关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅱ 环境因素对光合作用的影响及其与光呼吸的关系

采用光强、光质、照光时间、温度、气体成分以及叶水势、光合抑制剂等多种因素处理小麦叶片,观察这些因素对光合作用影响及其与光呼吸关系。结果证明,在各种因素的影响下,光合作用与光呼吸变化始终保持平行关系,而且在多数情况下,二者始终保持25％左右的比值,并发现二者比值变化受温度的调节。 发现光合与光呼吸从照光初始达最大速率(饱和值),要经过一个“滞后期”,小麦在10～15℃下,大约需55分钟,水稻在30℃下约需30分钟。 光呼吸猝发现象受光强、照光时间及高O_2影响;提高光强、延长照先时间或提高O_2浓度都可提高猝发强度,猝发强度一般可达33～81×10~(-3)CO_2mg dm~(-2)min~(-1)     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅳ.光合滞后期

整体叶片、叶碎片、叶肉细胞、叶原生质体、叶绿体等不同层次的光合组织都有光合滞后期。一般整体叶片的光合滞后期与光呼吸滞后期相同,约30—60分钟,而排除气孔影响的去表皮叶片、细胞、原生质体等光合组织的滞后期仅为10分钟左右。叶片暗处理,滞后期延长;预照光,滞后期缩短;增加温度可提高滞后期的光合强度。滞后期产生的主要原因是光对酶的诱导以及光合碳循环中间产物增生需要一个准备过程。滞后期与光反应无直接关系。气孔开启时间是整叶滞后期比细胞滞后期延长的根本原因。     

光呼吸研究进展——Ⅰ.光呼吸和氮代谢的关系与光呼吸的生理功能

光呼吸乙醇酸途径的阐明,使人们对光合碳途径的认识前进了一步。从现知的乙醇酸途径来看,它似乎是一个损耗光合固定的碳素和能量的过程。据推算,在正常的大气条件下(此时 RuDP 羧化酶和加氧酶活性比例为4:1),由乙醇酸途径放出的C0_2占光合固定的 CO_2 14％。实测的结果表明,C_3植物光呼吸放CO_2可达净光合所固定的CO_2的14—75％。因此人们曾设想,若用某些     

大豆叶片光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m~(-2)·s~(-1)时,R_p达到最大值(12.69·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),随后R_p随PAR的升高呈下降趋势;构建的光呼吸速率与光强的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为13.42·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的光强为1207.74·mol·m~(-2)·s~(-1),该拟合值与实际测量值极为吻合(P0.05);当PAR一定(2000μmol·m~(-2)·s~(-1))时,随着CO_2浓度的增加(0~1200μmol·mol~(-1)),大豆叶片的R_p呈先升高后下降变化,在600μmol·mol~(-1)时达到最大值(9.97·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1));构建的光呼吸速率与CO_2浓度的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为10.21·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的外界CO_2浓度为625.74·mol·mol~(-1)。该拟合值也与实际测量值极为吻合(P"0.05)。本文所构建的方程式可较好地拟合光呼吸速率对不同光强和不同CO_2浓度的响应,这对定量研究光呼吸提供了强有力的手段。     

不同氮素营养对黄麻叶片的光合作用、光呼吸的影响及光呼吸与硝酸还原的关系

不同硝态氮水平对黄麻叶片的光合强度、光呼吸强度、乙醇酸氧化酶及硝酸还原酶均产生显著的影响:除了光合强度以外,其余三者均随氮水平的增高而显著地增高;在低至正常氮水平范围内(1/4～1N),光合强度随氮水平的增高而增高,但在高硝态氮水平范围内(2～4N),光合强度有随氮水平的增高而略为下降的趋势。氨态氮水平的增高对光合强度、光呼吸强度、乙醇酸氧化酶活性也有影响:三者均随氮水平的增高而有所提高,但不如硝态氮处理的那样明显。在用氨态氮处理的植株中测不出硝酸还原酶的活性。用光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠,α-羟基-2-吡啶甲烷磺酸(HPMS)及异烟肼(INH)真空渗入黄麻叶圆片以抑制光呼吸时,硝酸还原亦同时部分受抑。因此认为在乙醇酸途经中的甘氨酸氧化脱羧反应可能为硝酸还原提供还原剂NADH。     

水分胁迫对小麦叶片光合作用的影响及其与抗旱性的关系

在水分胁迫初期,两个小麦品种叶片光合速率,气孔导度和细胞间隙CO_2浓度降低,气孔限制值增加,光合速率的降低主要是气孔因素的限制。中度到严重水分胁迫使叶片光合速率、气孔导度和气孔限制值降低,细胞间隙CO_2浓度明显增加,且叶圆片放氧能力,叶绿体Hill反应、叶绿素荧光强度和表观量子产额降低,此时光合速率的降低主要是叶肉细胞光合活性的下降引起的。抗旱性弱的郑引一号叶肉细胞光合活性比抗旱性强的丰抗13更容易受到水分胁迫的影响。     

