强光诱导小麦叶片花青素积累的研究

以'小偃54'、'京411'等67份小麦品种(系)为试材,对强光诱导小麦叶片花青素积累的现象及品种间变异进行分析,以探讨花青素在小麦响应强光过程中的生理与分子机制.结果显示,'小偃54'和'京411'分别经25℃强光处理24 h和48 h叶片花青素含量大幅增加,而15℃和30℃强光处理增幅较小;强光处理48 h后,'京411'的花青素含量高达7.2 μg·g-1FW,约为'小偃54'的10倍.对'京411'而言,花青素含量随叶位自下而上递减,并且按叶鞘、叶基部、叶中部和叶尖的部位依次递减.强光处理24 h和48 h后能诱导'小偃54'和'京411'的PAL活性增强.强光处理48 h后,紫色胚芽鞘类品种的花青素含量高于绿色胚芽鞘类品种,不同品种强光下的花青素吸收峰均在520 nm处.研究表明,强光下叶片花青素含量升高可能是紫色胚芽鞘类小麦品种抗强光的一种机制.     

环境强光诱导玉簪叶片光抑制的机制

为进一步阐述光抑制的强光诱导和发生机制, 该文以喜阴植物玉簪(Hosta spp.)为材料研究其光抑制发生规律及其与环境光强的关系。结果表明, 全日照和遮阴条件下玉簪叶片发育分别形成适应强光和弱光的形态特征; 与遮阴处理相比, 强光下生长的玉簪光合速率和叶绿素含量较低, 但两种处理叶片最大光化学效率差异很小, 证明强光下植株可以正常生长且光合机构未发生严重的光抑制。将遮阴处生长的植株转移到全日照下, 光合速率和最大光化学效率急剧下降; 荧光诱导动力学曲线发生明显改变, 而且光系统II供体侧和受体侧荧光产量的变化幅度分别达到24.3%和34.2%, 表明玉簪由弱光转入强光后光系统II发生不可逆失活, 且受体侧受到的伤害较供体侧更严重。因此, 作者认为环境光强骤然提高并超过玉簪生长光强时很容易诱导其光合机构发生严重的光抑制。该研究对于理解植物适应光环境的策略以及喜阴植物的优质栽培有重要意义。     

植物叶片花青素的光破坏防御机制研究进展

植物花青素广泛分布在植物的根、茎、叶、花和果实等器官中,是植物形态建成过程中或响应逆境而产生的一种次生代谢物质.植物叶片中的花青素具有特殊的化学结构和光谱特性,在光破坏防御机制方面发挥了重要的作用,已经成为植物光合生理生态的研究热点.本文综述了近年来植物叶片花青素与光合作用的研究进展,从叶片花青素的分布、光谱特性及其与光合色素的关系等方面说明花青素对植物光合作用的影响,重点介绍了叶片花青素通过光吸收、抗氧化剂和渗透调节等在植物光破坏防御机制方面的作用,展望了今后的主要研究方向     

强光及外源活性氧对莴苣叶绿素荧光的影响

莴苣叶绿体在强光处理下发生光抑制,主要表现为叶绿素荧光参数Ｆｖ／Ｆｍ和ΦＰＳⅡ降低;外源活性氧Ｈ３Ｏ２,Ｏ＾－２,ＯＨ和＾１Ｏ２均能引起叶绿体ＰＳⅡ光化学效率Ｆｖ／Ｆｍ不同程度的下降,其中以＾１Ｏ２影响最明显：Ｈ２Ｏ２在诱导叶绿体荧光猝灭过程中,引起荧光产量降低,而使ｑｐ,ｑＮ,ΦＰＳⅡ,ＫＤ上升;     

草莓叶片光合作用对强光的响应及其机理研究

用便携式调制叶绿素荧光仪和光合仪研究了强光下草莓叶片荧光参数及表观量子效率的变化.结果表明,Fm、Fv/Fm、PSⅡ无活性反应中心数量和Q_A的还原速率在强光下降低,在暗恢复时升高;而PSⅡ反应中心非还原性Q_B的比例在强光下增加,在暗恢复时降低.上述荧光参数的变化幅度均以强光胁迫或暗恢复的前10 min最大.强光下Φ_PSII、ETR和qP先升高后降低,但qN先大幅度降低,然后小幅回升.强光处理4 h后,丰香和宝交早生的表观量子效率(AQY)分别降低了20.9%和37.5%;qE(能量依赖的非光化学猝灭)为NPQ(非光化学猝灭)的最主要成分.强光胁迫下丰香的Fo、Fm、Fv/Fm、Φ_PSII、ETR和AQY的变化幅度均明显比宝交早生小.DTT处理后,草莓叶片的Fm和Fv/Fm明显降低,Fo显著升高.可以认为,依赖叶黄素循环和类囊体膜质子梯度两种非辐射能量耗散在草莓叶片防御光损伤方面起着重要作用,丰香的光合机构比宝交早生更耐强光.     

