三种地宝兰属植物叶片解剖结构及光合特性的比较研究

为探讨地宝兰属植物的叶片解剖结构及光合特性,该研究对狭域濒危种贵州地宝兰(Geodorum eulophioides)及广布种地宝兰(G.densiflorum)、大花地宝兰(G.attenuatum)的叶片解剖结构、光合日变化、光响应曲线、CO₂响应曲线、叶绿素含量等指标进行测定。结果表明：(1)3种地宝兰属植物的叶肉细胞没有海绵组织和栅栏组织分化,气孔仅分布于下表皮;与地宝兰和贵州地宝兰相比,大花地宝兰具有更大的叶片厚度和较小的气孔密度,表现出更适应弱光环境的结构特征。(2)3种地宝兰属植物的净光合速率(P_n)日变化均呈“双峰型”曲线,其光合“午休”主要由非气孔限制引起;P_n和水分利用效率(WUE)日均值大小均表现为大花地宝兰>地宝兰>贵州地宝兰,表明贵州地宝兰积累光合产物的能力更弱,对干旱环境的适应能力可能更差。(3)3种地宝兰属植物均为阴生植物,地宝兰的光补偿点(LCP)最小、光饱和点(LSP)最大,对光强适应范围较宽;大花地宝兰具有较高的最大净光合速率(P_max)和表观量子效率...     

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。     

光环境对胡桃楸幼苗生长与光合作用的影响

为了解胡桃楸幼苗对光的需求及适应规律,采用Li-6400便携式光合测定系统研究了不同光环境处理（100%、60%、30％和15%自然光）条件下3年生胡桃楸幼苗（适应1年后）叶片光合能力的季节变化及其对光强的响应.结果表明：在春季,胡桃楸幼苗对光反应不敏感,夏季和秋季随着光强的增加,叶片的最大光合速率、最大羧化速率和最大电子传递速率均显著增加（P<0.05）.光饱和点随光强的下降而降低（P<0.05）,表观量子效率、暗呼吸速率和光补偿点在不同光环境下未发现显著差异.100%和60%自然光处理的幼苗相对生长率差异不显著,但是随着光强下降,相对生长率显著下降（P<0.05）,为60%>30％>15%自然光处理.胡桃楸幼苗对不同的光环境表现出较强的适应性和可塑性;同时,通过降低光饱和点和减少碳积累,也能适应15%～30％自然光环境.     

濒危植物银杉幼树对生长光强的季节性光合响应

银杉(Cathayaargyrophylla)是我国松科中特有的单种属植物,被认为处于濒危状态。在对银杉群落多年调查研究的基础上,针对银杉幼树生长过程对光强的需求特性,我们开展了银杉幼树对光的适应性研究。试验在人工培育的银杉苗圃地,采用遮荫的方法设置不同的光环境处理(100%、45%和3%自然光强),利用气体交换技术和叶绿素荧光技术测定了3种光强下银杉叶片光合生理指标的变化,探讨了不同光环境下银杉幼树光合能力在夏季和冬季的变化及其对生长光强的响应等。结果表明:在夏季银杉生长旺盛时期,遮荫导致叶片最大光合速率(Pnmax)、羧化效率(CE)下降,但不同叶龄叶片的下降幅度不同。随生长光强的下降,银杉幼树的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)有所降低,但全晴天时,低光强(3%自然光强)条件下实际的光辐射量高于当年生叶片光补偿点的累积时间约6h,而且与光饱和的区域相差极大,造成全天碳同化量低,同化物累积少,严重影响了银杉幼树的正常生长。在不同处理中全光强条件下银杉幼树长势最好,45%光强条件下幼树生长减慢。冬季银杉最大光合速率(Pnmax)、羧化效率(CE)值均低于夏季,光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)也较夏季降低。全光照条件下无论是当年生叶片和一年生叶片,在冬季均出现了轻微光抑制现象,适度遮荫有利于银杉抵御冬季光抑制。无论在遮荫或不遮荫条件下,冬季银杉叶片将所吸收的相对过剩光能通过非辐射途径耗散出去,表现出一种光保护策略。     

