基于Lake模型的叶绿素荧光参数在甘蔗苗期抗旱性研究中的应用

为从能量平衡及分配的角度研究干旱胁迫下甘蔗(Saccharum officinarum)苗期光系统的运转状况, 进而为丰富不同甘蔗品种的抗旱性评价指标及实现对季节性干旱胁迫的快速诊断提供理论依据, 该研究通过对基于Lake模型的叶绿素荧光参数在不同入射光强下变化的动态分析, 研究光合电子传递链中能量平衡状态对不同水分梯度(40%、25%、10%、8%)的响应。结果表明: 两个供试品种(耐旱品种‘ROC22’和非耐旱品种‘ROC16’)的最大光能利用效率(F_v/F_m)、相对电子传递速率(rETR)、光系统II(PSII)量子效率(Φ_II)和光化学猝灭(q_L)均随着干旱胁迫程度的增加而下降, 可调节性能量耗散(Φ_NPQ)和非调节性能量耗散(Φ_NO)则随着干旱胁迫程度的增加而上升。除Φ_NO之外的叶绿素荧光参数的变化幅度均随着光合有效辐射(PAR)的增加而增大。在干旱胁迫的前中期, 相对于‘ROC22’, ‘ROC16’的PSII反应中心能够维持较高的开放程度; 但‘ROC22’调节能量耗散的能力和对干旱胁迫的敏感程度均高于‘ROC16’, 说明较强的光保护能力是‘ROC22’的抗旱性高于‘ROC16’的主要原因之一。对干旱胁迫敏感且在不同PAR下较为稳定的Φ_NO可作为甘蔗苗期抗旱性的快速诊断和评价指标。rETR对递增的PAR的响应表现为随着干旱胁迫程度的增加而提前出现峰值或下降趋势, 但是不同水分梯度下的rETR在PAR较低时并无显著差异, 表明干旱胁迫下光抑制现象的提早出现是造成光系统损伤的首要因素, 高光强对干旱胁迫信号起放大作用。     

混合盐胁迫对栾树光合生理指标的影响

该研究以2年生栾树扦插苗为材料,采用盆栽实验方法,设置梯度为0(CK)、100(S100)、200(S200)、300(S300)、400(S400)和500(S500)mmol·L-1的摩尔质量比1∶1配制成的NaC1和NaHCO3混合盐溶液,分析混合盐胁迫对栾树幼苗光合作用和叶绿素荧光特性的影响,以探讨栾树对混合盐...     

干旱胁迫对丹参叶片气体交换和叶绿素荧光参数的影响

研究了干旱处理15d后,大叶型丹参和小叶型丹参2个品种幼苗气体交换和叶绿素荧光参数的变化.结果表明:在干旱胁迫15d后,大叶型丹参叶片净光合速率(Pn)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)分别下降了66.42%和10.98%,而小叶型丹参的Pn和Fv/Fm分别下降了29.32%和5.47%,干旱胁迫对大叶型丹参Pn和Fv/Fm的影响明显大于小叶型丹参.小叶型丹参Pn下降主要由气孔因素造成,而大叶型则主要由非气孔因素所致.干旱胁迫使丹参叶片的气孔导度(Gs)下降,但明显诱导了水分利用效率(WUE)、非光化学猝灭系数(qN)和光呼吸速率与净光合速率比率(Pr/Pn)的增加,以提高干旱胁迫抗性.其中小叶型丹参的增幅明显大于大叶型丹参.表明小叶型丹参的抗干旱胁迫能力更强.     

渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

用叶绿素荧光诱导动力学技术,研究模拟干旱条件对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数,即原初光能转化效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、qP(光化学猝灭)、qNP(非光化学猝灭)、ETR(表观光合量子传递效率)的影响.结果表明,渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数影响较大.随着渗透胁迫的加剧,F_v/F_m和F_v/F_o都表现出现降低-增加-降低的趋势,在渗透胁迫2 h以前,小麦叶片内部没有发生光抑制,但随着胁迫的加剧,F_v/F_m值增加,使得小麦幼苗叶内发生光抑,导致ΦPSⅡ和ETR的下降;在渗透胁迫过程中,小麦叶片吸收光能的光化学猝灭(qP)的下降和光化学猝灭(qNP)呈现先降低后增加的趋势,说明小麦在受到干旱胁迫前期,PSⅡ反应中心的开放比例降低;在胁迫2h后,随着胁迫的加剧,qP和qNP增加有利于提高PSⅡ反应中心开放部分的比例,将更多的光能用于推动光合电子传递,提高了光合电子传递能力,同时非光化学能量耗散的提高,有助于耗散过剩的激发能,以保护光合机构,缓解环境胁迫对光合作用的影响,体现了小麦叶片的自我保护机制.两个品种相比,长武13的叶绿素荧光参数的变化幅度比陕253小,具有更强的抵御干旱胁迫的能力.     

