河西走廊芦苇的光合碳同化途径对生境条件的适应

 本文以甘肃省河西走廊生长的四个不同生境芦苇为对象,比较研究了它们的叶解剖结构、光合关键酶活力、乙醇酸氧化酶活力和稳定碳同位素组成(δ13C)。结果发现,沼泽芦苇叶中虽具有不典型的花环结构,但维管束鞘细胞中不含叶绿体,RUBPcase活力／PEPcase活力比值为24.4,乙醇酸氧化酶活力为1218Unit mgpro-1·min-1δ13C值为-34‰,这些测值位于C3植物(小麦)的范围内。生长于沙丘上的芦苇叶片具有明显的花环结构,维管束鞘细胞内含异型叶绿体,RUBPcase活力／PEPcase活力比值为0.985, 乙醇酸氧化酶活力为504 Unitmgpro-1·min-1,δ13C值为-20.9‰,这些测值与典型C4植物(玉米)十分相似。盐化草甸芦苇和盐化草一沙丘过渡地带芦苇叶中均具有明显的花环结构,维管束鞘细胞中含大型叶绿体,RUBPcase活力／PEPcase活力比值分别为2.45和1.53,但乙醇酸氧化酶活力分别为1470和2058Unitmgpro-1·min-1,δ13C值分别为35.6和30.6‰,综合盐化草甸芦苇和过渡地带芦苇的上述指标,似介于沼泽芦苇和沙丘芦苇之间。由这些结果可以认为,分布于甘肃省河西走廊的芦苇,在种内发生有由环境因子引起的光合碳代谢途径的适应性改变。     

河西走廊不同生态型芦苇对干旱和盐渍胁迫的响应调节

长期稳定的自然变异植物种是研究植物适应逆境机制的理想实验体系。就河西走廊芦苇不同生态型的划分、4种生态型的光合响应调节、抗氧化保护机制、膜流动性修饰机制和渗透调节机制中的响应特征、胁迫诱导的特异表达成分等作了概述。     

两种生态型芦苇叶绿体的光合电子传递和抗氧保护体系

分布于甘肃省河西走廓的两种不同生态型芦苇－水生芦苇（水芦,生长在深约１ｍ的水滩里）和沙丘芦苇（沙芦,生长在高约５ｍ的沙丘上）在其离体叶绿体的光化学活性上表现为前者高于后者。其中,沙芦全链电子传递速率及光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）电子传递速率明显低于水芦,而光系统Ⅰ（ＰＳⅠ）电子传递速率却与水芦接近。沙芦叶片和叶绿体中抗氧化酶活性及叶片抗坏血酸含量均高于水芦。综合结果表明,喜水植物芦苇登陆后,在自然选择压力下     

UV-B辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响

在UV-B辐照增强条件下,研究不同辐照梯度对芦苇光合特性、光合色素含量及叶绿体超微结构的影响. 结果表明: 与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且随辐照强度增大,降低程度加剧,胞间CO₂浓度升高,光合效率显著降低;与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素),且随辐照强度增大,降低程度加剧;UV-B辐射增强条件下,叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体结构变形,类囊体片层排列稀疏紊乱、膨胀甚至模糊不清,并且UV-B辐射强度越大,损伤越大,高强度UV-B辐射对叶绿体超微结构的影响大于低强度辐射.     

河西走廊芦苇在不同盐渍生境中RuBP羧化酶的比较研究

对不同盐渍生境中芦苇的ＲｕＢＰ羧化酶结构的研究表明,不同类型芦苇的ＲｕＢＰ羧化酶大、小亚基分子量相同,但盐化草甸芦苇和过渡地带芦苇与沼泽芦苇相比,ＲｕＢＰ羧化酶的亲水氨基酸相对含量增加,疏水氨基酸相对含量降低,酶分子被ＰＣＭＢ滴定的ＳＨ基数亦显著减少．表明芦苇的ＲｕＢＰ羧化酶结构发生了变化,反映出该酶有基因表达的环境适应．     

黄河三角洲不同生态型芦苇对盐度适应生理的研究 Ⅱ.不同生态型芦苇的光合气体交换特点

黄河三角洲不同生态型芦苇光合速率和气孔导度有明显差异 ,随生境盐度的增加而降低 ,气孔限制因素是盐胁迫下芦苇光合降低的原因之一。低盐度生境中生长的芦苇的 Rn BPCase活性均大于高盐度下的 ,而 PEPCase活性均小于高盐度下的 ,表明在盐渍条件下 ,叶肉光合器官光合活性的降低也限制芦苇的光合速率。随盐度升高 ,Ru BPCase与PEPCasc活性之比降低。高 PFD下 ,盐胁迫加剧 Fv/Fm降低程度。此外 ,在高盐度下由于叶片蒸腾下降而导致的叶温较高也可能与光合活性降低有关。     

