四种豆科作物的光合生理和生长发育对弱光的响应

为了确定豆科作物作为林果行间套种作物的适宜性, 于2014年通过田间试验和盆栽试验对4种豆科作物的耐阴能力及其光合生理进行了研究。测定全光和弱光处理(全光的48%)下豆科作物在初花期的叶片光合特征参数、光合色素含量与核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性, 监测其生长发育对弱光的响应。结果表明: 弱光使供试作物的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、表观量子效率和暗呼吸速率不同程度地向耐阴植物变化; 弱光还使供试作物的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率和RuBPCase活性不同程度地下降, 而胞间CO₂浓度显著上升; 遮阴后, 乌豇豆(Vigna cylindrica)和绿豆(Vigna radiata)的叶绿素(Chl) a和Chl b含量显著增加, Chl a/b值显著降低, 大猪屎豆(Crotalaria assamica)和望江南(Senna occidentalis)的光合色素含量也有不同程度的变化; 弱光使供试作物茎变细, 侧枝数减少, 生物量和干物质积累效率降低, 根冠比降低, 根瘤量减少, 叶片变小变薄, 叶片数减少, 叶面积指数降低; 弱光胁迫下, 大猪屎豆不开花, 望江南只开花不结实, 而绿豆和乌豇豆开花数减少, 花期缩短, 种子产量显著降低。根据供试作物的光合特性和生长发育对弱光的响应, 得出它们的耐阴能力排序是: 乌豇豆>绿豆>望江南>大猪屎豆, 其中乌豇豆和绿豆适宜与林果套种, 而望江南和大猪屎豆不适宜套种。     

遮阴对疏叶骆驼刺叶形态和光合参数的影响

通过设置自然光与遮阴(60%自然光)两种光环境, 观测了遮阴60天后疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶形态、光合生理参数和脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明: 与自然光照下的叶片相比, 遮阴叶的比叶面积显著增大(p < 0.01), 比叶干重、比叶鲜重和叶片厚度明显降低(p < 0.01); 叶绿素(a + b)和类胡萝卜素含量有所增加, 其中叶绿素a含量增加显著(p < 0.01); 光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率降低, 表观量子效率提高, 最大净光合速率明显增大, 光能利用效率高于自然光叶; 强光照下遮阴叶的净光合速率明显降低, 易发生光合光抑制现象。上述结果说明: 遮阴处理后, 疏叶骆驼刺在叶形态和光合生理上表现出对遮阴弱光条件的一定程度的驯化适应。另外, 遮阴叶片Pro的大量积累, 说明Pro在疏叶骆驼刺驯化适应弱光环境中起着重要作用。遮蔽环境下疏叶骆驼刺植株死亡率明显偏高, 表明塔克拉玛干沙漠南缘荒漠区的疏叶骆驼刺属于专性阳生植物不耐阴品种。     

甘蓝型油菜生殖生长期叶片和角果光合与产量关系的研究

以11个不同适生区甘蓝型油菜品种为材料,研究了油菜生殖生长期植株叶片和角果的光合气体交换参数、光合色素含量、光合关键酶蛋白含量、主要农艺性状及其与产量的关系,探讨影响叶片(角果)光合效率及单株籽粒产量的主要因子,为油菜高产高光效品种的系统评价提供理论依据。结果显示:(1)油菜植株叶片与角果的净光合速率间相关性较小,但叶片净光合速率远大于角果。(2)叶片净光合速率与其叶绿素a+b含量及气孔导度呈不显著的正相关关系(相关系数较大),与其光合关键酶PEPC、RuBisCO蛋白含量相关系数较小或呈不显著负相关;角果(皮)净光合速率与其叶绿素a、b含量、类胡萝卜素含量及气孔导度相关性较强;光合色素含量是影响叶片、角果净光合速率的第一主因子。(3)单株叶面积、角果数及角果表面积与籽粒产量显著正相关关系,是影响籽粒产量的第一主因子;叶片净光合速率和角粒数是影响籽粒产量的第二主因子;单株生物学产量与叶面积呈显著正相关关系,角果表面积、叶面积及叶片净光合速率是影响生物学产量的第一、二主要因子。研究表明,油菜高产高光效品种的综合评价指标应首选单株角果数、叶片面积,其次选择叶片净光合速率、叶片和角果皮的叶绿素含量以及角粒数。     

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。     

光质对花生幼苗叶片光合色素含量及光合特性的影响

在单色LED灯光照条件下,以青花6号花生品种为材料,研究了不同光质对花生幼苗光合色素含量及光合特性的影响.结果表明:与自然光照相比,蓝光(445~470 nm)可显著提高花生幼苗比叶面积、叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较高,胞间CO2浓度较低,光合效率显著提高;红光(610~660 nm)显著提高了叶片叶绿素含量,降低了比叶面积、叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量,光合效率低于自然光照;绿光(515~520 nm)和黄光(590~595 nm)不利于光合色素的积累,显著抑制了花生幼苗叶片的光合作用.     

