野生与栽培黄花蒿净光合速率对光强和CO2浓度的响应

比较了相同种源的野生和栽培黄花蒿(Artemisia annua L.)净光合速率对光强和CO2浓度的响应特性。结果表明,野生和栽培黄花蒿的光饱和点(LSP)分别为1 183和1 564μmol m-2s-1,光补偿点(LCP)为17和18μmol m-2s-1,最大净光合速率(Pmax)为18.78和22.38μmol m-2s-1,表观量子效率(AQY)为0.08和0.075μmol m-2s-1,表明黄花蒿的光合能力强,能够利用很高的光强,且对弱光的适应性也较强。栽培黄花蒿的Pmax、LSP和最大羧化速率(Vcmax)显著高于野生黄花蒿,两者的LCP、不包括光下呼吸的CO2补偿点、AQY、光下呼吸速率和最大电子传递速率(Jmax)差异不显著。强光下栽培黄花蒿主要通过提高Vcmax和Jmax等来增强光合能力,强的光合能力有利于黄花蒿的生长,因此在人工栽培黄花蒿的过程中应选择阳光充足的开阔生境。     

大豆叶片结构对CO_2浓度升高的反应(英)

应用光学显微镜和扫描电镜研究了ＣＯ２ 浓度对大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍ ａｘ）叶片形态和解剖特征的影响。结果表明,叶片外部形态没有显著变化,而叶片气孔密度随ＣＯ２ 浓度升高呈下降趋势。对照组叶片上下表面和处理组的上表面均无表面角质蜡层,而处理组的下表面覆盖有大量星状的表面角质蜡层,它们在气孔区和非气孔区的数量基本差不多。此外,还发现叶肉中增加了一层栅栏组织,从而使叶片明显增厚。结果证实,ＣＯ２ 浓度增加将促进细胞分裂和表面角质蜡层的产生     

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。     

大豆和玉米光呼吸的控制

本文根据RuDP(1,5-二磷酸核酮糖)羧化酶的动力学特性测定了大豆光合作用和光呼吸的相对速率。在该羧化酶上,CO_2和O2对RuDP进行着争夺。高浓度的CO_2和低浓度的O_2,有利于RuDP羧化为三磷酸甘油酸,因而促进光合作用。低浓度的CO_2和高浓度的O_2则有利于RuDP的加氧反应而成为P-乙醇酸,因而促进光呼吸。在玉米上,PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶-苹果酸酶偶起了增加维管束鞘细胞中CO_2浓度的作用。四碳植物的维管束鞘细胞是RuDP羧化酶存在的场所。玉米的RuDP羧化酶对O_2也敏感,所以在维管束鞘内提高CO_2的浓度就能促进光合而减弱光呼吸。由于在800ppmCO_2和21％O_2的标准大气条件下,光呼吸及其相伴随的氧对光合的抑制作用,会明显地抑制大豆的净光合,同时由于迄未证明光呼吸有何重要的生理功能,因而正在试图设法减少或消除大豆和其他三碳植物的光呼吸。     

不同植物叶片水分利用效率对光和CO2的响应与模拟

植物叶片水分利用效率的高低取决于气孔控制的光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程,模拟水分利用效率对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础.研究通过人工控制光强和CO2浓度,对叶片水分利用效率进行了研究.提出了植物水分利用效率在光强和CO2浓度共同作用下的估算模型.数据分析表明,该模型在包括C3和C4植物、草本和木本植物在内的9种植物上能很好地模拟水分利用效率对光强和CO2浓度共同作用的响应.该模型可以用于估算CO2浓度升高条件下光合速率的提高和蒸腾速率的降低对水分利用效率提高的贡献量.CO2浓度变化条件下,水分利用效率在不同植物之间有巨大差异,研究区域尺度植物的水分利用效率时至少需要将植物区分为C4植物和C3植物,其中C3植物区分为草本和木本植物3种生态功能型才能较为准确地估算植物的整体水分利用效率.应用本研究提出的水分利用效率估算模型和植物水分利用效率生态功能型分类标准,可以为建立以植物的水分利用效率为基本参数的陆地生态系统水循环模型和陆地生态系统生产力模型提供重要依据.     