高温强光环境条件下3种沙地灌木的光合生理特点

比较研究了3种沙地灌木羊紫（Hedysarum fruticosum var.mongloicum）、油蒿（Artemisia ordosia)和沙柳（Salix pasmmophylla)在适宜光照和温度（春季）以及高温强光（炎热的夏季）的光合气体交换特点。前两种灌木为自然分布的种类,后一种为人工插条栽植的种类,瞬时光合有效辐射（PPFD）、叶面温度（Tleaf)、净光合速率（PN）、光系统Ⅱ最大量子产率（Fv/Fm)等参数每隔2h进行1次测量,羊柴和油蒿分别比沙柳具有高的净光合速率（PN）和气孔导度（gs),在高叶温（＞46℃）和强日辐射光（PPFD＞2100μmol.m^-2.s^-1)下这种差异更明显。在光合作用日进程中,净光合速率的下降主要受气孔开度的影响。沙柳的光合作用在高温条件下受到严重的抑制,表现在光合产物的负积累（以呼吸消耗为主）,炎热夏季沙柳的光合净积累仅在早上进行,沙柳的最大量子产率在16：00左右最低,表明这一阶段光系统Ⅱ受到抑制,但这种作用至晚间消失。在炎热夏季,荒漠灌木的光合作用日动态曲线表现出典型的双峰型,而在春季则为单峰型,且夏季的第一个峰值比春季的峰值早2h左右。实验表明高温造成了沙柳光合作用的严重抑制,而天然种类羊柴和油蒿则在相同的环境下更抗高温与强光辐射。沙柳在春季适宜的环境下积累光合产物,而大炎热夏季则以维持其生长为主,光合生理特征表明柳不适合在强光与高温等严酷环境下生存,毛乌素沙地沙柳群落经一定时间后开始腿可能与此有关。     

强光及活性氧对大豆光合作用的影响

利用叶绿素荧光技术研究了强光及活性氧对大豆（ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ Ｌ．） 光合作用的影响。结果表明,大豆叶片在强光（２０００ μｍｏｌ·ｍ － ２·ｓ－ １） 下照射２ ｈ 后,净光合放氧速率下降。随着处理光强的增加,叶绿素荧光参数Ｆｍ／Ｆｏ、Ｆｖ／ Ｆｍ 、ΦＰＳⅡ、ｑＰ 和ｑＮ 均呈下降趋势。在强光处理大豆叶片时,加入外源活性氧Ｈ２Ｏ２ 、Ｏ－·２ 、·ＯＨ 和１Ｏ２ 后,大豆叶片受到伤害。其中１Ｏ２ 和·ＯＨ 的破坏作用十分明显,表现为Ｆｖ／ Ｆｍ 和ΦＰＳⅡ的明显降低。抗氧化剂ＤＡＢＣＯ、甘露醇、抗坏血酸和组氨酸对强光下的大豆叶片有保护作用,但这种保护作用不强。在暗处理叶片时,超氧物歧化酶（ＳＯＤ）的抑制剂ＤＤＣ对Ｆｍ／ Ｆｏ 和Ｆｖ／Ｆｍ 的影响不大;抗坏血酸过氧化物酶（ＡＰＸ） 的抑制剂ＮａＮ３ 使Ｆｖ／Ｆｏ、Ｆｖ／ Ｆｍ和ΦＰＳⅡ下降明显。强光处理大豆叶片时,ＤＤＣ明显降低Ｆｍ／ Ｆｏ、Ｆｖ／ Ｆｍ 和ΦＰＳⅡ,ＮａＮ３ 降低Ｆｍ／ Ｆｏ、Ｆｖ／ Ｆｍ 和ΦＰＳⅡ的作用则更大。据此推测,在强光下大豆发生了光抑制,光抑制的发生与活性氧的存在有一定的关系     

