CO2阶跃变化对茄子动态光合特征参数的影响

针对CO2阶跃变化下茄子光合的振荡动态现象,采用CO2阶跃起点(Cal)和阶点(Ca2)处理,以及不周光照水平(PAR)下的CO2阶跃处理,结合光合系统反馈控制动态生化模型中传递函数的振荡单元,分析了茄子动态光合的振荡特征参数.通过稳态光合参数,将茄子光合速率(Pn)转化为羧化速率(Vc)的动态进程,发现在较低的CO2...     

光合作用的CO_2阶跃响应动态生化模型

针对CO2阶跃变化下光合动态响应的振荡现象,依据经典的光合系统酶触反应动力学,初步尝试构建了光合系统反馈控制动态生化模型。该模型以卡尔文环的核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)接触反应的酶动力学进程作为核心,以磷酸甘油酸(phosphorylglyceric acid,PGA)还原和接续的核酮糖-1,5-二磷酸(ribulose-1,5-bisphosphate,RuBP)再生的多级过程高度简化为复合酶接触反应的酶动力学进程为反馈,构成反馈控制系统。采用经典的控制系统传递函数分析手段,将反馈控制系统表达为光合动态生化模型传递函数。据此模型将实测羧化速率Vc振荡动态进行仿真拟合,呈现出很高的拟合度(r=0.9377)。这表明,在卡尔文环或者光合系统反馈环中,因RuBP的消耗和再生补充不平衡引起的光合振荡现象,与光合系统酶接触反应动力学参数(k)造成各个中间产物再生的"滞后"效应有关。从而在机理上解释了Laisk和Walker(1986)的无机磷(inorganic phosphate,Pi)再生供应的光合动态生化模型中,需要假定代谢途径中蔗糖合成"滞后15～20s"才能表现出光合振荡效果的现象。     

叶面喷施NaCl对有色薄膜下苗用型大白菜物质累积的调节效应北大核心CSCD

以苗用型大白菜品种‘油绿3号’为材料,设置日光温室内盆栽实验,在蓝膜(B_(flim))、绿膜(G_(flim))、黄膜(Yflim)、红膜(R_(flim))、无色膜(W_(flim))下进行叶面喷施0(CK)、12和24 mmol·L^(-1) NaCl的组合处理(B_(flim0)、B_(flim12)、B_(flim24)、G_(flim0)、G_(flim12)、G_(flim24)、Y_(flim0)、Y_(flim12)、Y_(flim24)、R_(flim0)、R_(flim12)、R_(flim24)、W_(flim0)、W_(flim12)、W_(flim24)),测定幼苗的干鲜物质量、叶面积、净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))以及光合色素、可溶性糖和游离氨基酸含量等指标,以明确有色薄膜下叶面喷施NaCl对苗用型大白菜的生长及物质累积的复合调节效应。结果表明:(1)相同薄膜颜色下,与对照(0 mmol·L^(-1) NaCl)相比,苗用型大白菜的各项生长指标在12和24 mmol·L^(-1) NaCl处理下均不同程度增加,并以Y_(film12)处理的生长促进效应最大,其鲜物质量、干物质量、叶面积、可溶性糖含量分别比W_(film0)处理显著增加54.40%、45.06%、38.99%和76.77%;R_(film12)和W_(film12)处理的生长促进效应较大,但B_(film12)处理更有利于游离氨基酸和可溶性蛋白质累积以及叶绿素形成。(2)相同盐浓度条件下(0~24 mmol·L^(-1) NaCl),5种有色薄膜下苗用型大白菜的干鲜物质累积量以Y_(film0)处理最大,W_(film0)处理较大,R_(film0)处理较低,B_(film0)和G_(film0)处理最低。(3)叶面喷施12 mmol·L^(-1) NaCl不仅对红膜下可溶性糖含量和蓝膜下光合色素含量的增加会有进一步提升的较强叠加效应,且对蓝膜下干物质累积、可溶性糖含量、P_(n)和G_(s)以及红膜下叶面积、游离氨基酸含量和可溶性蛋白质含量的降低具有较强的补偿效应。(4)有色薄膜下苗用型大白菜的干鲜物质量、可溶性糖含量、光合色素含量以及P_(n)等因变量不仅受到R、FR光谱范围参数的直接通径因子调节,而且受到R∶FR、B∶R光谱比例参数的调节;叶面积还受到YR、R∶FR、B∶Y、B∶G等光谱特征参数的调节。研究发现,5种有色薄膜下,叶面喷施低浓度NaCl对苗用型大白菜生长及物质累积均呈现促进效应,且既有协同叠加效应也有补偿缓解效应,并以黄膜尤其是黄膜下叶面喷施12 mmol·L^(-1) NaCl处理对苗用型大白菜生长的促进效应最优。     

