干旱胁迫下不同抗旱性冬小麦对过剩光的反应（简报）

不同光照下，冬小麦PSⅡ的光化学效率（Fv＇／Fm＇）、非光化学猝灭（NPQ）和叶黄素循环组分中物质的转化[（A＋Z）／（A＋Z＋V）]之间存在着密切的相关性。NPQ与（A＋Z）／（A＋Z＋V）呈线性正相关，与Fv＇／Fm＇呈线性负相关。这种相关性与物种和环境条件无关。在过董光下，不抗旱品种较抗旱品种具有较小的NPQ升高和较小的Fv＇／Fm＇降低，干旱下这一趋势明显加大。据此可以判断冬小麦抗逆性大小。     

夜间低温后日间光照对海桐和榕树叶片的光抑制以及光系统Ⅱ功能的影响

夜间低温导致海桐和榕树叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、天线转化效率(F'v'/Fm')、非光化学猝灭系数(NPQ)降低,其后日间光照先引起海桐叶片Fv//Fm、ΦPSⅡ、F'v'/Fm'稍微降低,其后又逐渐得到恢复,但NPQ却表现出相反趋势;夜间低温及随后的日间光照并未对海桐叶片光化学猝灭系数(qP)和初始荧光强度(Fo)产生影响.夜间低温后日间光照进一步引起榕树叶片Fv/Fm、ΦPSⅡ、Fv'/F'm、qp、NPQ下降,在午后光照减弱后仍不能得到恢复.     

复苏被子植物牛耳草脱水和复水期间叶黄素循环的保护作用

研究了复苏被子植物牛耳草(Boea hygrometrica (Bunge) R.Br.)离体叶片在微弱光强下(3 μmol photons*m-2*s-1)和黑暗中叶黄素循环组分及叶绿素荧光随脱水复水的变化.结果发现:脱水期间随着光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、实际量子产率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)值的降低,微弱光强下的对照叶片玉米黄素含量显著增加,而微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片都没有玉米黄素的积累.经过3 d复水后,微弱光强下对照叶片的Fv/Fm, ΦPSⅡ, qP 和 NPQ值能完全恢复,但是微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片其Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 和 NPQ值只有部分恢复.说明脱水的牛耳草离体叶片光系统Ⅱ的光化学活性的恢复明显受到DTT处理和黑暗的影响,因此玉米黄素可能对微弱光强下脱水的牛耳草叶片具有重要的保护作用.     

复苏被子植物牛耳草脱水和复水期间叶黄素循环的保护作用

研究了复苏被子植物牛耳草（Boea hygrometrica(Bunge)R.Br.)离体叶片在微弱光强下（3μmol photons.m^-2.s^-1)和黑暗中叶黄素循环组分及叶绿素荧光随脱水复水的变化,结果发现：脱水期间随着光系统Ⅱ光化学效率（Fv/Fm）、实际量子产率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭（qP）和非光化学淬灭（NPQ）值的降低,微弱光强下的对照叶片玉米黄素含量显著增加,而微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片都没有玉米黄素的积累,经过3d复水后,微弱光强下对照叶片的Fv/Fm,ΦPSⅡ,qP和NPQ值能完全恢复,但是微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片其Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和NPQ值能完全恢复。说明脱水的牛耳草主体叶片光系统Ⅱ的光化学活性的恢复明显受到DTT处理和黑暗的影响,因此玉米黄素可能对微弱光强下脱水的牛耳草叶片具有重要的保护作用。     

低氧胁迫下黄瓜植株热耗散途径

采用营养液栽培,研究了低氧(营养液溶氧浓度为0.9～1.1 mg·L-1)胁迫下黄瓜幼苗光合作用热耗散与叶黄素循环的关系.结果表明:低氧胁迫下,黄瓜叶片PSⅡ的实际光化学效率(φPSⅡ)、饱和光强下的净光合速率(Pn)、表观量子效率(AQY)和PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)均显著降低,表明黄瓜植株的光合作用受到了光抑制;同时,光化学猝灭系数(qp)降低,而热耗散(NPQ)和天线耗散能量(D)的比值显著升高,说明黄瓜叶片热耗散增强;NPQ与叶黄素脱环氧化状态(DEPS)呈显著正相关,且两者均被抗坏血酸(AsA)所促进,被二硫苏糖醇(DTT)所抑制,说明低氧胁迫下,叶黄素循环是黄瓜植株光合作用热耗散的主要途径.     