植物光合速率对光强从饱和到有限转变响应方式的物种依赖性

在考察过的57种植物中,有32种的光合速率对光强转换的响应曲线为V型,25种的响应曲线为L型。这种响应类型对物种的依赖性即物种差异,与植物科属分类无关,而与碳同化途径的不同有关,可能还与物种起源时的光环境有关。虽然在饱和光下2类植物体内电子传递速率与羧化速率的比值差异不大,但是在有限光下响应曲线为V型的植物该比值远高于响应曲线为L型的植物。这个差别可以部分地用前者具有较大的捕光天线并且在饱和光下部分天线从反应中心复合体可逆脱离来解释。     

辽东栎冠层光合生理特性的空间异质性

冠层作为林木与环境因子相互作用最为直接的部分,研究冠层光合作用是分析森林生产力的基础。以北京东灵山辽东栎为对象,利用Li-6400便携式光合仪测定了不同冠层不同方向部位叶片的光合速率和光响应曲线,研究了叶片光合生理特性在冠层空间上的变化。结果表明：在不同冠层和不同方向上,饱和光合速率、光补偿点、光下暗呼吸和表观量子效率均存在差异,随着冠层下降以及从南至北,大多数光合生理特性指标表现出递减趋势。进一步的通径分析结果得出,光强、水气压亏缺、温度是影响不同层次光合速率的主要因子。冠层光合特性的空间异质性研究,对于在冠层水平上揭示植物固碳能力和估算植物生产力具有很重要的意义。     

短暂低温对佛手光合生理的影响

佛手(Citrus medica var. sarcodactylis Swingle)是一种对冷胁迫较为敏感的观果植物,在生产中普遍存在着冷害影响植物生长的现象.通过模拟浙中地区冬季设施种植中常见的短暂低温弱光条件,研究了佛手叶片的光合生理变化.研究表明,15℃低温即显著降低佛手光合速率、气孔导度,显著提高胞间CO2浓度;引起Fv/Fm显著性下降及初始荧光Fo显著上升的拐点温度为10℃,但延长处理时间至72h情况下,15℃亦显著降低Fv/Fm;低温处理还降低佛手光合羧化效率、最大光合速率,并导致光抑制现象发生时对应光强降低;低温条件下佛手叶片质膜透性及MDA含量高于对照,SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性则呈下降趋势;由此可见,短暂低温弱光胁迫首先是降低核酮糖1, 5-二磷酸羧化酶(Rubisco)等碳固定关键酶活性,引起氧自由基积聚,进而引发光抑制及光合速率的下降.     

太阳辐射减弱对冬小麦旗叶光合速率的影响

以冬小麦扬麦13号为供试材料,设计了15%(T₁₅)、20%(T₂₀)、40%(T₄₀)、60%(T₆₀)和100%（CK）自然光5个处理,在大田条件下研究了模拟太阳辐射减弱对
冬小麦旗叶光合速率日变化及其影响因素的影响.结果表明：太阳辐射减弱显著提高了冬小麦叶绿素和叶黄素含量,降低了光合速率（P_n）.不同辐射减弱条件下冬小麦P_n日变化差异较大,日最高值表现为CK＞60%自然光＞40%自然光＞20%自然光＞15%自然光,其中CK呈双峰曲线变化,有明显的“午休”现象,其他各处理均呈单峰型曲线变化,“午休”现象不明显,但峰值出现时间滞后.相关分析表明,太阳辐射减弱是影响P_n日变化的主导因子,但其他因子也显著影响P_n.与CK相比,60%和40%自然光处理中光合有效辐射（PAR）、叶温（T_l）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）与P_n均呈显著正相关,表明上述因子对P_n有正效应;冬小麦叶片胞间二氧化碳浓度（C_i）和气孔导度限制值（L_s）在60%和40%自然光处理中与P_n呈显著负相关,但在20%和15%自然光处理中与P_n呈显著正相关,说明太阳辐射强度高于40%自然光时C_i和L_s对P_n有负效应,太阳辐射强度低于40%自然光时则为正效应.     