镇江北固山湿地芦苇光合日变化的研究

用便携式L I-6400光合测定仪,在晴朗的天气,对芦苇成熟叶片净光合速率(Pn)以及光合有效辐射(Par)、气孔导度(G s)、细胞间CO2浓度(C i)、叶温(T l)、叶周围气温(T a)和蒸腾速率(T r)等影响因子进行田间测定,研究芦苇的光合日变化。结果表明:芦苇净光合速率日变化呈双峰曲线,主峰出现在10:00,次峰出现在15:00,光合“午休”现象明显,且气孔限制是产生“午休”的主要原因。净光合速率日均为20.01μm o l.m-2.s-1,蒸腾速率日均为6.15 mm o l.m-2.-s 1,光补偿点为98μm o l.m-2.-s 1,光饱和点为2 125μm o l.m-2.-s 1(自然状态下达不到),表观光量子效率为0.060 4 m o l.m o-l 1,暗呼吸速率为2.91μm o l.m-2.-s 1,CO2补偿点为53μm o l.m o-l 1,饱和点为1 368μm o l.m o-l 1,羧化效率为0.064 7。数据显示,芦苇是一种高光效阳性植物,对于其资源的合理利用及其对湿地生态系统的稳定意义重大。     

芦苇与入侵植物互花米草的光合特性比较

以上海崇明东滩湿地外来入侵植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,对它们的光合特性进行了比较研究,结果表明:(1)与芦苇相比,互花米草具有更高的表观量子效率(AQY)、CO2羟化效率(CE)和最大净光合速率(pmax);(2)生长季节初期,互花米草午间时段的光合、气孔导度和蒸腾速率均高于芦苇,各指标与光、温的变化基本一致;(3)互花米草的净光合速率曲线呈“单峰”型,测定指标在强光合辐射、高温条件下迅速上升,芦苇则表现出明显的“午休”现象;(4)在生长季节初期(5月份)和活跃期(9月份),互花米草的净光合速率显著高于芦苇,而在生长季节后期(11月份)则低于芦苇。该项研究有利于解释互花米草生长迅速,生产力高,竞争性强的生理生态学特性。     

黄河三角洲不同生态型芦苇对盐度适应生理的研究——Ⅱ.不同生态？…

黄河三角洲不同生态型芦苇光合速率和气孔导度有明显差异,随生境盐度的增加而降低,气孔限制因素是盐迫下芦苇光合降低的原因之一。低盐度生境中生长的芦苇的ＲｎＢＰＣａｓｅ活性均大于高盐度下的,而ＰＥＰＣａｓｅ活性均小于高盐度下的,表明在盐渍条件下,叶肉光合器官光合活 的氏也限制芦苇的光合速率。随盐度升高,ＲｕＢＰＣａｓｅ与ＰＥＰＣａｓｃ活性之比降低。高ＰＥＤ下,盐胁迫加剧Ｆｖ／Ｆｍ降低程度。此外,在高盐度     

四种生态型芦苇叶中离子分布对生境的生理适应

采用X射线微区分析技术 ,测定了 4种生态型芦苇 (Phragmitesaustralis (CaV .)Trin .exSteud .)叶的表皮泡状细胞、叶肉细胞和叶脉维管束鞘细胞离子的含量。结果表明 :沼泽芦苇的鞘细胞内 ,K 、Na 、Ca2 、Mg2 和Cl-分布均较叶肉细胞和泡状细胞高。沙丘芦苇的泡状细胞中Ca2 分布较叶肉细胞和鞘细胞高 ,而Mg2 在其叶肉细胞 ,以及K 、Na 和Cl- 在其鞘细胞内分布均较高。在轻度盐化草甸芦苇的叶肉细胞内分布较多的Na 和Mg2 ,而在鞘细胞内K 、Ca2 和Cl- 的分布均较叶肉细胞和泡状细胞为高。重度盐化草甸芦苇的泡状细胞内Na 和Mg2 的分布较多 ;同样 ,在叶肉细胞中K 、Ca2 和Cl- 的分布也较多。最后 ,讨论了上述各种离子在不同生态型芦苇叶内分布的状况 ,以及与其环境适应的生理意义。     

两种生态型芦苇叶绿体的光合电子传递和抗氧保护体系

分布于甘肃省河西走廊的两种不同生态型芦苇-水生芦苇(水芦,生长在深约1m的水滩里)和沙丘芦苇(沙芦,生长在高约5m的沙丘上)在其离体叶绿体的光化学活性上表现为前者高于后者。其中,沙芦全链电子传递速率及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率明显低于水芦,而光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率却与水芦接近。沙芦叶片和叶绿体中抗氧化酶活性及叶片抗坏血酸含量均高于水芦。综合结果表明,喜水植物芦苇登陆后,在自然选择压力下,为适应长期的自然干旱胁迫环境,其抗氧保护系统在保护PSⅠ免受水分胁迫诱导的氧化伤害中可能发挥着重要作用。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