不同品种(系)小豆根系活力与叶片衰老的关联研究

以高产小豆品种(系)‘2000-75’、‘冀红9218’和低产品种(系)‘红宝1号’、‘湾选1号’为材料,测定小豆开花至成熟期,根系与始花节位叶片生长指标、保护酶活性、可溶性蛋白含量等变化,分析其根系与始花叶协同衰老的相关性,以揭示小豆根系活力与地上部叶片衰老之间的关系。结果表明:(1)各品种(系)开花后,植株根系伤流强度随着花后生育进程的推进呈单峰增长趋势,但根系活力的衰老起始期晚于叶片功能的衰退开始期。(2)从开花至成熟期,小豆根系活力与叶片中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、叶绿素含量、可溶性蛋白、叶片净光合速率都存在正相关关系,与丙二醛含量呈负相关关系。(3)与低产品种相比,高产小豆品种(系)‘2000-75’和‘冀红9218’的根系活力强,叶片功能期持续时间长,叶绿素含量下降速度慢,保护性酶含量高,使花后小豆的功能叶捕获光能的能力增强,从而形成较高光合能力的小豆群体,最终获得高产。     

遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响

本文系统研究了不同程度的遮荫(0%、43%、70%、97%)处理对连翘叶片光合特性和叶绿素a荧光参数的影响。结果表明：随着遮荫程度增加,最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率降低;净光合速率日变化均呈单峰型,峰值和光能利用率增加;叶绿素a b、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a/b降低;叶绿素a荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo日变化呈单谷曲线,值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,连翘是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,从而增强其在弱光条件下的生长发育能力。     

实生和嫁接槐树的枝梢生长与光合特性

测定槐树实生树和嫁接树叶片的光合光响应特性、比叶重和叶绿素含量及枝梢生长的结果表明,嫁接树枝梢基径和高度增长趋势与实生树一致,但嫁接树一次、二次梢基径和高度增长量均大于实生树。嫁接树的最大净光合速率、光饱和点、比叶重和单位重量的叶绿素含量均显著高于实生树,高的光合能力与其单位面积叶片重量增加和单位重量叶绿素含量增高有关。嫁接槐树的类胡萝卜素与叶绿素比值高于实生槐树,叶绿素a,b比值和单位重量类胡萝卜素含量显著高于实生槐树,表明其对强光的适应性强。     

遮荫对甜瓜叶片光合特性的影响

以适宜不同栽培条件的3个甜瓜品种为材料,研究了遮荫对其光合色素含量、净光合速率及比叶重等叶片特性的影响。结果表明:与正常光照相比,遮光处理能诱使甜瓜叶片叶绿素和类胡萝卜素含量显著提高,叶绿素a/b显著降低。全光照条件下,3个甜瓜品种的净光合速率日变化曲线均呈双峰型,有明显的"光合午休"现象,而在遮荫条件下则呈单峰曲线变化,且光合峰值出现的时间比全光照下推迟;遮光条件下甜瓜叶片气孔导度日变化曲线与其净光合速率日变化类似。3个品种间比叶重在全光照条件下差异不显著,但遮荫显著降低了壮龄叶片的比叶重,且遮荫强度越重,比叶重越小;品种‘黄河蜜3号’壮龄叶的比叶重降幅(31.83%)显著大于‘银帝’(27.22%)和‘玉金香’(26.01%)。可见,遮荫降低了甜瓜叶片的净光合速率和功能叶片的比叶重,植株通过增加自身叶片光合色素含量以增强对环境的适应性,缓解遮荫对其的影响,品种‘银帝’表现出较强的耐弱光性。     