黄渤海湿地芦苇光合特征对增温的响应

滨海湿地是高效的蓝碳碳汇系统,但气候变暖正在直接或间接地影响着滨海湿地植物的光合作用特征,从而影响湿地的碳汇功能。本研究在少雨的黄河三角洲(东营)和多雨的江苏盐城两地芦苇湿地建设增温观测站,采用Li-6800光合测量系统研究在东营和盐城两地芦苇的光合特征对模拟增温的响应机制,并对比了东营6月与8月两个生长季的差异。结果表明：与8月相比,6月芦苇光合作用能力更强,增温在2个生长季均提高了芦苇的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和胞间CO₂浓度(C_i),但在8月P_n的正响应波动较小;与东营相比,盐城湿地的芦苇具有更高的P_n和水分利用率(WUE),且盐城湿地芦苇的最大净光合速率(P_{n max})、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(R_d)对增温的正响应更为显著,其AQY、LSP和P_{n max}在增温样地分别提高了16.7%、53.6%和30...     

不同光环境下栓皮栎和刺槐叶片光合光响应模拟

植物的光合作用在一定程度上能够体现其对生境的响应情况.采用Li-6400XT光合测定系统,测定了黄河小浪底森林生态系统定位研究站栓皮栎和刺槐人工林林内、林缘叶片气体交换的光响应曲线,利用叶子飘模型对光合作用-光响应进行了拟合,分析了林内和林缘光合参数的差异,将气孔导度机理模型与光合作用-光响应修正模型进行耦合,研究了气孔导度(g_s)的光响应特征.结果表明: 7-8月,当光强小于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内栓皮栎叶片净光合速率(P_n)高于林缘叶片,初始量子效率(α)高于林缘叶片12.4%,林内栓皮栎叶片对弱光的捕获和利用能力明显高于林缘叶片;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林缘栓皮栎叶片光合能力P_n高于林内.低光强下(0~200 μmol·m^-2·s^-1),林内刺槐叶片P_n高于林缘;当光强大于200 μmol·m^-2·s^-1时,林内刺槐叶片P_n低于林缘,且暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(I_c)分别低于林缘50.0%和42.8%,以此来减少碳损耗,适应较低的光合速率.林内和林缘刺槐g_s随光强的变化差异显著.栓皮栎和刺槐叶片对不同光环境具有较强的适应能力.栓皮栎叶片的最大净光合速率(P_{n max})和α主要受气孔导度控制,R_d和I_c主要受气温影响.刺槐叶片的P_{n max}和α均与气温呈显著正相关,I_c、光饱和点(I_s)与叶片饱和水汽压差呈显著正相关.     

闪光频率对番茄叶片光合系统动态响应的影响

在红光LED频闪光照射下,采用光合测定系统(CIRAS-2)和光纤光谱仪(QE65),同步测定了闪光频率下番茄叶片的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间二氧化碳浓度Ci和叶绿素荧光信号F的动态响应。随着闪光频率从0.01 Hz向10.00 Hz增加,Pn振荡幅度减小,至0.25 Hz以上时Pn振荡幅度不显著;光合光能转化效率LCE'逐渐上升至0.25 Hz以上时达最大;与光系统Ⅱ光化学活性的初级醌受体暗期再氧化程度或光期再还原程度有关的光脉冲荧光相对变化量Fpcr也从较高水平迅速下降,至0.12 Hz时达最低值,之后较快回升,至0.50 Hz以上趋稳并接近于中等水平,显示出ATP池和NADPH池的较强缓冲能力。频闪光的光期Gs始终维持在较高水平,对外界CO2进入胞间的Ci无显著影响。而频闪光的光→暗期间的光后光合碳吸收衰减或暗→光期间的暗后光合碳吸收再启动过程的相对同化负荷变化量ΔACr在0.10 Hz以上衰减趋0,暗示着核酮糖-1,5-二磷酸(ribulose-1,5-bisphosphate,RuBP)的消耗与再生趋于平衡状态,呈现出较强的RuBP池的缓冲能力。综合分析表明,频闪光下,ATP池、NADPH池和RuBP池呈现出的联合缓冲能力,对光后暗期或暗后光期RuBP的持续再生或再生恢复均有维持效应,从而增加闪光频率即相应缩短暗期和光期,致使光合碳吸收Pn的暗期下降幅度减小和光期上升幅度减少,呈现Pn振荡幅度减小至趋稳的现象。     