短期UV-B辐射对青藏高原美丽风毛菊PS Ⅱ光化学效率的影响

通过短期增补UV-B辐射模拟试验,研究了青藏高原典型天气(晴天、多云、阴天)下高山植物美丽风毛菊叶片的叶绿素荧光参数变化.结果表明:随天气由晴变阴,美丽风毛菊叶片暗适应3 min的PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)显著升高,实际PSⅡ光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qp)也升高,而非光化学猝灭系数(NPQ)则降低,可见光辐射(PAR)是影响PSⅡ光能转化效率的主要因素.增补UV-B辐射后,3种典型天气下,美丽风毛菊叶片的Fv/Fm和NPQ略有降低,ФPSⅡ和qp略微增加,但对光合气体交换过程没有产生负影响.叶片净光合速率Pn和ФPSⅡ的增高趋势与增补UV-B辐射下相对较多的UV-A成分有关,同时也得益于叶片厚度的增加.UV-B辐射对叶片光合机构具有潜在负影响.     

低温强光胁迫下籼粳稻的PSⅡ光化学效率和膜脂过氧化表现

研究了温光胁迫下籼 (OryzasativaL .spp .indica)粳稻 (O .sativaL .spp .japonica)生育后期叶片荧光参数和膜脂过氧化的关系。结果表明 ,低温强光下水稻光合机构中PSⅡ的D1蛋白量下降 ,叶黄素循环组分中环氧玉米黄质 (A)和玉米黄质 (Z)的形成受抑 ,PSⅡ光化学效率 (Fv/Fm)和非光化学猝灭 (qN)明显下降。加之内源活性氧清除剂超氧物歧化酶 (SOD)活性降低 ,超氧阴离子自由基 (O-·2 )和膜脂过氧化产物丙二醛 (MDA)积累增加 ,导致光氧化发生。上述过程在籼粳稻间有明显差异 ,低温强光结合抑制剂处理证明 ,籼稻较粳稻对低温强光敏感和光氧化严重。相关分析表明 ,D1蛋白量分别与Fv/Fm 和 (A Z) / (A Z V)呈极显著的正相关关系 ,Fv/Fm 与MDA呈极显著的负相关关系。据此认为 ,逆境下Fv/Fm是预测光氧化的关键指标 ,D1蛋白合成能力和叶黄素循环的保护作用是其生理基础     

外源NO对NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗光合生理响应的调节

采用营养液砂培方法,研究了外源一氧化氮(NO)对100 mmol/L NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗叶片叶绿素含量、光合气体交换和叶绿素荧光参数、光能分配及叶黄素循环的影响。结果表明:(1)外施60μmol/L NO供体硝普钠(SNP)显著缓解了NaHCO3胁迫下叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和气孔限制值(Ls)的下降及胞间CO2浓度(Ci)的升高,提高了光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭(qP),降低了初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(NPQ)。(2)NaHCO3胁迫下,外施SNP显著抑制了天线转换效率(Fv’/Fm’)的下降,降低了光系统间激发能分配的不平衡性(β/α-1)和天线热耗散的比例(D),提高了吸收光能中用于光化学反应的比例(P),而对PSⅡ反应中心的过剩光能(Ex)无明显影响。(3)外施SNP显著降低了NaHCO3胁迫下叶黄素循环库(V+A+Z)下降和叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)上升的幅度。但SNP对NaHCO3胁迫的缓解效应可被NO清除剂血红蛋白(Hb)部分或完全地逆转,SNP的分解产物NaNO2处理对NaHCO3胁迫无明显改善。表明外源NO可能通过提高光化学效率,缓解了碱胁迫引起的光抑制对光合机构的破坏,从而提高黑麦草的光合效率。     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对叶绿素含量及其荧光特性的影响

以菜豆幼苗作为试验材料,分析了NaCl胁迫下交替呼吸对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性变化特征的影响,以探讨交替呼吸途径在逆境下的生理学作用以及植物在盐胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)的调节作用机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度(0、100、200、300mmol/L)的增高,菜豆幼苗叶片叶绿素含量显著下降,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学荧光猝灭(qP)与对照相比均显著性下降,而非光化学猝灭(NPQ)较对照组显著增加,同时交替呼吸容量在NaCl胁迫下也显著上升。(2)与单独NaCl胁迫相比,在NaCl胁迫下施加交替呼吸的抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)会导致菜豆幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)和qP进一步显著下降、NPQ进一步显著增加。研究认为,NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率下降和光能耗散增加,交替呼吸途径可有效缓解NaCl胁迫下菜豆叶绿素含量的减少以及光系统Ⅱ光化学反应效率的下降。     