光合碳代谢途径的多样性

众所周知，植物的生长和发育需要阳光、碳源、水分及无机元素等。那么对生长在同一个 生境内的植物，特别是生长在同一水生生态系统中的植物又是如何共同生存呢？据悉，近年 来美国加州地理调查生物资源部的约翰·克里（Jon Keeley）已经开始注意这个问题了，19 99年他曾在《功能生态学杂志》(Functional Ecology)，第13卷106－118页上报道了最近的研究成果，即发现共同生长在临时性池塘内的各种植物具有不同的光合碳代谢途径。1981年，克里在对水韭属的两种蕨类植物Isoetes howellii和I. orcuttii的研究表明， 它们的光合碳代谢途径竟是…     

四种生态型芦苇叶中离子分布对生境的生理适应

采用X射线微区分析技术,测定了4种生态型芦苇(Phragmites australis (CaV.) Trin. exSteud.)叶的表皮泡状细胞、叶肉细胞和叶脉维管束鞘细胞离子的含量.结果表明:沼泽芦苇的鞘细胞内,K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-分布均较叶肉细胞和泡状细胞高.沙丘芦苇的泡状细胞中Ca2+分布较叶肉细胞和鞘细胞高,而Mg2+在其叶肉细胞,以及K+、Na+和Cl-在其鞘细胞内分布均较高.在轻度盐化草甸芦苇的叶肉细胞内分布较多的Na+和Mg2+,而在鞘细胞内K+、Ca2+ 和Cl-的分布均较叶肉细胞和泡状细胞为高.重度盐化草甸芦苇的泡状细胞内Na+和Mg2+的分布较多;同样,在叶肉细胞中K+、Ca2+和Cl-的分布也较多.最后,讨论了上述各种离子在不同生态型芦苇叶内分布的状况, 以及与其环境适应的生理意义.     

兰属植物光合途径的研究

本文对兰属（Cymbidium）植物的七个种中的10个栽培种的光合途径进行了生理生化研究。结果表明,这些兰属植物叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）和丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）的活性很低,乙醇酸氧化酶的活性较高。在光下用α-羟基吡啶甲烷磺酸（α－HPMS）处理叶片后,乙醇酸积累量明显高于对照。叶绿素a／b比值在1．24—2．69之间。光合速率最低为0.96—3.33μmlCO2m-2S-1。这些结果表明所研究的几种兰属植物均为C3植物。     

非光合固碳微生物的碳源组合优化

二氧化碳(CO_2)过量排放而引起的全球变暖是目前全球面临的重大环境问题。微生物固碳是实现二氧化碳资源利用的一种重要方式。探索无需光照的高效固碳微生物对于更广泛环境条件下的微生物固碳具有重要意义。在从全球各大海域筛选富集出非光合微生物茵群的基础上,本文构建了在不同的电子供体条件下(铵和氢气)促进非光合微生物茵群生长的最佳混合碳源组合,得到如下结果:在以NH_4~+为电子供体的条件下,优化后的碳源组合为374.24 mgC/L碳酸钠(Na_2CO_3),54.76 mgC/L碳酸氢钠(NaHCO_3)和0 mgC/LCO_2时,最佳响应值TOC为3.06 mg/L。最佳响应值TOC低于以Na_2CO_3为单一碳源时,但高于以CO_2或NaHCO_3为单一碳源时;在以H_2为电子供体条件下,使用优化后的混合碳源为0.26 mg/L Na_2CO_3、0.59mg/L NaHCO_3和71.48mL/L CO_2时,非光合微生物菌群的固碳效率可达27.62 mg/L,较以CO_2为单一碳源提高35%左右。这可能意味着有H_2条件下非光合微生物菌群中的微生物可能以羟基丙酸固碳途径为主,而且多条固碳途径均能被混合菌群利用。     

几种C4和CAM植物光合亚途径的鉴别

C_4.植物鼠尾粟(Sporobolus indicus),金色狗尾草(Setaria glauca)、细叶结缕草(zoysia tenuifolia)、千金子(Leptochloa chinensis)和 CAM 植物芦荟(Aloe vera)属PEP 羧激酶亚型。C_4双子叶植物飞扬草(Euphorbia hirta)则为 NAD 苹果酸亚型。前面4种 PEP 羧激酶型的 C_4草本植物的维管束鞘细胞叶绿体呈均匀分布,与已知的该型的离心排列不同。认为这可为 C_4植物三种光合亚型的演化关系提供新的证据。