银杏叶片光合作用对强光的响应

银杏叶片遭受光量子通量密度（PFD）为1200μmolm-2s-1的强光胁迫后,净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）、PSⅡ光化学效率（Fv／Fm）和表现量子效率（AQY）都下降,而叶片在505nm处的光吸收（A505）、初始荧光水平（Fo）和荧光的非光化学猝灭（qN）上升。在去除强光胁迫数小时之后,这些参数都不能完全恢复。这就表明,虽然强光能引起严重的光抑制,可能涉及依赖叶黄素循环的热耗散和一部分PSⅡ反应中心的失活及破坏,但是导致光合速率降低的主要因素仍然是气孔导度的降低。     

强光及外源活性氧对莴苣叶绿素荧光的影响

莴苣叶绿体在强光处理下发生先抑制,主要表现为叶绿素荧光参数Fv／Fm和ΦPSⅡ降低;外源活性氧H2O2、O2·OH和1O2均能引起叶绿体PSⅡ光化学效率Fv／Fm不同程度的下降,其中以1O2影响最明显;H2O2在诱导叶绿体荧光猝灭过程中,引起荧光产量降低,而使qp、qN、ΦPSⅡ、KD上升;在H2O2诱导的叶绿体荧光猝灭过程中,Fe2 能使qN和KD低于对照;由于1O2的产生对PSⅡ反应中心造成了损伤,引起qp和ΦPSⅡ下降。     

NaCl胁迫加重强光胁迫下超大甜椒叶片的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光抑制

快速叶绿素荧光动力学可以在无损情况下探知叶片光合机构的损伤程度,快速叶绿素荧光测定和分析技术(JIP-test)将测量值转化为多种具有生物学意义的参数,因而被广泛应用于植物光合机构对环境的响应机制研究.该文研究了超大甜椒(Capsicum annuum)幼苗在强光及不同NaCl浓度胁迫下的荧光响应情况.与单纯强光胁迫相比,NaCl胁迫引起了叶绿素荧光诱导曲线的明显改变,光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制加重,同时PSⅡ反应中心和受体侧受到明显影响,而且高NaCl浓度胁迫下PSⅡ供体侧受伤害明显,同时PSⅠ反应中心活性(P700+)在盐胁迫下明显降低.这些结果表明,NaCl胁迫会增强强光对超大甜椒光系统的光抑制,并且浓度越高抑制越明显,但对PSⅠ的抑制作用低于PSⅡ.高NaCl浓度胁迫易对PSⅡ供体侧造成破坏,且PSⅠ光抑制严重.     

光对紫甘蓝花青素合成代谢影响及基因表达模式分析

为了研究光对紫甘蓝花青素合成代谢影响及其调控机制,以“早红”紫甘蓝为试验材料,普通甘蓝“丰园913”（青甘蓝）为对照,对生长1周的幼苗进行遮光处理和光照处理,采用pH差示法测定花青素含量,半定量RT-PCR分析花青素合成途径结构基因表达模式。结果表明：光照处理与遮光处理后,除PAL、UFGT外,紫甘蓝结构基因表达无明显差异,无光条件下,紫甘蓝幼苗仍着色明显,而青甘蓝幼苗完全白化;与青甘蓝相比,紫甘蓝花青素合成途径下游结构基因表达量明显增高,幼苗着色深,揭示紫甘蓝花青素的大量积累与下游结构基因的表达密切相关。     

光、糖与激素影响植物花色素苷合成与积累的研究进展(综述)

次生代谢物质花色素苷存在于植物的叶片、花、果实和种子的表皮细胞的液泡中,是一类使这些器官呈现从红色到黑色等系列颜色的水溶性色素。其合成过程不仅受到基因的调控,还受多种因素影响。首先是光通过信号转导途径直接或间接地调节相关酶基因表达的过程;其次是糖,常与光相互作用协调控制花着色;激素也是影响花色素苷合成的一个重要因素,往往通过影响植物体内的代谢过程和植物基因的表达来影响花色素苷的合成和积累。本文综述近20年来该领域的研究进展。     

Anthocyanin Accumulation Mediated by Blue Light and Cytokinin in Arabidopsis Seedlings