高温胁迫对新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响

在5个温度梯度处理下,研究高温胁迫对4种新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:随着温度从25℃持续升高至45℃,新疆榛叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和光能利用效率逐渐降低,且在35～ 45℃之间降幅最大;光系统Ⅱ的实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数随温度的升高缓慢上升,至35℃后急速下降;蒸腾耗水和热耗散随温度的升高而增大.4种新疆榛品种中,新榛3号的光合作用对高温的耐受力较高,属耐热性品种.     

盐胁迫对山葡萄叶绿素荧光参数及超微结构的影响

采用不同浓度NaCl(0、0.1%、0.3%、0.5%)处理山葡萄品种‘左山二’幼苗,于盐胁迫20d时测定叶绿素荧光参数,盐胁迫25d时对0(CK)和0.3%NaCl溶液处理的植株进行叶片超微结构观察,以探讨山葡萄品种的耐盐机理。结果表明:(1)中度(0.3%)或重度(0.5%)盐胁迫下,山葡萄叶初始荧光(F0)显著升高,PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和电子传递效率(ETR)显著降低,表明叶片PSⅡ反应中心破坏,PSⅡ受体侧电子传递受害,通过热耗散散失过剩激发能的能力减弱。(2)中度盐胁迫条件下,叶绿体超显微结构较对照发生明显变化,其外形明显皱缩变短呈不规则球形,大的淀粉粒消失,质壁分离明显,基粒和基质片层界限模糊不清,被膜破损或解体,叶绿素内部质体小球增多,表明其形态结构已受到严重损伤。(3)盐胁迫处理下,山葡萄线粒体嵴排列紊乱,线粒体膜结构模糊不清或溶解,但未见明显的破裂现象,说明线粒体受害程度较叶绿体小,线粒体较叶绿体对NaCl相对不敏感。(4)盐处理下细胞核形态较对照发生改变,核膜溶解或消失,但未完全崩解,说明盐胁迫对细胞核造成了一定损伤。     

渗透胁迫对绿豆叶圆片叶绿素荧光的影响

绿豆叶圆片用0、-0．3、-0．6、-1．2、-1．8、-2．4MPa等6个渗透梯度处理24h后,其叶绿素荧光的反应表明：光系统Ⅱ的潜在量子产量(FD／Fm)和电子传递受体(QA)的库容(pool size)均随胁迫强度的增大而减小,但QA库容的下降明显比Fg／Fm的下降缓和。结合原初荧光Fo和最大荧光Fm的变化,分析认为本实验中渗透胁迫并未导致明显的光系统Ⅱ反应中心的失活或破坏。造成光系统Ⅱ潜在量子效率降低的原因主要是通过光系统Ⅱ反应中心到Ⅱ的电子传递受到阻抑。     

水分胁迫对不同抗旱类型冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

在人工气候室水培条件下,选用3个不同抗旱类型的冬小麦品种,研究了水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明：水分胁迫下,冬小麦幼苗可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv／Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv／Fo)、光化学淬灭系数(qF)均降低;而初始荧光(Fo)与非光化学淬灭系数(qNP)则升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv／Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv／Fo)降低;光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散提高。但水分胁迫下品种间各参数变化幅度不同。除qNF外,其余各参数均为抗旱性越强降低幅度越小,而qNF则升高幅度越大。说明水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响与其抗旱性密切相关。     

保水剂对干旱胁迫下刺槐叶绿素a荧光动力学参数的影响

研究了保水剂对干旱胁迫下刺槐叶绿素a荧光动力学参数的影响。结果表明,在干旱胁迫下刺槐叶绿素a荧光动力学参数Fv/Fm,δPSⅡ,qp,NPQ均有所下降,且随着保水剂用量增大,下降程度减小,即保水剂用量越大,对受刺槐干旱胁迫的缓解作用愈明显。保水剂不同水平处理对刺槐叶绿素荧光参数的影响达到显著水平。多重比较结果表明,土壤中保水剂用量只有在不低于0.5kg/m^3时才能有效地发挥抗旱作用。     