氧化乐果对不结球白菜光系统Ⅱ的毒理效应

采用不同品牌、不同浓度的氧化乐果杀虫剂对不结球白菜进行叶面喷洒处理,利用植物效率仪（PEA）测试不结球白菜叶片的快速叶绿素荧光动力学曲线,并根据JIP-test参数分析光系统Ⅱ（PSⅡ）的变化,研究氧化乐果对不结球白菜PSⅡ的毒理效应及残效动态.结果表明：除0.50%浓度氧化乐果外,其他浓度处理对不结球白菜叶片PSⅡ的最大光化学效率F_v/F_m影响不显著.但随着处理浓度的增大,初始荧光F_o、最大荧光产量F_m、J相的相对可变荧光V_J和PSⅡ单位反应中心用于电子传递的能量ET_o/RC呈显著增加趋势;而被PSⅡ反应中心捕获的激发能将电子从还原态质体醌Q_A^- 送入电子传递链的效率ψ_o却呈显著降低趋势.两个品牌的氧化乐果杀虫剂对不结球白菜PSⅡ的影响具有较好的一致性.氧化乐果叶面喷洒处理对不结球白菜PSⅡ的影响残效均在第3天达到最大,在第9天至第12天逐渐消失.表明氧化乐果杀虫剂对不结球白菜PSⅡ的作用目标靶促进了Q_A向Q_A^-的还原过程（V_J升高）以及Q_A^-向Q_B 的电子传递过程（ET_o/RC增加）.     

5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片硝酸还原同化的影响

以3年生‘大金钩韭菜’为供试材料,采用10μmol·L-1的5-硝基愈创木酚钠(5-NGS)进行叶面喷施处理,分析对韭菜叶片硝酸盐含量、氮代谢关键酶活性、氨基酸组分、营养品质及叶绿素荧光动力学活性的影响,以探索5-NGS对促进NO3-还原同化的相关机制。结果表明:(1)5-NGS处理使韭菜叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)等氮代谢关键酶活性分别比对照显著提高58.7%、26.5%、179.4%、131.3%,硝酸盐含量显著降低26.1%。(2)5-NGS处理韭菜叶片的可溶性蛋白、维生素C分别显著提高49.5%、25.0%,氨基酸总量及其组分含量也显著增加,但可溶性糖含量显著降低。(3)5-NGS处理使韭菜叶片的PSⅡ电子传递速率显著增加11.3%,其生物量、叶面积、叶绿素含量等也显著增加。研究认为,韭菜叶面喷施5-NGS使得末端的蛋白质合成活性增强,拉动了游离氨基酸向蛋白质的转化,同时调动了转氨作用的积极协同配合,还可能调动碳同化产物的协同配合,促进了前端硝态氮转化为谷氨酸和衍生氨基酸,从而降低了韭菜叶片的NO3-累积,并改善营养品质,促进了植株生长。     

设施调温模式下叶施低浓度NaCl对黄瓜幼苗生长和生理指标的影响

为了明确设施调温模式下叶施低浓度NaCl对黄瓜幼苗生长和物质积累的影响,本试验在日光温室内加设地膜小棚进行调温,形成中低温(L)区和中高温(H)区,采用0(L₀和H₀)、5(L₅和H₅)、10(L₁₀和H₁₀)、15 mmol·L^-1(L₁₅和H₁₅)的NaCl对2子叶1心期的黄瓜幼苗进行连续21 d的叶面喷洒处理,分析其对黄瓜幼苗生长、干鲜物质及营养物质累积和光合气体交换参数的影响。结果表明: L区和H区叶施NaCl处理下,黄瓜幼苗干物质量分别比对照增加38.6%(L₅)～50.2%(L₁₀)和8.9%(H₅)～23.3%(H₁₀)、植株含水量分别增加20.8%(L₅)～52.2%(L₁₀)和8.7%(H₅)～10.1%(H₁₀),表明10 mmol·L^-1 NaCl处理对植株干物质量和含水量的促进效应比5 mmol·L^-1 NaCl处理更大。然而,L₅处理的归一化壮苗指数(SI)最高,H₁₀处理的SI较高。L₁₀处理对叶面扩展的促进效应高于H₁₀。L₅对气孔导度(g_s)和光合碳吸收速率(P_n)的效应优于H₁₀。两种温度模式下叶施5～10 mmol·L^-1 NaCl均能累积更多的可溶性糖、游离氨基酸和可溶性蛋白质,并优先向茎和根中分配。另外,黄瓜幼苗的干物质量、叶面积、P_n、含水量、SI、g_s和游离氨基酸含量受温度、NaCl浓度的单因素效应影响,而幼苗的含水量、SI、g_s和游离氨基酸含量(叶片除外)还受温度与NaCl浓度的交互效应影响。综合分析表明,叶施NaCl对黄瓜幼苗生长和生理指标的有益效应浓度集中在5～10 mmol·L^-1,L区叶施NaCl的有益效应优于H区,且叶施适宜浓度(L₅和H₁₀)的NaCl对干物质累积的促进效应优于水蓄积的促进效应,更有利于黄瓜健壮秧苗的培育。     