高CO_2浓度对大豆不同叶位叶片叶绿体淀粉粒积累的效应

对高CO_2浓度下生长的大豆(Glycine max(L.)Merr.)不同叶位的叶片进行了电镜观察,揭示出大豆不同叶位叶片的叶绿体对倍增的CO_2浓度反应不一。其显著的超微结构差异特征是:1.叶位居中的叶片叶绿体积累的淀粉粒不仅很大,而且最多,有的叶绿体中的淀粉粒可达20个,几乎充满着叶绿体的基质空间。2.下位叶叶绿体的淀粉粒积累较多,通常为2～5个;3.上位叶叶绿体所含淀粉粒既小又少,虽然有的叶绿体中也积累有3～4个淀粉粒,但大多数叶绿体中所含淀粉粒仅有1～2个。以上结果联系到大豆中位叶的光合作用速率较高及对籽粒产量起作用最大来讨论是很有意义的。     

木本植物对CO_2浓度和温度升高的相互作用的响应

CO2 浓度和温度是影响木本植物生长和发育的两个关键因子 ,二者在全球变化中的相互作用对木本植物生长和发育具有显著的影响。大多数研究表明 :CO2 浓度增加和温度升高的相互作用可能影响木本植物的生长发育 ,促进光合作用 ;呼吸作用对CO2 浓度增加和温度升高的相互作用存在长期和短期响应差异 ;二者的相互作用促进生物量增加和生产力的增长。木本植物对CO2 浓度和温度升高的相互作用的响应程度因植物种类而异。     

八种红树植物幼苗的叶片可溶性蛋白和抗氧化酶活性对光强的响应

红树林湿地生态系统的恢复与重建是我国南方海岸带生态恢复研究的重点领域之一。为明确红树植物光适应的生理生态策略,该文选取无瓣海桑(Sonneratia apetala)、秋茄(Kandelia obovata)、木榄(Bruguiera gymnorhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、卤蕨(Acrostichum aureum)、银叶树(Heritiera littoralis)和黄槿(Hibiscus tiliaceus)作为研究对象,通过遮荫控制试验,探究这8种红树植物一年生幼苗在不同光照强度(自然光强的100%、45%、30%、10%)处理下的叶片可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性的响应特征。结果表明：(1)随光照强度下降,木榄、老鼠簕和卤蕨的叶片可溶性蛋白含量受到的影响较小,而无瓣海桑、秋茄、桐花树、银叶树和黄槿的叶片可溶性蛋白含量则表现出下降趋势。(2)木榄、老鼠簕和卤蕨的超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性在10%光照强度处理下的活性与对照无显著差异,而无瓣海桑、秋茄...     

黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对CO_2浓度及土壤水分的响应

为阐明黄河三角洲贝壳砂生境叶底珠叶片光合作用对CO2浓度的响应规律,明确其光合生产力与土壤水分的定量关系,以2年生叶底珠(Securinega suffruticosa)苗木为材料,采用旱棚人工控水试验,利用光合测定系统测定分析了不同水分条件下叶底珠叶片光合作用的CO2响应特征。结果表明,叶底珠叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数对土壤水分(SRWC)变化具有阈值效应。维持叶底珠叶片较高光合生产力的SRWC为50.3%—83.2%,CO2浓度为700—1100μmol/mol,其中最适宜的SRWC为70.5%,最大值出现在CO2浓度为900μmol/mol,而正常CO2浓度和倍增CO2浓度下维持叶底珠叶片较高光合生产力水平的SRWC范围分别为45.5%—90.0%和47.0%—92.6%。叶底珠叶片表观最大净光合速率(Pmax,c)和羧化效率(CE)随着SRWC的增加而呈抛物线变化。CO2补偿点(Г)呈现与Pmax,c和CE相反的变化规律,在SRWC为70.5%时,Г达到最低值(51.3μmol/mol)。光呼吸速率(Rp)在SRWC为50.3%时达到最小值(2.62μmol·m-2·s-1),随着SRWC的增加,Rp增加缓慢。说明黄河三角洲贝壳砂生境条件下,叶底珠叶片光合作用对CO2浓度和土壤水分具有宽泛的适应范围,对贝壳砂生境经常出现的干湿交替逆境表现出一定适应能力,在黄河三角洲贝壳堤岛可引种栽培。     

不同CO_2浓度下苦槠(Castanopsis sclerophylla)叶片光合光响应模型模拟比较

以亚热带森林建群种苦槠为试验材料,采用5种光响应模型对4个CO_2浓度下苦槠叶片的光响应曲线进行模拟,比较不同CO_2浓度下适宜的光响应模型,探讨苦槠对CO_2浓度变化的响应规律。结果表明:5种模型对苦槠叶片光响应曲线的拟合效果优劣次序为直角双曲线修正模型指数改进模型指数模型非直角双曲线模型直角双曲线模型;直角双曲线修正模型对光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pmax)的拟合效果最好,非直角双曲线模型对暗呼吸速率(Rd)的拟合效果最好;5种光响应模型对不同CO_2浓度有不同的适应性,直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型适合低CO_2浓度,非直角双曲线模型适合高CO_2浓度;随CO_2浓度的增加,光补偿点(LCP)和Rd逐渐减小而Pmax逐渐增大;CO_2浓度的增大可以提高苦槠的光合能力及其对弱光的利用能力,并抑制呼吸作用。     