铜胁迫对玉米幼苗生长、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响

本文研究了铜(Cu)胁迫下玉米(Zea mays)幼苗生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的变化。研究结果表明, 5~20 μmol.L-1 Cu处理10天明显抑制玉米幼苗根系生长, 并减少玉米幼苗的干物重, 以及增加玉米幼苗地上部和根系含Cu量; 玉米幼苗吸收的Cu大部分积累在根系, 在地上部分布较少。Cu处理还降低玉米叶片的叶绿素含量和Fv/Fm、ETR、qP和qy值。在10天的Cu处理期间, 根系中SOD、POD、CAT和GR活性呈现先上升后下降的趋势。而叶片中的SOD、POD、CAT和GR活性在处理前期不受Cu胁迫的显著影响, 处理后期则因Cu胁迫而增强。实验表明抗氧化酶在抵御过量Cu引起的氧化胁迫中发挥了一定的作用。     

Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling

 为从能量平衡及分配的角度研究干旱胁迫下甘蔗(Saccharum officinarum)苗期光系统的运转状况, 进而为丰富不同甘蔗品种的抗旱性评价指标及实现对季节性干旱胁迫的快速诊断提供理论依据, 该研究通过对基于Lake模型的叶绿素荧光参数在不同入射光强下变化的动态分析, 研究光合电子传递链中能量平衡状态对不同水分梯度(40%、25%、10%、8%)的响应。结果表明: 两个供试品种(耐旱品种‘ROC22’和非耐旱品种‘ROC16’)的最大光能利用效率(F_v/F_m)、相对电子传递速率(rETR)、光系统II(PSII)量子效率(Φ_II)和光化学猝灭(q_L)均随着干旱胁迫程度的增加而下降, 可调节性能量耗散(Φ_NPQ)和非调节性能量耗散(Φ_NO)则随着干旱胁迫程度的增加而上升。除Φ_NO之外的叶绿素荧光参数的变化幅度均随着光合有效辐射(PAR)的增加而增大。在干旱胁迫的前中期, 相对于‘ROC22’, ‘ROC16’的PSII反应中心能够维持较高的开放程度; 但‘ROC22’调节能量耗散的能力和对干旱胁迫的敏感程度均高于‘ROC16’, 说明较强的光保护能力是‘ROC22’的抗旱性高于‘ROC16’的主要原因之一。对干旱胁迫敏感且在不同PAR下较为稳定的Φ_NO可作为甘蔗苗期抗旱性的快速诊断和评价指标。rETR对递增的PAR的响应表现为随着干旱胁迫程度的增加而提前出现峰值或下降趋势, 但是不同水分梯度下的rETR在PAR较低时并无显著差异, 表明干旱胁迫下光抑制现象的提早出现是造成光系统损伤的首要因素, 高光强对干旱胁迫信号起放大作用。     

铝胁迫对木荷幼苗光合特性的影响及添加盐基阳离子和磷的调节作用

为探讨铝(Al)胁迫对木荷(Schima superba)幼苗光合特征的影响,采用营养液水培的方法,对铝(Al)胁迫下木荷幼苗的光合响应及盐基阳离子(BC)和磷(P)的调节作用进行了研究。结果表明,在低浓度Al(0.25 mmol L–1)处理下,木荷幼苗的光合色素(Chl a、Chl b、Car)含量、光合作用参数(P n、g s、WUE、C i/C a)以及光响应特征参数(P max、AQY、R d、LSP)均呈下降趋势,添加BC或同时添加BC和P均能缓解上述参数的降低。中、高浓度Al(0.75、1.50 mmol L–1)处理,除光合色素含量呈增加趋势外,光合作用参数、光响应特征参数均下降,且下降幅度随Al浓度的升高而增大,添加P比添加BC更能有效缓解Al胁迫对木荷幼苗的影响。这揭示了BC、P在缓解木荷Al胁迫的相对重要性。     