两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性

研究彩色叶花灌木金山绣线菊(Spiraea bunmalba‘Goldmound’)、金焰绣线菊(Spiraea bunmalba‘Goldflame’)对弱光胁迫的光合适应能力,分析其弱光处理及恢复过程中光合特性的变化,探讨其对弱光环境的光合生理适应性变化,为绣线菊在城市园林不同光照环境中得到科学应用提供参考.2种绣线菊具明显光合日变化规律,光强为自然光照60％-65％、40％-45％时光合速率日变化为双峰型曲线,第1峰值高于第2峰值,有明显光合“午休”现象,光强为自然光照20％-25％时光合速率日变化为单峰型曲线,无明显光合“午休”现象;2种绣线菊最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、最大表观量子效率和暗呼吸速率随处理光强减弱而减小;叶绿素(a+b)、类胡萝卜素含量随处理光强减弱而增加,叶绿素a/b值随处理光强减弱而降低;随处理光强减弱2种绣线菊叶片变薄,上、下表皮细胞变小,栅栏组织、海绵组织厚度变薄,海绵组织细胞间隙变大,2者比值减小;2种绣线菊弱光胁迫均产生低分子量(45.0-66.2 kDa)特异表达蛋白,推测为弱光胁迫诱导蛋白.2种绣线菊经60％-65％、40％-45％弱光处理后具一定恢复能力,光强仅为自然光照20％-25％处理时其恢复能力较弱.栅栏组织与海绵组织厚度比值、叶绿素a/b值和最大净光合速率是评价2种绣线菊耐弱光能力的重要指标,叶绿素a/b值与耐弱光能力显著负相关,栅栏组织与海绵组织厚度比值、最大净光合速率与耐弱光能力显著正相关,2种绣线菊耐弱光能力按隶属函数值排序为金焰绣线菊＞金山绣线菊.     

不同光照环境下荷花叶片光合光响应模型比较

以上海荷花品种‘伯里夫人’为试验材料,设置全光照和林下遮荫(50%全光照)2种不同的光照环境,采用4种光响应模型拟合分析荷花叶片净光合速率光响应过程,比较不同光照下适宜的光响应模型,研究荷花品种对遮荫环境的适应规律.结果表明: 4种模型对荷花叶片光合作用光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型>指数模型>非直角双曲线模型>直角双曲线模型,后3种模型均为没有极值的函数,不能直接求得最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(LSP).直角双曲线修正模型对LSP、P_{n max}、暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(LCP)等光响应参数表现出最佳的拟合效果,拟合值与实测值相对误差最小.随光强减弱,荷花主要的光合生理参数均降低,其中,R_d下降幅度显著,其他参数变化不显著.说明荷花对适度弱光环境具备一定的适应能力,表现出良好的光合适应性反应与调节,能够维持植株的正常生长.
     

遮阴和藜竞争对黄顶菊光合荧光和生长特性的影响

为了防控黄顶菊进一步在国内蔓延,明确黄顶菊的生长机制迫在眉睫.本研究设不同遮阴程度(0、50%和80%)和种植方式(黄顶菊单种、藜单种、两者混种)共9个处理,研究遮阴和种植方式对两种植物出苗率、光合荧光和生长特性的影响.结果表明: 适度遮阴有利于黄顶菊出苗,但是出苗不整齐,这是造成黄顶菊入侵性强的一个重要因素.随着光照强度的增强,两种植物净光合速率(P_n)、光化学猝灭(q_P)、PSⅡ电子传递速率(ETR)、实际量子产量(Y)、非光化学猝灭(q_N)、水分利用效率(WUE)、茎生物量比(SMR)、冠宽(CW)和干物质积累量(DM)都增加,而比叶面积(SLA)降低;黄顶菊叶生物量比(LMR)显著增加,而藜不显著;黄顶菊DM增幅比藜的增幅高.80%遮阴下,藜P_n和DM都高于黄顶菊.自然光下,黄顶菊P_n、q_N、WUE和相对竞争强度(RCI)最高,混种黄顶菊CW、DM和混种藜P_n、Y显著低于相应的单种处理.黄顶菊的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)均比藜高.因此,黄顶菊耐阴能力比藜弱,两种植物都是通过增加SLA和降低LMR来适应弱光;黄顶菊适应强光的能力大于藜,自然光下混种黄顶菊通过增加SMR和降低CW来提高竞争力.     