光合作用对光和CO2响应模型的研究进展

光合作用对光和CO₂响应模型是研究植物生理和植物生态学的重要工具, 可为植物光合特性对主要环境因子的响应提供科学依据。该文综述了当前光合作用对光和CO₂响应模型的研究进展和存在的问题, 并在此基础上探讨了这些模型的可能发展趋势。光合作用涉及光能的吸收、能量转换、电子传递、ATP合成、CO₂固定等一系列复杂的物理和化学反应过程。光合作用由原初反应、同化力形成和碳同化3个基本过程构成, 任一个过程均可对光合作用速率产生直接的影响。光合作用对光响应模型只涉及光能的转换, 而光合作用的生化模型包含了同化力形成和碳同化这两个基本过程。把光合作用的原初反应, 即把参与光能吸收、传递和转换的捕光色素分子的物理参数(如捕光色素分子数、捕光色素分子光能吸收截面、捕光色素分子处于激发态的平均寿命等)结合到生化模型中, 可能是今后光合作用对光响应机理模型的发展方向。     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

大豆叶片结构对CO2浓度升高的反应

应用光学显微镜和扫描电镜研究了ＣＯ２浓度对大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ）叶片形态和解剖特征的影响。结果表明,叶片外部形态没有显变化,而叶片气孔密度随ＣＯ２浓度升高呈下降趋势。对照组叶片上下表面和处理组的上表面均无表面角质蜡层,而处理组的下表面覆盖有大量星状的表面角质蜡层,它们在气孔区和非气孔区的数量基本差不多。此外,还发现叶肉中增加了一层栅栏组织,从而使叶片明显增厚,结果证实,ＣＯ２浓度增加将促     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。     

不同植物叶片水分利用效率对光和CO2的响应与模拟

植物叶片水分利用效率的高低取决于气孔控制的光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程,模拟水分利用效率对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。研究通过人工控制光强和CO₂浓度,对叶片水分利用效率进行了研究。提出了植物水分利用效率在光强和CO₂浓度共同作用下的估算模型。数据分析表明,该模型在包括C3和C4植物、草本和木本植物在内的9种植物上能很好地模拟水分利用效率对光强和CO₂浓度共同作用的响应。该模型可以用于估算CO₂浓度升高条件下光合速率的提高和蒸腾速率的降低对水分利用效率提高的贡献量。CO₂浓度变化条件下,水分利用效率在不同植物之间有巨大差异,研究区域尺度植物的水分利用效率时至少需要将植物区分为C4植物和C3植物,其中C3植物区分为草本和木本植物3种生态功能型才能较为准确地估算植物的整体水分利用效率。应用本研究提出的水分利用效率估算模型和植物水分利用效率生态功能型分类标准,可以为建立以植物的水分利用效率为基本参数的陆地生态系统水循环模型和陆地生态系统生产力模型提供重要依据。     

桃叶片抗冷性对光周期诱导休眠的响应

以6年生“春捷”桃树为试材,以自然生长的桃树为对照,研究了长日照和短日照的休眠诱导效应和休眠诱导进程中叶片抗冷性对光周期的响应.结果表明: 在逐渐降低的自然环境温度下,长日照和短日照处理树体均能进入休眠诱导期,其中长日照处理延后1周而短日照处理提前1周进入.随着休眠程度的加深,各处理叶片的总含水量、自由水含量降低,束缚水含量、束缚水/自由水比值升高.超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在休眠诱导期内均呈单峰曲线,高峰值出现在休眠诱导期的后期,过氧化物酶(POD)活性进入休眠诱导期后迅速下降,后期回升形成小高峰.休眠诱导期内可溶性蛋白含量稳步下降,脯氨酸和丙二醛(MDA)含量持续升高,伤害率逐渐增大.长日照可显著提高SOD、CAT活性及脯氨酸含量,减缓POD活性和可溶性蛋白含量的降幅,降低MDA和伤害率的增幅.这表明长日照处理叶片受伤害程度更轻,而短日照处理相应指标的变化则不同,尤其诱导期后期叶片的伤害率显著高于对照,表现出较低的抗冷性.如果环境温度允许,实际生产中可以适当延长光照时间来提高叶片的抗冷性.     