热浪频次及间隔时间对闽楠和木荷苗木水力结构和非结构性碳水化合物的影响

近年来亚热带地区极端气候事件热浪发生频率增加,热浪频次及间隔时间的变化使热浪发生的模式及其对植物的胁迫方式更加多样化。高频热浪不仅通过热胁迫影响植物的碳固持速率,还会间接形成水分胁迫造成植物水力结构发生障碍,影响碳水化合物的运输。然而,目前亚热带树木水力结构和非结构性碳水化合物(NSC)对复杂热浪的模式的响应仍不明确。以亚热带主要阔叶树种闽楠(Phoebe bournei)和木荷(Schima superba)苗木为研究对象进行了热浪模拟试验,关注不同热浪频次(单次,两次)及重复热浪间隔时间(短间隔、中间隔、长间隔)对苗木茎部水力结构特征及NSC的影响,使用冲洗法测定水力结构中的导水率(K_h)、最大导水率(K_max)、比导率(K_s)、木质部栓塞百分数(PLC),使用蒽酮-硫酸比色法测定茎段非结构性碳水化合物含量。结果表明,(1)闽楠和木荷的水力结构和非结构性碳水化合物在树种间存在显著差异;(2)不同热浪频次对闽楠和木荷的K_max和PLC影响存在显著差异;(3)重复热浪间隔时间变长,木荷茎栓塞减轻,而闽楠茎栓塞增加,且植株栓塞越严重,茎NSC含量越少。总体上,闽楠的水力传输系统对热浪抗性较弱,在热浪后栓塞严重,导水率下降且无法完全恢复,且NSC含量与栓塞程度相关性较弱;而木荷水力传输系统抗性较强,在热浪后导水能力可能恢复至未受干扰水平,且其恢复程度与NSC含量紧密相关。该研究结果表明,高频热浪的发生会显著影响闽楠和木荷苗木茎部的导水能力,且不同间隔时间的重复热浪事件对植物水力结构的影响存在差异性,并且两个亚热带阔叶树种对热浪伴随的高温和水分胁迫的耐受性和耐受机制存在差异。     

气候变化情境下木荷潜在地理分布及生态适宜性分析

木荷（Schima superba）是中国南方常见的速生阔叶耐火树种之一,在生态修复和维持环境稳定方面具有重要作用,因而预测其潜在适生区变化具有重要意义。基于Maxent模型,结合158条木荷在中国的有效分布记录和筛选后的8个生物气候变量,预测木荷现代和2041-2060年3种气候排放浓度情景下木荷的潜在分布区。Maxent模型的可靠性以受试者工作特征曲线来判断,综合气候因子的贡献率、置换重要值和刀切法检验,来分析并探讨制约木荷地理分布的重要气候因子。结果表明：（1） Maxent模型训练和测试数据的AUC值分别为0.936±0.001和0.943±0.008,表明模型的预测精度极高;（2）现代木荷潜在地理分布的总适生区面积198.87×10⁴ km²,占中国国土面积的20.7%,主要位于在中国长江以南的大部分地区,包括福建、浙江、台湾、江西、湖南、广东、海南、广西、贵州、云南、重庆,以及四川、河南和安徽部分区域;（3）制约木荷潜在地理分布的重要生物气候因子为降水因子（最干月降水量26-214 mm、年降水量800-2500 mm和最湿季降水量590-1030 mm）和温度因子（气温年变化8.5-28℃）;（4）使用Maxent模型模拟的木荷适生区面积大于其实际分布面积,暗示着木荷人工林在未来有较大的发展潜力。本研究结果可为木荷种质资源收集和人工林种植奠定理论基础,对维持区域性生态系统安全和稳定、缓解气候变化和2060年实现碳中和目标具有战略性意义。     

盐胁迫下AM真菌对沙枣苗木光合与叶绿素荧光特性的影响

为了揭示盐胁迫下AM真菌对苗木光合生理特性的影响,试验采用盆栽法,对接种AM真菌根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)与未接种AM真菌(CK)的沙枣幼苗进行浓度为0、100、200、300mmol/L Na Cl处理,测定不同处理沙枣苗木叶片的净光合速率Pn、气体交换参数(蒸腾速率Tr,气孔导度Gs,胞间二氧化碳Ci)、色素含量(叶绿素a、b,叶绿素,类胡萝卜素)、叶绿素荧光参数(最大荧光效率Fv/Fm,光系统Ⅱ效率ФPS Ⅱ,光化学淬灭系数q P,非光化学淬灭系数NPQ,表观电子传递速率ETR,光反应中心PSⅡ潜在活性Fv/Fo,热耗散速率HDR)等指标。结果表明:(1)随着盐浓度的增加,GI和CK处理对沙枣幼苗叶片Pn、Tr、Gs及Ci影响的变化趋势基本一致,均显著下降,但是在同一个盐浓度下,接种GI沙枣叶片的这些指标显著高于CK处理组(P0.05),并且与不加盐处理为对照,其各参数的变化幅度显著低于CK组。(2)接种GI组和CK组的沙枣幼苗叶片随着盐浓度的增加色素含量各参数变化趋势基本一致,均降低或升高,但是与不加盐处理相比,CK处理组的变化幅度显著高于GI处理。(3)随着各处理盐浓度增加,接种GI处理的Fv/Fm、ФPS Ⅱ、q P、ETR、Fv/Fo呈先升高后下降的趋势,NPQ、HDR呈先降低后升高的趋势,相对应的CK处理组各值呈显著下降的趋势,而NPQ和HDR则呈先降低后升高以及逐渐升高的趋势,与不加盐处理为对照,GI处理组的变化幅度显著低于CK组。研究结果进一步揭示了AM真菌在盐生境中通过提高植物的光合和叶绿素荧光特性发挥重要的作用,而盐胁迫强度也是AM真菌发挥这一作用的影响因素。盐生植物与AM真菌共生用于盐碱地的改良具有一定的应用前景。     