小麦叶片光合作用与其渗透调节能力的关系

在缓慢干旱条件下,小麦叶片渗透调节能力在一定范围内随胁迫程度的加剧而增加,而在快速干旱下,渗透调节能力丧失。小麦叶片通过渗透调节使光合速率和气孔导度对水分胁迫的敏感性降低,叶片维持较高的电子传递能力、RuBP羧化酶活性和叶绿体光合能量转换系统活性,并推迟了小麦叶片光合速率受气孔因素限制向叶肉细胞光合活性限制转变的时间。     

小麦幼苗光呼吸与活性氧累积的关系

用Na2 S处理小麦幼苗 ,提高了光呼吸速率 ,减少了O- ·2 的含量 ;用草酸处理 ,降低了光呼吸速率 ,增加了O- ·2 的含量。光呼吸速率的变化与H2 O2 含量无关 ,却与膜脂过氧化水平呈负相关。体外试验表明 :Na2 S和草酸对O- ·2 和H2 O2 没有作用。小麦幼苗中 ,过氧化氢酶活性比乙醇酸氧化酶活性高 3个数量级 ,Na2 S和草酸对乙醇酸氧化酶活性分别有促进和抑制作用 ,却对过氧化氢酶活性没有影响。这些结果表明光呼吸是植物体内防止活性氧积累和伤害的一道防线。     

根据光合作用能量代谢测定光呼吸的方法研究

本文根据光合作用和光呼吸途径能量代谢,通过改变外界CO2和O2浓度,计算卡尔文循环固定的CO2和光呼吸消耗的O2。结果表明,可以通过3种方法计算。方法1,测定在CO2饱和点（A）和正常CO2（A＇）浓度下吸收的CO2,得出光呼吸消耗的O2为：18／19（A-A＇）,卡尔文循环固定的CO2为：1／19（6A＋13A＇＋19Rd）。方法2,测定在不含O2的空气中（O）和正常O2（O’）浓度下释放的O2,得出光呼吸消耗的O2为：-13／5O-O＇-18／5Rd,卡尔文循环固定的CO2为：13／18（O＇—O）。方法3,测定在正常情况下吸收的CO2（A）和释放的O2（O＇）,得出光呼吸消耗的O2为：18（O＇—A＇）,卡尔文循环固定的CO2为：6O＇-5A＇＋Rd。测定在CO2饱和点和正常CO2浓度下吸收的CO2计算出水稻光呼吸释放的CO2占光合作用固定的24％-40％。     

田间小麦叶片光合作用的光抑制

通过人为改变小麦旗叶与茎秆的夹角,比较了晴天田间小麦直立叶（１０°）与平展叶（９０°）光合作用光抑制程度的差别。在叶温高达３７．６℃、最高光强为１６００μｍｏｌ．ｍ＾－２．ｓ＾－１的晴天,田间小麦经午间强光照射４ｈ后,ＰＳⅡ光化学效率明显下降。     

不同小麦品种叶片结构与 CO_2同化力的比较观察

关于叶片的结构与功能的关系,已有许多研究。如从植物叶片组织结构角度来研究C_3、C_4植物的划分,野生和栽培小麦的分类、籼、粳稻光合器官的差异及植物的适应等,都获得显著的结果。我们希望从小麦品种间叶片结构的比较观察中,指出不同小麦对不同环境条件的适应方式,表现在叶     

蒙古栎叶片光合作用随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系

叶片光合能力直接决定着植物生产力的高低,它既受外界环境条件的影响,也受叶片内部因素的制约。本文以日为单位对叶龄进行度量,从爆芽日开始,对蒙古栎光合作用参数随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系进行了分析。结果如下:(1)蒙古栎叶片生长季初期(爆芽后3日内)其呼吸速率大于光合速率,净光合速率为负值;生长季中期,光合参数P_(max)(最大净光合速率)、J_(max)(CO2饱和时最大净光合速率)、V_(cmax)(最大Rubisco催化反应速率)的变化主要受环境因子(降雨、土壤含水率)的影响。(2)整个生长季初期,光合参数与叶绿素含量及叶面积呈极显著正相关(P0.01);生长季初期爆芽阶段光合参数与比叶重呈负相关,生长季初期展叶阶段光合参数与比叶重呈正相关,在生长季初期叶片完全展开后,光合参数与比叶重呈负相关;生长季中期,所有的光合参数与叶片功能性状无显著相关性;生长季后期,光合参数与叶片功能性状均呈显著正相关(P0.05)。建议今后研究中,考虑根据叶片的生长过程分阶段探讨其光合能力及其生理生化影响机制,以增加森林生态系统碳收支估算的准确性。     