温州蜜柑叶片光合作用光抑制的保护机理

晴天条件下,使用便携式调制荧光仪和分光光度计观察了温州蜜柑叶片光合作用光抑制发生过程中几个主要荧光参数（初始荧光F0、最大荧光Fm、PSⅡ的光化学效率Fv/Fm、非光化学猝灭qN及其快相qNf和慢相qNs）、电子传递速率（ETR）和玉米黄素相对含量的日变化,结果表明,随着光强的增强,ETR、qN及其qNr与qNs以及玉米黄素相对含量升高,Fv/Fm、Fm和F0下降。用DTT处理后,qNs较对照明显下降,F0较对照明显上升,可以认为,柑橘在光合作用日变化中存在依赖于叶黄素循环和类囊体膜质子梯度两种非辐射能量耗散方式,而且它们在防御光破坏方面起着重要作用。     

高温强光下水杨酸对黄瓜叶片叶绿素荧光和叶黄素循环的影响

在高温强光条件下,研究了外源水杨酸对黄瓜叶片叶绿素荧光参数和叶黄素循环的影响.结果表明,在高温强光胁迫前2 d用50～400 μmol·L^-1水杨酸处理叶片,抑制了高温强光下原初光能转换效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、最大荧光(F_m)和光化学猝灭系数(qP)的下降,分别比对照提高了16.1%～30.2%、11.9%～33.0%、7.2%～41.0%和27.2%～160.8%,促进了非光化学猝灭系数(NPQ)的升高,比对照提高了13.1%～62.9%,而对初始荧光(F_o)影响不大.水杨酸处理可减小高温强光下叶黄素循环库的下降幅度,使(A+Z)/(V+A+Z)升高,分别比对照高29.5%和24.6%.这些结果说明,水杨酸可通过提高非辐射能量耗散,对高温强光引起的黄瓜叶片光合机构的破坏具有保护作用.     

Cooperation of xanthophyll cycle with water-water cycle in the protection of photosystems 1 and 2 against inactivation during chilling stress under low irradiance

The xanthophyll cycle and the water-water cycle had different functional significance in chilling-sensitive sweet pepper upon exposure to chilling temperature (4 °C) under low irradiance (100 µmol m⁻² s⁻¹) for 6 h. During chilling stress, effects of non-photochemical quenching (NPQ) on photosystem 2 (PS2) in dithiothreitol (DTT) fed leaves remained distinguishable from that of the water-water cycle in diethyldithiocarbamate (DDTC) fed leaves. In DTT-fed leaves, NPQ decreased greatly accompanied by visible inhibition of the de-epoxidized ratio of the xanthophyll cycle, and maximum photochemical efficiency of PS2 (F_v/F_m) decreased markedly. Thus the xanthophyll cycle-dependent NPQ could protect PS2 through energy dissipation under chilling stress. However, NPQ had a slighter effect on photosystem 1 (PS1) in DTT-fed leaves than in DDTC-fed leaves, whereas effects of the water-water cycle on PS1 remained distinguishable from that of NPQ. Inhibiting superoxide dismutase (SOD) activity increased the accumulation of , the oxidation level of P700 (P700⁺) decreased markedly relative to the control and DTT-fed leaves. Both F_v/F_m and NPQ changed little in DDTC-fed leaves accompanied by little change of (A+Z)/(V+A+Z). This is the active oxygen species inducing PS1 photoinhibition in sweet pepper. The water-water cycle can be interrupted easily at chilling temperature. We propose that during chilling stress under low irradiance, the xanthophyll cycle-dependent NPQ has the main function to protect PS2, whereas the water-water cycle is not only the pathway to dissipate energy but also the dominant factor causing PS1 chilling-sensitivity in sweet pepper.This research was supported by the State Key Basic Research and Development Plan of China (G1998010100), the Natural Science Foundation of China (30370854), and the open project from Key Lab of Crop Biology of Shandong Province.     

Photochemical Efficiency of PSⅡand Membrane Lipid Peroxidation in Leaves of indica and japonica Rice (Oryza sativa) Under Chilling Temperature and Strong Light Stress Conditions