桢楠幼树光合特性对镉胁迫的响应

以3.5 a桢楠(Phoebe zhennan)幼树为试验材料,采用盆栽控制试验,探讨桢楠幼树光合生理在不同浓度镉(Cd)胁迫下的变化情况。试验设置6个Cd(CdCl₂)处理水平(0、10、20、30、40、50 mg/kg)。每处理施用量等分为5份,分五次施入,每两月施一次,待处理结束后测定相关指标。(1)随着Cd胁迫程度加重,叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜(Car)及叶绿素总量均呈下降趋势,Chla/b逐渐升高;(2)净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(LS)随Cd胁迫加重而显著下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)则显著上升;(3)随着Cd胁迫程度的加重,最大净光合速率(P_max)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)均呈下降趋势,光补偿点(LCP)则逐渐上升;(4)初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、实际光量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)均随Cd胁迫程度的加重呈下降趋势,非光化学淬灭系数(qN)则逐渐增加,最大光化学效率(Fv/F...     

异质养分环境下邻株竞争对3个木荷种源干物质积累及氮磷效率的影响

为了探究不同木荷种源混交林和纯林生产力差异原因,采用盆栽试验,模拟异质和同质性森林土壤环境,并设计木荷单植、双株纯植和与杉木混植3种栽植模式,重点研究了异质养分环境下邻株竞争对3个木荷种源(福建建瓯、江西信丰和浙江龙泉种源)干物质积累及氮磷效率的影响。结果表明:与同质养分环境相比,木荷种源在异质养分环境中具有干物质量大,氮、磷吸收效率高的特点,尤以福建建瓯种源优势最大。邻株竞争对木荷种源的干物质量和氮、磷吸收效率影响显著。在异质养分环境中,与杉木邻株竞争时,木荷福建建瓯种源干物质积累量优于单植和双株纯植模式。这与其根冠比和生理可塑性较强有关,混植时,其根冠比明显降低,将更多的干物质分配至叶片,增强了光合能力;同时氮、磷吸收效率也显著提高,进而积累了较高的干物质量,提高了竞争力。相反,混植时江西信丰和浙江龙泉种源氮和磷吸收效率却不同程度地低于其单植或与之相近,根冠比较高,结果影响了干物质积累。同种邻株竞争虽促进了浙江龙泉和江西信丰种源的氮、磷吸收,但抑制了两元素的利用效率,而福建建瓯种源氮、磷效率受影响较小,且明显高于其他种源,从而形成较高的干物质量。以上研究结果表明,福建建瓯种源较高的生物量分配和生理可塑性是其生产力高和生长竞争优势明显主要原因。     

不同微生境中水光温变化对毛尖紫萼藓叶绿素荧光特性的影响

毛尖紫萼藓（Grimmia pilifera）多生长在裸岩表面且具有多种微生境,其生长过程受到水分、光照和温度等环境因素的交互影响,但其光合生理特征如何响应这种变化的环境条件尚不清楚。开展原位（荫蔽和向阳裸岩2种微生境）和室内模拟实验,分析了不同水分（模拟降水量和降水频次）、光照、温度及其复合梯度处理对毛尖紫萼藓叶绿素荧光特性的影响。原位实验结果显示荫蔽生境原位生长毛尖紫萼藓光化学效率显著高于向阳生境。在室内相同培养条件下,脱水过程中来自荫蔽生境植株有效光合效率保持时间比向阳生境明显缩短,表现出较低的脱水耐受性。水-光-温复合模拟实验显示,降水频次和光-温变化对毛尖紫萼藓光化学效率均有极显著影响且存在一定的交互作用,而降水量的影响相对较弱;弱光低温及1次/（2 d）的降水频率条件下毛尖紫萼藓具有最高的光合活性。总体来看,荫蔽生境、弱光低温条件及中等频次降水有利于毛尖紫萼藓生长,但向阳生境毛尖紫萼藓则具有更强的环境耐受性。