CO_2浓度升高下粳稻叶片光合作用对光强变化的响应

为了研究不同CO_2浓度升高水平下水稻光合作用对光强变化的响应,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol·mol-1(T1)和CK+200μmol·mol-1(T2)两个CO_2浓度升高水平,各设4个OTC作为重复。测定了拔节孕穗期、抽穗开花期和乳熟期不同光强水平下水稻叶片的净光合速率(Pn)和氮含量等,并采用非直角双曲线模型模拟确定光合作用参数。结果表明:T1处理的Pn仅在拔节孕穗期和乳熟期的低光强(PAR=400μmol·m-2·s-1)下略高于CK,在其他光强水平下与CK无显著差异,饱和光强下的净光合速率(Pn max)在3个生育期均与CK无显著差异;不同光强下T2处理的Pn和Pn max在拔节孕穗期和抽穗开花期比CK高34%~40%,在乳熟期与CK无显著差异;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有降低叶片氮含量的趋势,但叶片尺度的光合氮素利用效率显著高于CK和T1处理,且随着光照的增强而进一步提升;CO_2浓度升高200μmol·mol-1有利于提升孕穗期和抽穗开花期的表观量子效率。     

叶绿素的研究 Ⅲ.小麦叶绿体色素及其变化

以柱层析和光谱分析证明小麦叶綠体色素含有:叶綠素a、a′、b和b′、叶黄素、紫黄质、新黄质和β-胡蘿卜素,以及其他六种类胡蘿卜素,并研究了这些色素在各种条件下的变化。黄化小麦幼苗能形成类胡蘿卜素,但对叶黄素和     

田间小麦叶片光合作用“午睡”现象的研究

小麦叶片的光合作用有明显的“午睡”(即“中午降低”现象)。 光合作用的“中午降低”只是在较小的程度上与大气CO_2浓度下降有关,而与中午前后颇低的空气相对湿度和较高的温度引起的饱和差的增加有很大的关系。通过增加空气湿度(伴随降温)缩小饱和差,不仅消除了小麦叶片的“午睡”现象,而且显著地提高了净光合作用速率。 提出了一个解释光合作用“午睡”机理的图解。     

高浓度CO_2诱导的小麦叶片毫秒延迟发光的振荡

当空气中CO_2浓度增至较高水平（5％）时,小麦叶片毫秒延迟发光（ms－DLE）显示出强烈的振荡。若再通入正常空气,DLE仍恢复到原有水平。当将空气中的CO2含量从无增加亚空气水平时,DLE下降但不伴随明显振荡,而继续增高CO2浓度会诱导振荡出现,该振荡随CO2浓度增高而加强。解联剂尼日利亚菌素可以消除CO2诱导的DLE振荡。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合作用的影响

通过测定小麦拔节期叶片的光合气体交换参数和光强-光合速率（P_n）响应曲线,研究了氮素对长期高大气CO₂浓度（760 μmol·mol^-1）下小麦叶片光合作用的影响.结果表明：在长期高大气CO₂浓度下,增施氮肥能提高小麦叶片P_n、蒸腾速率（T_r）和瞬时水分利用效率（WUE_i）;与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i增加,气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度(C_i）降低.随光合有效辐射的增强,高大气CO₂浓度下小麦叶片的P_n和WUE_i均高于正常大气CO₂浓度处理,G_s则较低,而C_i和T_r无显著变化.高氮水平下小麦叶片G_s与P_n、T_r、WUE_i呈线性正相关,G_s与C_i在正常大气CO₂浓度下呈线性负相关,但高大气CO₂浓度下二者无相关性;低氮水平下小麦叶片的G_s与P_n、WUE_i无相关性,而与C_i和T_r呈线性正相关,表明高大气CO₂浓度下低氮水平的小麦叶片P_n由非气孔因素限制.     

田间空气中的CO_2浓度与甘薯的光合作用

在作物高产的形成中,提高光合作用强度有重要意义。改善作物各层叶面的光照状况可以提高光合强度,另一方面,还可以从适当增加叶层附近空气中的CO_2濃度入手。一般植物进行光合作用的CO_2最适濃度约在0.1％左右;光照充分时,CO_2的饱和点约为O.3％;而     

小麦旗叶和穗光合作用与耐旱性关系研究

研究了土壤干早胁迫下小麦（Triticum aestivum L.）旗叶和穗光合作用的差异及其与耐旱性的关系。结果表明,穗光合活性对干旱胁迫的敏感性低于旗叶叶片。干旱胁迫下。穗光合速率下降幅度远小于叶片,类胡萝卜素含世较高,色素含量、PSI活性下降幅度均小于叶片。且PEPC活性诱导增强,暗示穗器官较叶片有较强的耐逆性。