套袋对番茄果实表面光系统Ⅱ光能吸收利用的影响

用白纸淋膜袋对温室番茄‘保罗塔’果实进行套袋处理,采用光纤光谱仪和叶绿素成像荧光仪测定了番茄果实的吸收光谱和叶绿素荧光参数,分析了套袋对番茄果实光系统Ⅱ光能利用效率的影响.结果表明： 在套袋后的前20 d内,与对照(CK)相比,套袋果实表面的叶绿素a (Chl a)含量和光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)无明显变化,但是套袋降低了果实表面的相对吸光系数A_670/780和光系统Ⅱ实际光化学效率（Y_Ⅱ）,此时番茄果实主要以PSⅡ调节性能量耗散机制为主.随后,番茄果实表面的Chl a和Chl b含量开始明显下降,但是套袋果实的F_v/F_m、Y_Ⅱ和A_670/780与CK无显著差异.在套袋后的第40天,套袋果实表面的Chl a和Chl b含量分别比CK降低了35.2%和52.8%,F_v/F_m和Y_Ⅱ仍然维持较高水平,分别比CK增加了24.5%和35.4%,表明此时番茄果实PSⅡ具有较高的光能利用效率,通过进一步降低非调节性能量耗散量子产额Y_NO为果实的早熟奠定了能量基础.     

复硝酚钠对韭菜生长及硝酸盐还原同化效应研究

于收割后第12天对日光温室韭菜分别叶面喷施0.15、0.25、0.50mL·L-1复硝酚钠(CSN),并测定分析CSN处理不同时间韭菜生物量、叶片NO3-累积、氮代谢关键酶以及相关代谢产物含量的变化,探讨CSN对韭菜硝酸盐累积污染的减控效应及其相关生理机制。结果显示:(1)韭菜硝酸盐含量在叶面喷施CSN后呈先降低(3~6d)后增加(6~9d)的趋势,并以0.15 mL·L-1 CSN处理至第6天的韭菜硝酸盐含量最低,比对照降低了29.6%。(2)不同浓度CSN处理可显著提高韭菜叶片氮代谢关键酶的活性,其中0.15mL·L-1 CSN处理后第6天叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性分别较对照增加了34.4%、61.3%、208.8%、7.4%。(3)各浓度CSN处理可明显促进韭菜生长,提高韭菜营养品质,0.15mL·L-1 CSN处理后第6天叶片干、鲜重分别较对照增加10.7%、10.8%,叶片游离氨基酸含量、可溶性蛋白质含量、Vc含量分别较对照提高23.1%、23.3%、0.5%。研究表明,在韭菜氮代谢的还原同化途径中,CSN处理不仅能够显著提高氮还原动力泵(NR)和氮同化初级动力泵(GS)活性,而且能够同时调动氮同化次级动力泵(GOT和GPT)的转氨作用积极协同配合,还可能调动碳同化产物的积极协同配合(即可溶性糖含量降低),来促进硝态氮转化为游离氨基酸和可溶性蛋白以及次生代谢物质Vc的合成,减少了硝酸盐进入液泡贮积。     

茄子（Solanum melongena L.）叶上表皮紫色花色素苷对光合机构的保护效应

以茄子同一叶片上紫斑区域和绿斑区域为材料,采用发光二极管LED发出的混合光谱(白光)和单色光谱(红、蓝、绿光)照射后,通过光合仪(CIRAS-2)和叶绿素荧光仪(PEA和Dual-PAM-100)测定了茄子叶上表皮紫色花色素苷(purple anthocyanin,PA)对光合机构的影响.结果表明,分布于茄子叶片上表皮的PA,主要截获约53.2%～73.6%的500～600 nm(黄绿光)可见光.紫斑区域的叶绿素a含量较低以及PA截获27%的400～480 nm(蓝光)和10%的630～700 nm(红光),可能是其最大净光合速率Pnmax降低的原因.随着白光照射强度(0～3000 μmol·m-2·s-1)的增大,茄子叶片的PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、单位面积的光合机构含有的反应中心数目RC/CS0和天线色素能量吸收驱动力DFABS下降,而初始荧光Fo、J相的相对可变荧光VJ和单位反应中心耗散的能量DI0/RC增加,但紫斑区域的上述参数变幅明显较小,表现为光抑制程度减轻.用2000 μmol·m-2·s-1的不同光质照射30 min后,茄子叶片Fv/Fm降低,但只有绿光和白光下紫斑区域的Fv/Fm显著的高于绿斑区域;同时白光照射后,茄子叶片的P700氧化还原动力学曲线降幅明显的大于PSⅡ动力学曲线,但紫斑区域的这两个光系统动力学曲线的下降幅度明显减小.这反映出茄子叶上表皮PA有效的保护了PSⅡ和PSⅠ反应中心,减轻了电子传递链的还原程度和热耗散机构的运转压力,较好地维持了PSⅡ与PSⅠ之间的功能协调性.这种通过PA截获500～600 nm(黄绿光)可见光对光合机构的保护效应属于生物物理水平的防御系统.