Relationships between fluorescence parameters and membrane lipid peroxidation in leaves of indica and japonica rice (Oryza sativa L.) during later growth stage were studied under chilling temperature and strong light stress conditions. Results showed that D1 protein contents of PSⅡ in photosynthetic app aratus dropped, the generation of antheraxanthin (A) and zeaxanthin (Z)of xanthophyll cycle were inhibited partly, PSⅡ photochemical efficiency （Fv/Fm）and non photochemical quenching (qN) were also decreased obviously. In addition, endogenous active oxygen scavenger—superoxide dismutase (SOD) reduced, superoxide anion radical (O[SX(B-*3)-[]·[SX]]2) and malondialdehyde (MDA) accumulated, as a result, photooxidation of leaves occurred under chilling temperature and strong light stress conditions. Obvious differences in the changes of the above mentioned physiological parameters between indica and japonica rice were observed. Experiments in leaves treated with inhibitors under chilling temperature and strong light conditions showed that indica rice was more sensitive to chilling temperature with strong light and subjected to photooxidation more than japonica rice. Notable positive correlation between D1 protein contents and Fv/Fm or (A+Z)/(A+Z+V), and a marked negative correlation between Fv/Fm and MDA contents were obtained by regression analysis in indica and japonica rice during chilling temperature and strong light conditions. According to the facts mentioned above, it was inferred that PSⅡ photochemical efficiency（Fv/Fm） was the key index to forecast for the prediction of photooxidation under stress circumstances and the physiological basis were the synthetic capacity of D1 protein and the protection of xanthophyll cycle.     

外源Ca2+对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

用10 mmol·L^-1 CaCl₂溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1600 μmol·m^-2·s^-1）胁迫,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化,以研究外源Ca²⁺对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响.结果表明：CaCl₂溶液预处理使小麦叶片在高温强光逆境下PSⅡ反应中心发生可逆失活,有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平,暗恢复后PSⅡ反应中心活性迅速恢复,全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率恢复至对照水平,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源Ca²⁺通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,促进了PSⅡ的正常运转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤.     

NaHCO3胁迫下硝酸镧对黑麦草幼苗光合机构的保护作用

研究了150 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,不同浓度硝酸镧对黑麦草幼苗光合作用、叶绿素荧光参数、Mehler反应,以及叶黄素循环的影响.结果表明：低浓度硝酸镧(0.05 mmol·L^-1)叶面喷施处理能显著减小NaHCO₃胁迫下黑麦草叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)的下降幅度和胞间CO₂浓度(C_i) 的上升幅度,有效缓解NaHCO₃胁迫对叶片PSⅡ光化学猝灭(q_P)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、依赖光合碳同化电子传递(ETR_p)和依赖Mehler反应电子传递(ETR_m) 的抑制,增强黑麦草叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,提高非光化学能量耗散(NPQ)、叶黄素循环库(V+A+Z)和脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z),从而减轻NaHCO₃胁迫对光合机构的伤害;但高浓度硝酸镧(0.5 mmol·L^-1)对NaHCO₃胁迫伤害的缓解效果不明显.表明适宜浓度的硝酸镧能够缓解NaHCO₃胁迫下非气孔因素引起的黑麦草叶片光合速率下降以及对光化学效率的抑制,并通过促进Mehler反应直接耗散过剩激发能和激活依赖叶黄素循环的热耗散,保护NaHCO₃胁迫引起的过剩光能对光合机构造成的伤害,而Mehler反应加强所产生的活性氧可被抗氧化酶活性的提高所清除.     

NaHCO3胁迫下硝酸镧对黑麦草幼苗光合机构的保护作用

研究了150 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,不同浓度硝酸镧对黑麦草幼苗光合作用、叶绿素荧光参数、Mehler反应,以及叶黄素循环的影响.结果表明：低浓度硝酸镧(0.05 mmol·L^-1)叶面喷施处理能显著减小NaHCO₃胁迫下黑麦草叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)的下降幅度和胞间CO₂浓度(C_i) 的上升幅度,有效缓解NaHCO₃胁迫对叶片PSⅡ光化学猝灭(q_P)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、依赖光合碳同化电子传递(ETR_p)和依赖Mehler反应电子传递(ETR_m) 的抑制,增强黑麦草叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,提高非光化学能量耗散(NPQ)、叶黄素循环库(V+A+Z)和脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z),从而减轻NaHCO₃胁迫对光合机构的伤害;但高浓度硝酸镧(0.5 mmol·L^-1)对NaHCO₃胁迫伤害的缓解效果不明显.表明适宜浓度的硝酸镧能够缓解NaHCO₃胁迫下非气孔因素引起的黑麦草叶片光合速率下降以及对光化学效率的抑制,并通过促进Mehler反应直接耗散过剩激发能和激活依赖叶黄素循环的热耗散,保护NaHCO₃胁迫引起的过剩光能对光合机构造成的伤害,而Mehler反应加强所产生的活性氧可被抗氧化酶活性的提高所清除.     

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.     

外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节

盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明：在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。