基因(glnA, GLUL)、硝酸还原酶的基因(NR)、碳酸酐酶的基因(cynT,can)也呈现同样的上调。DEGs和上调基因的数量均随样地环境变化增大而增多,进而导致了兴安落叶松针叶光合能力在样地间的差异。     

沉水植物光合作用的特点与研究进展

沉水植物属于高等植物,由陆生被子植物演化而来,它们在形态、光合生态生理方面对水下生活环境发生了一系列适应性变化。沉水植物的光合作用受水体中光、温度、pH和无机碳等影响,本文对此进行了综述。水中低CO2扩散率以及细胞外较厚的扩散层阻碍了沉水植物净碳的吸收,因此,沉水植物光合作用速率受到无机碳供应的限制。为获得无机碳,沉水植物在形态结构和生理生化上表现一定的特性,包括薄的叶片层并含有叶绿体以及对HCO3-利用的能力,拟C4型和CAM型光合代谢途径的选择。这些是沉水植物碳浓缩机制的具体体现。     

Promotive Effect of Low Concentrations of NaHSO3 on Photophosphorylation and Photosynthesis in Phosphoenolpyruvate Carboxylase Transgenic Rice Leaves

Spraying a 1-2 mmol/L solution of NaHSO3 on the leaves of wild-type rice (Oryza sativa L.)Kitaake (WT), phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) transgenic (PC) rice and PEPC phosphate dikinase(PPDK) transgenic rice (PC PK), in which the germplasm was transformed with wild-type Kitaake as the gene receptor, resulted in an enhancement of the net photosynthetic rate by 23.0%, 28.8%, and 34.4%,respectively, for more than 3 d. It was also observed that NaHSO3 application caused an increase in the ATP content in leaves. Spraying PMS (a cofactor catalysing the photophosphorylation cycle) and NaHSO3 separately or together on leaves resulted in an increase in photosynthesis with all treatments. There was no additional effect on photosynthetic rate when the mixture was applied, suggesting that the mechanism by which NaHSO3 promotes photosynthesis is similar to the mechanism by which PMS acts and that both of compounds enhanced the supply of ATE After spraying a solution of NaHSO3 on leaves, compared with the WT Kitaake rice, a greater enhancement of net photosynthetic rate was observed in PEPC transgenic(PC) and PEPC PPDK transgenic (PC PK) rice, with the greatest increase being observed in the latter group. Therefore ATP supply may become the limiting factor that concentrates CO2 in rice leaves transformed with an exogenous PEPC gene and exogenous PEPC PPDK genes.     

Presowing Seed Treatment with Cytokinins and Its Effect on Growth, Photosynthetic Rate, Ionic Levels and Yield of Two Wheat Cultivars Differing in Salt Tolerance

The effects of presowing seed treatment with different concentrations of cytokinins （kinetin and benzylaminopurine; 100, 150, and 200 mg/L） on growth, photosynthetic capacity, and ion homeostasis were investigated in two spring wheat （Triticum aestivum L.） cultivars, namely MH-97 （salt sensitive） and Inqlab- 91 （salt tolerant）. Primed and non-primed seeds were sown in a field in which NaC1 salinity of 15 dS/m was developed. Of the different concentrations of priming agents tested, the effect of a moderate concentration of kinetin （150 mg/L） was very pronounced, particularly in improving growth and grain yield, in both cultivars. In addition, priming with kinetin alleviated the adverse effect of salt stress on gaseous exchange characteristics （net CO2 assimilation rate and water use efficiency） in both cultivars. Seed priming with a moderate concentration of kinetin also altered the pattern of accumulation of Na^＋ and Clˉ in the shoots, irrespective of the wheat cultivar, under conditions of salt stress. However, all other priming agents at the different concentrations tested did not show any consistent effect on ion levels, except hydropriming, which increased K^＋ levels in the shoots of both cultivars under salt stress. In conclusion, a moderate concentration of kinetin showed a consistent effect in altering the growth and grain yield of both wheat cultivars, which was related to the beneficial effects of kinetin priming on water use efficiency and photosynthetic rate under conditions of salt stress.     

叶角、光呼吸和热耗散协同作用减轻大豆幼叶光抑制

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展开程度的叶片均未发生明显的光抑制 ;但将叶片平展并暴露在 12 0 0μmol/ (m2 · s)光下时幼叶发生严重的光抑制 ,伴随叶面积的增加光抑制程度减轻。强光下 ,尽管幼叶光呼吸 (Pr)的测定值较低 ,但幼叶光呼吸与总光合之比 (Pr/ Pm)较高。将叶片平展置于强光下时 ,幼叶的实际光化学效率 (ΦPSII)明显下调 ,非光化学猝灭 (NPQ)大幅增加 ;幼叶叶黄素库较大 ,光下积累较多的脱环氧化组分 ,揭示幼叶依赖叶黄素循环的热耗散增强。自然条件下测量叶片角度 ,观察到在叶片展开过程中叶柄夹角逐渐增加 ;日动态过程中幼叶的悬挂角随光强增加而明显减小 ,完全展开叶的悬挂角变化幅度很小。叶片角度的变化使实际照射到幼叶叶表的光强减少。推测较强的光呼吸、依赖叶黄素循环的热耗散以及较大的叶角变化可能是自然状态下幼叶未发生严重光抑制的原因     

黑杨杂交无性系间叶片δ13C、长期水分利用效率和光合特性的研究

在温室中通过严格控水的方法,对4个不同水分处理下,12个黑杨杂交无性系间长期水分利用效率（WUEL）、δ^13C和光合参数（Gs、Tr、Pn、WUEL,Cj、Pmax、LSP、Ce）的差异进行了研究,并分析了无性系间WUEL和δ^13C差异与光合参数差异的相互关系。结果表明：不同水分处理下,δ^13C和Gs、Tr、Pn、WUEL、Cj差异极显著。随水分胁迫的加剧,δ^13C和WUEL增加,而Gs、Tr、Pn、Cj减少。同一水分处理下无性系间WUEL和δ^13C差异显著,Gs、Tr、Pn、WUEj、Cj差异极显著。无性系问WUEL和δ^13C的差异在4个水分处理下表现出一致性．即WUEL最优的是J2,其次为J6、J7、J8、J9,同时这些无性系的δ^13C较高。Gs是影响WUEj的关键因子,Gs低的无性系WUEj高。J2、J6、J7、J8、J9的净光合速率（Ps）和瞬时水分利用效率（WUEj）虽不是最高,但其最大净光合速率（Pmax）大,光饱和点（LSP）高,羧化效率（Ce）大,光合能力强。无性系间δ^13C和WUEL差异的主要影响因子是Gs和光合能力,J2、J6、J7、J8、J9都具有Gs低和光合能力强的特点。各水分处理下δ^13C与WUEL,均呈正相关,但由于水分引起的δ^13C差异远大于无性系间的差异,因此二者的相关性仅在充分供水条件下表现较好．相关系数为0．7077。     

运用探究方法,进行建构教学

探究学习是美国芝加哥大学教授施瓦布(Schwabjj)倡导的,通过学生自主参与获得知识的过程,培养学生的探究能力.建构主义认为知识应该是学生在一定的情境下,通过意义建构的方式获得的.这些是新课程标准带来的新教育教学理念.如何将探究性学习与基础知识的教学统一起来,让学生通过探究性学习来建构概念,是新课程改革中需要深入研究的问题.     

植物中氧化还原系统对光合作用的调节

植物中氧化还原系统对光合作用有着重要的调节作用,通过一些氧化还原蛋白在光照和黑暗中结构改变,使植物体内的氧化还原系统发生变化,实现对光合作用的调节。