It has been reported that pigmentation In plants Is stimulated by light and cytoklnln （CTK）; however, the signaling pathways and the relationship between light and CTK Involved In the regulation of anthocyanln accumulation remain to be elucidated. We Investigated （i） the role of blue light （BL） and CTK In anthocyanln accumulation ; and （ii） the relationship between BL and CTK In wild type （WT） and by4 mutants of Arabidopsis thaiiana. Two-d-old seedlings grown on medium with or without klnetln （KT） or zeatln （ZT） In darkness were Irradiated using BL at different fluence rates for 3 d before the anthocyanln content was determined using a spectrophotometrlc method. Anthocyanln accumulation was strongly Induced by BL In WT seedlings but not In hy4 seedlings, which demonstrated that CRY1 Is the main photoreceptor for BL. Both KT and ZT enhanced the response of the WT seedlings to BL In a dose-dependent manner, whereas they were not sufficient to promote anthocyanln eccumulatlon In darkness. In addition, data from experiments using the hy4 mutant showed that the CTK effect of BL was also CRYl-dependent. The results from experiments with three different treatment programs showed that the relationship between BL and KT In anthocyanln accumulation of Arabidopsis seedlings seems neither muItlpllcatlve nor additive coactlon, but rather Interaction. BL Is necessary for anthocyanln accumulation, and KT might be Involved In the BL signaling pathway.     

自然光照下补照不同光质光对马蹄莲光合速率及生长的影响

刚发芽的马蹄莲除自然光照外,于每日18:00～24:00补照0、2、4和6h的不同光质的光[蓝光:(475±5)nm、黄光:(585±5)nm、红光:(660±5)nm、复合波长的白光].38 d后,补照红、蓝、白光的植株光合速率,从高到低依序为0h>2 h>4h>6h,补照黄光的依序为0h>2h>6h>4h.生长情况以补照6h黄光和2h蓝光的效果最好,补照2h红光或4h白光的次之,补照6h白光和6h蓝光的最差.     

High Temperature Effects on Light Sensitivity in the Two High Mountain Plant Species Soldanella alpina (L.) and Rannunculus glacialis (L.)

Abstract: The susceptibility to high temperature‐induced photoinhibition was investigated in leaves of two high mountain plant species, S. alpina and R. glacialis. In both species, PSII was similarly photoinactivated at 38 °C in the light. However, recovery from damage was much faster in S. alpina and depended on protein synthesis. In contrast, recovery was independent from protein synthesis in R. glacialis. Heat‐induced photoinactivation in both species was accompanied by: (1) a decrease in relative photosynthetic electron transport rates, (2) an increase in non‐photochemical chlorophyll fluorescence quenching, (3) a strong accumulation of zeaxanthin, (4) a marked decrease in soluble carbon metabolites and (5) an increase in lipid metabolism products, which was more pronounced in R. glacialis than in S. alpina. These results indicate that carbon assimilation was inhibited and that membranes were affected. Lipid peroxidation and possible membrane disintegration might limit the repair of damaged PSII in R. glacialis, while S. alpina appears to be protected by carotenoids and antioxidants. A marked decrease in α‐tocopherol content and an increase in reduced ascorbate indicated lipid peroxide scavenging activity in S. alpina. When zeaxanthin synthesis was impaired by DTT, photoinhibition increased and α‐tocopherol accumulated in R. glacialis. The increased susceptibility of R. glacialis leaves to light‐induced photoinhibition after growth at moderate temperature (Streb et al., 2003a) and the inability to repair heat‐induced damage might limit the distribution of R. glacialis to lower altitudes in the Alps.     

光对不同叶龄花生叶片糖酵解代谢的影响

光对花生不同叶龄的磷酸丙糖、3-磷酸甘油醛脱氢酶、丙酮酸激酶和丙酮酸含量的影响不同。成长叶片光合速率大于暗呼吸,在光下,TP增高,细胞质G3PDh活性受抑制,PK活性和Pyr含量下降;DCMU处理则消除光的影响,TP下降,细胞质G3PDh和PK活性升高。花生成长叶在光下糖酵解(EMP)途径受抑制,抑制位点是G3PDh和PK。幼叶光合微弱,呼吸作用强,TP和Pyr及细胞质酶活均不受光、暗条件和DCMU处理影响,其EMP途径和在暗中同样速率运转。老叶光合和暗呼吸均较弱,TP和两种酶活不论在光和暗中均无差异,Pyr少,EMP途径运转也慢。     