遮阴对堇叶紫金牛光合特性和叶绿素荧光参数的影响

堇叶紫金牛是一种特产于浙江和台湾的珍稀濒危植物.为了解堇叶紫金牛对光的需求及适应规律,本文研究了不同光照强度(遮阴率90%、60%、25%及全光照)对其光合特性和叶绿素荧光参数的影响.结果表明： 全光照条件下堇叶紫金牛净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)日变化曲线均呈“双峰型”,出现光合“午休现象”,而遮阴处理下均呈“单峰型”.随遮阴率的增加,堇叶紫金牛叶片P_n和表观量子效率(AQY)均呈先升高后降低的趋势,光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)均呈降低趋势,g_s、蒸腾速率(T_r)、原初光能转换率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)均呈升高趋势.遮阴造成叶绿素总量、类胡萝卜素(Car)含量的增加和Chl a/b的降低.遮阴率25%条件下,堇叶紫金牛根冠比(R/T)和比叶重(LMA)均达到最大值.堇叶紫金牛对不同光环境表现出较强的适应性和可塑性,表明光照不足不是其野外种群致濒的主要原因.     

遮荫对七子花幼苗光合特性和非结构性碳水化合物含量的影响

为探讨不同光环境下濒危植物七子花(Heptacodium miconioides)的生长及适应规律,以2年生七子花幼苗为研究对象,设置全光照、60%遮荫和90%遮荫3种光照强度,研究不同光环境对七子花幼苗的光合特性和非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响。结果表明：(1)3种光照处理下,七子花幼苗的净光合速率(P_n)日变化均呈“单峰型”曲线,P_n日均值为全光照>60%遮荫>90%遮荫,90%遮荫下水分利用效率(W_UE)日均值显著低于全光照和60%遮荫。(2)与全光照相比,60%遮荫下七子花幼苗的光补偿点(L_CP)和暗呼吸速率(R_d)显著下降,而光饱和点(L_SP)、最大净光合速率(P_nmax)、最大羧化速率(V_cmax)、最大电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用率(T_PU)无显著差异;重度遮荫(90%遮荫)导致植株的P_nmax、L     

不同生育时期遮光对马铃薯光合特性和产量的影响

为了研究不同生育时期遮光对马铃薯光合特性和产量的影响,明确马铃薯不同生育时期对弱光的耐受性,对2个马铃薯品种(‘冀张薯12号'和‘冀张薯8号')进行了4个生育时期(苗期、苗期至现蕾期、现蕾期至开花初期、开花初期至收获期)和3个遮光度(不遮光对照、20%遮光率和50%遮光率)的处理试验。结果表明: 与不遮光处理相比,20%遮光率下,2个品种马铃薯苗期SPAD值显著降低,苗期至现蕾期、现蕾期至开花初期SPAD值无显著变化,开花初期遮光15 d可使SPAD值呈一定程度增加;50%遮光率下,2个品种马铃薯SPAD值变化趋势与前者相同,除开花初期增幅加大外,其他生育时期变化幅度接近。各时期遮光对马铃薯叶片气孔导度(g_s)影响不大,除50%遮光率下‘冀张薯8号'叶片g_s在开花初期较对照显著降低43.9%外,其他处理的g_s与对照均无显著差异。遮光后叶片胞间CO₂浓度(C_i)呈增加趋势,苗期、苗期至现蕾期50%遮光可使C_i显著增加,其余各时期的C_i无显著变化。4个时期遮光处理的叶片净光合速率(P_n)均降低,2个品种马铃薯叶片P_n在50%遮光处理下的降幅均大于20%遮光处理,‘冀张薯12号'除在苗期遮光处理的叶片P_n降幅大于‘冀张薯8号'外,其余时期的降幅均小于‘冀张薯8号'。4个时期遮光使马铃薯产量均降低,且50%遮光处理降幅大于20%遮光处理。‘冀张薯12号'在苗期不耐弱光,其余时期的耐弱光能力优于‘冀张薯8号'。综合分析表明,耐弱光能力强的品种遮光处理后,叶片P_n和g_s降幅小、C_i增幅小,产量降幅也小。     