桃蚜取食行为对大气CO_2浓度升高的响应

【目的】近年来随着人类活动的增加,温室气体尤其是大气CO_2浓度升高造成的虫害爆发已成为国际上关注的焦点,因此,研究拟南芥Arabidopsis thaliana上桃蚜取食行为的变化对大气CO_2浓度升高的响应意义重大。【方法】本研究以拟南芥和绿色桃蚜Myzus persicae为研究对象,利用野生型拟南芥Col-0,茉莉酸途径信号传导缺失突变体(jar1)、水杨酸途径信号传导缺失突变体(npr1)、乙烯途径信号传导缺失突变体(ein2-5)为材料,以大气CO_2浓度升高为影响因子,利用刺吸式电位仪(EPG)记录了桃蚜在不同处理的拟南芥上的取食波形。【结果】研究结果发现:CO_2浓度升高缩短了Col-0和jar1植株上蚜虫首次刺探时间和首次到达韧皮部的时间,却延长了npr1和ein2-5上蚜虫首次到达韧皮部的时间,降低了jar1植株上蚜虫总的刺探时间且增加了其总的取食韧皮部时间,但没有改变其它基因型植株上蚜虫总的刺探和取食时间;同时增加了野生型植株上蚜虫的刺探频率,却没有影响其它基因型植株上的刺探频率。【结论】CO_2浓度升高降低了野生型植株和jar1植株抗性,有利于蚜虫到达韧皮部;却增加了npr1和ein2-5上的植物抗性,从而不利于蚜虫到达韧皮部。     

杉木种子萌发及幼苗生长对光强的响应

设置不同光强梯度(透光率分别为100%、40%、20%、10%和5%,光照强度PPFD分别为201.3、77.0、37.5、19.2、9.8 μmol·m^-2·s^-1),研究光对杉木种子萌发和幼苗早期生长的影响,分析杉木种子萌发、幼苗存活、生长、形态响应、生物量积累及其分配格局对不同光环境的响应策略.结果表明: 杉木种子的萌发率、存活率、建植率和萌发指数在不同光强梯度下均有显著差异,且40%的透光率是种子最适萌发条件,萌发率最高,而全光照下存活率和建植率最高;随光照强度的减弱,杉木幼苗茎长增大,根长、子叶长、子叶厚、真叶数呈降低趋势,而基径在各光照强度间无显著差异;总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量均表现为全光照下最大.随着光照强度的减弱,光合组织与非光合组织生物量比、叶生物量比呈降低趋势,茎生物量比呈增加趋势,根冠比和根生物量比无显著差异.弱光环境促进杉木种子萌发,不利于杉木幼苗存活和生长.在弱光环境下,杉木幼苗通过增大茎生物量来提高对弱光环境的耐受力.     

蛋白核小球藻生长和无机碳利用对不同光照强度和CO_2浓度的响应

为了探讨光照强度和CO_2浓度对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、无机碳利用的复合效应,丰富绿藻中无机碳浓缩机制的资料,该文设置两种光照强度(40和120μmol photons×m–2×s–1)和两种CO_2浓度(0.04%和0.16%)组合成4种条件,比较了蛋白核小球藻生长、无机碳浓度、pH补偿点、光合放氧速率、碳酸酐酶(CA)活性和α-CA基因转录表达对这4种培养条件的响应。结果发现:蛋白核小球藻在高光强高CO_2浓度组生长最快;低光强高CO_2浓度组培养体系中总无机碳浓度为1 163.3μmol×L–1,显著高于其他3组;高光强低CO_2浓度组藻的p H补偿点最高(9.8),而低光强高CO_2浓度组藻的p H补偿点最低(8.6);低光强高CO_2浓度组藻的最大光合速率(Vmax)和最大光合速率一半时的无机碳浓度(K0.5)最高,分别是其他3组的1.28-1.91倍和1.61-2.00倍;高光强低CO_2浓度组藻的胞外CA活性最高;而低光强低CO_2浓度组藻的胞外α-CA基因表达量显著高于其他3组。以上结果表明低CO_2浓度可促进蛋白核小球藻的pH补偿点和无机碳亲和力的提高,诱导胞外CA活性及α-CA基因的表达;该藻主要以HCO_3~–为无机碳源,其对无机碳的利用受光照的调节。