丽格海棠花青素苷成分及分布对花色的影响

以红色、红心白边、粉红、玫红、黄色、黄心红边、浅粉和白色8种花色丽的格海棠花瓣为试验材料,采用目视测色法、RHSCC比色法和色差仪测定花瓣表型,通过组织切片法观察花瓣色素细胞的显微结构和分布特点,采用双光束紫外-可见光分光光度计和高效液相色谱-电喷雾离子化-质谱连用技术(HPLC-ESI-MS)测定分析花瓣中花青素苷的成分和含量,为探讨丽格海棠花色的呈色机理和花色育种提供参考。结果显示:(1)丽格海棠的明度L*随花瓣颜色变深而降低,红度a*则表现出相反趋势,红度(a*)和彩度(C*)值与明度(L*)呈显著负相关关系,且a*和C*是影响L*的主要因素。(2)红花品种花瓣色素主要分布于上表皮细胞和海绵组织中;红白花品种花瓣色素主要分布于上下表皮中,且下表皮积累量更多;粉色花和玫红花品种花瓣色素主要分布于上下表皮细胞;黄红花和粉白色花品种花瓣上表皮中含有少量色素,而黄花和白花品种花瓣几乎没有色素积累。各花色丽格海棠花瓣上表皮细胞均为圆锥形,且红花和红白花品种锥形化程度最高,它们花瓣下表皮细胞均呈扁平的长方形。(3)8个丽格海棠品种花瓣中共检测出15种花青素苷,其中10种为芍药素苷,3种为矢车菊素苷,1种为锦葵素苷,1种为飞燕草素苷,酰化花青素苷占多数;红花品种花瓣中总花青素苷含量最高,玫红花品种次之,黄花和白花品种中未检出;除粉红花品种外,其余含花青素苷的品种中芍药素苷含量最高,均占总花青素苷含量的50%以上,是花瓣的主要呈色物质。(4)丽格海棠花瓣中总花青素苷含量与其红度(a*)、彩度(C*)值呈正相关关系、与其L*值呈负相关关系。研究表明,花青素苷的积累有利于丽格海棠花瓣红色化,并影响其花瓣彩度(C*)及明度(L*);色素分布细胞数量和上表皮细胞锥形化明显影响花瓣呈色,且花瓣主要的呈色物质为芍药素苷,酰基化修饰可能影响其明度。     

水淹对水芹叶片结构和光系统Ⅱ光抑制的影响

通过探讨在水淹条件下水芹（Oenanthe javanica）叶片结构的变化以及出水对其光系统II功能和光抑制的影响,阐明水芹光合机构在水淹条件下及出水后死亡的可能原因。结果表明：水淹条件下新生沉水功能叶光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）、电子传递活性与对照叶片差异很小,但水淹使气生功能叶的Fv/Fm显著降低;植株总生物量呈负增长趋势;活体弱光条件下,沉水叶出水后2小时叶片相对含水量（RWC）和Fv/Fm无显著变化;中等光强和强光条件下其RWC和Fv/Fm迅速降低;离体条件下,5小时的中等光强对沉水叶的Fv/Fm影响不显著,在随后的弱光下能恢复到出水时的初始状态;强光能使沉水叶的Fv/Fm大幅降低,且弱光下不能恢复到出水时的初始水平;在解剖结构上,水芹沉水叶的叶片总厚度、上下表皮厚度和气孔大小都显著低于气生叶,而且沉水叶没有明显的栅栏组织分化,但是沉水叶上表皮的气孔密度显著高于气生叶。研究结果表明,水淹使水芹原气生叶PSⅡ功能迅速衰退,但对新生沉水叶片影响很小。水芹植株出水后,沉水叶片结构变化使其在光下保水能力下降,而强光导致了光合机构的光抑制和反应中心失活。田间条件下两者共同作用则加剧了对叶片光合机构的破坏,进而致使其死亡。     

基于叶绿素荧光成像及荧光参数分布特征的叶片光合异质性定量分析

植物叶片光合作用具有高度的空间异质性,叶绿素荧光成像技术为叶片光合异质性的研究提供了便利,但叶片光合异质性的定量分析并没有得到广泛应用。本文利用Imaging PAM叶绿素荧光成像系统,获得中亚热带地区越冬期小叶榕(Ficus microcarpa)阳生叶和阴生叶的叶绿素荧光参数图像,并利用仪器的分析软件对其进行分析,定量比较了阳生叶和阴生叶的光合异质性特征。研究发现：越冬期小叶榕阳生叶的光合异质性和光抑制程度明显高于阴生叶,变异系数可作为光合异质性的定量指标。低温强光导致阳生叶坏死率(P_LN)达4.30%,并有53.30%的区域处于严重光抑制(0v/F_m<0.627),但仍有42.27%的区域仅为轻度光抑制(0.627≤F_v/F_m<0.800)。而低温弱光并未造成阴生叶坏死和严重光抑制。通过对光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际光合效率(Y(Ⅱ))、调节性能量耗散的量子产额(Y(NPQ))和非调节性能量耗散的量子产额(Y(NO))荧光参数异质性的定量分析表明,阳生叶...