弱光胁迫影响夏玉米光合效率的生理机制初探

大田条件下, 以普通夏玉米(Zea mays) ‘泰玉2号’为材料, 于授粉后1-20天遮光55% (+S), 以大田自然光照条件下生长的玉米作为对照(-S), 研究了遮光及恢复过程中玉米植株的光合性能、叶绿体荧光参数、叶黄素循环以及光能分配的变化, 初步揭示夏玉米开花后弱光条件下光适应的生理机制, 为玉米高产稳产提供理论依据。结果表明, 遮光后玉米穗位叶叶绿素含量及可溶性蛋白含量均减少, RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性显著降低, 导致穗位叶净光合速率(P_n)迅速下降, 光饱和点也明显降低; 恢复初期P_n迅速升高, 光合关键酶活性有所增强。遮光后植株的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSII)显著降低, 非光化学淬灭(NPQ)则显著升高, 而恢复初期植株穗位叶Ф_PSII有所升高, 表明突然暴露在自然光下的光合电子传递速率明显加快, 这与其光合速率及光合酶活性的趋势保持一致; 遮光处理对穗位叶叶黄素循环库的大小(紫黄质+花药黄质+玉米黄质(V + A + Z))影响不显著, 但使叶黄素循环的脱环氧化状态(A + Z)/(V + A + Z)增加; 遮光后植株分配于光化学反应的光能明显减少, 天线耗散光能比率显著增加, 恢复过程中植株主要以过剩非光化学反应的形式耗散过剩的光能。遮光后及恢复初期, 玉米植株的PSII原初光化学活性明显下降, 限制了光合碳代谢的电子供应从而抑制了光合作用, 主要依赖叶黄素循环途径进行能量耗散, 而在光照转换后遮光的玉米叶片在适应自然光过程中的光保护机制不断完善, 光合能力逐渐得到 恢复。     

污泥堆肥对草坪草生长及光合特征的影响

研究不同污泥堆肥施用量(0、0.8%、2%、6%和10%)对高羊茅、黑麦草和早熟禾3种草坪草生长及光合特征的影响.结果表明: 污泥堆肥施用量为6%时效果最好.随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅、黑麦草和早熟禾的株高、单叶面积和单株生物量均显著增加,根冠比显著降低,其中,株高增幅分别为64.9%～180.8%、97.3%～200.9%和39.1%～156.5%,单叶面积增幅分别为91.3%～417.4%、186.4%～394.9%和164.6%～508.3%,单株生物量增幅分别为333.4%～867.6%、138.4%～445.1%和316.3%～669.2%.随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)呈先增加后降低的趋势;早熟禾P_n、T_r和WUE逐渐增加,C_i呈先增加后降低的趋势;黑麦草P_n和WUE逐渐增加,但其C_i和T_r呈先增加后降低的趋势.污泥堆肥施用使3种草叶绿素a、b和(a+b)含量增加,施用量>6%后叶绿素a、b和(a+b)含量下降,但叶绿素a/b变化不明显.
     

水深对苦草生长及叶片PSⅡ光化学特性的影响

利用植物效率仪(Handy-PEA)测定水深0.6、1.3、2.0 m下苦草叶片的快速荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线),并采用JIP test方法分析和处理数据,研究水深对苦草生长和叶片光合机理的影响.结果表明: 随着水深增加,水下光强显著衰减,苦草生物量、无性系分株数、叶片数、根系总长度、根系表面积等形态指标显著降低,而最大叶长、平均叶长、最大叶宽无显著变化,2.0 m水深对苦草的生长产生了负面影响;单位反应中心吸收、捕获、电子传递、传递到电子传递末端的量子效率(ABS/RC、TR₀/RC、ET₀/RC、RE₀/RC)显著降低,单位反应中心的耗散量子效率(DI₀/RC)也显著下降,导致3种水深处理下单位反应中心吸收的能传递电子链末端的效率(φ_R0)以及用于电子传递的能量成功传递到电子链末端的效率(δ_R0)差异不显著,表明水深梯度对单位反应中心光合效率影响不显著;单位面积反应中心数(RC/CS₀)显著增加,相同受光面积时水深2.0 m处叶片光合作用显著强于水深0.6 m处;性能参数PI_abs、PI_cs和PI_abs,total显著提高,表明低光胁迫有利于光能向活跃化学能转变.苦草叶片通过激活未激活的反应中心,而不是提高单位反应中心光能利用效率来适应弱光强,且水深1.3 m较适合苦草生长.
     

水分亏缺对蚕豆光合特性影响的初步研究

本文报道了蚕豆现蕾至饱荚期不同时间土壤水分亏缺情况下的光合特性、光合产量及蚕豆水分亏缺敏感期。蚕豆现蕾后给予土壤干旱处理,光合速率、叶绿素含量、叶面积、气孔开度、生物产量及籽粒产量下降,但气孔密度和呼吸速率增加。水分亏缺使叶片光饱和点由50kLx降至30kLx,气孔开度日变化呈单峰(9—11时)曲线。始荚至盛荚期对土壤干旱最敏感,此期是蚕豆灌水的关键时期。