不同LED光源对乌塌菜生长、光合特性及营养品质的影响

与传统光源相比,LED具有光谱可控、亮度高但发热量小、寿命长等优势.LED光源可实现光谱可控,通过调制光谱与植物的感光细胞最优结合来影响植物的生长发育与营养品质.本研究利用LED精量调制光源,以‘菊花小八叶’乌塌菜品种为试验材料,设红光、蓝光、红/蓝光(3/1)、红/蓝光(7/1)、白/红/蓝光(3/2/1)5个处理,以白光为对照,研究不同光质对乌塌菜生长、光合特性及品质的影响.结果表明： 红光有利于乌塌菜生物量和茎粗的增大,而蓝光有抑制作用;叶绿素含量以红/蓝光(7/1)处理最高,且叶绿素总量与红/蓝光比值呈正相关,虽然蓝光显著降低叶绿素含量,但提高了叶绿素 a/b 值;光合速率和蒸腾速率均以红光处理最高,与对照相比分别增加43.8%和55.1%,而蓝光处理下有较高的气孔导度及胞间CO₂浓度.不同光质处理对乌塌菜的荧光参数有较大影响,白光的F_v/F_m、F_v/F_o和Φ_PSⅡ均最大;红光可以提高可溶性糖含量,蓝光能提高可溶性蛋白含量,白光能增加维生素C含量.综合分析,红/蓝光(7/1)处理在增加叶片光合色素含量,提高光合速率,促进植株生长和改善营养品质方面为最优组合.     

光周期对休眠诱导期桃树光合及PSⅡ光系统性能的影响

人工设置长日照和短日照2种光周期(以自然条件为对照),测定6年生春捷桃树叶片光合参数和叶绿素荧光快速诱导动力学参数,研究诱导休眠期间光周期对北方落叶果树光合性能的影响.结果表明： 短日照条件下树体可提前进入休眠诱导期,长日照条件下则延后进入.休眠诱导期间,桃树叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)降低,胞间CO₂浓度(C_i)升高,表明P_n降低的原因是非气孔限制;PSⅡ的最大光化学效率φ_Po(或F_v/F_m)、潜在活性（F_v/F_o）、PSⅡ反应中心捕获的光能用于Q_A^-下游的电子传递的能量比例(ψ_o)和光合性能指数(PI_ABS)均降低,表明光合电子传递链的电子传递能力受到抑制,其原因可能是PSⅡ反应中心受体侧Q_A^-下游的电子传递链受到了伤害.长日照有利于提高休眠诱导期的光合速率,减小PI_ABS下降幅度,减轻光系统的受害程度,短日照则明显加深、加速光合机构的损坏.光周期的诱导效应与休眠进程相关.
     

生长温度对烟草叶片环式电子传递活性的影响

高等植物的光合机构在环境胁迫条件下非常容易产生光抑制,环式电子传递在光合机构的光保护中发挥着重要的作用.但是,生长温度对环式电子传递的影响并不清楚.本研究测定了在24/18℃和32/26℃条件下生长40天的烟草(K326)叶片的气体交换、叶绿素荧光和P700氧化还原态的光响应曲线.结果表明,烟草叶片在两种生长温度下的的光合能力、光化学淬灭、非光化学淬灭和通过光系统Ⅱ的电子传递速率(ETR Ⅱ)均没有差异.但是,在强光条件下,生长在24/18℃的叶片比生长在32/26℃的具有更高的通过光系统Ⅰ的电子传递速率(ETRⅠ)和ETRⅠ/ETR Ⅱ比值.短时间的强光处理后,生长在24/18℃的叶片具有较高的光系统Ⅱ最大量子产额(Fv/Fm),表明环式电子传递活性的上调有助于缓解生长在24/18℃的叶片光系统Ⅱ受到的光损伤.综上所述,环式电子传递活性的增强是植物适应较低生长温度的重要策略.     

生长温度对烟草叶片环式电子传递活性的影响（英文）

高等植物的光合机构在环境胁迫条件下非常容易产生光抑制,环式电子传递在光合机构的光保护中发挥着重要的作用。但是,生长温度对环式电子传递的影响并不清楚。本研究测定了在24/18℃和32/26℃条件下生长40天的烟草(K326)叶片的气体交换、叶绿素荧光和P700氧化还原态的光响应曲线。结果表明,烟草叶片在两种生长温度下的的光合能力、光化学淬灭、非光化学淬灭和通过光系统II的电子传递速率(ETR II)均没有差异。但是,在强光条件下,生长在24/18℃的叶片比生长在32/26℃的具有更高的通过光系统I的电子传递速率(ETR I)和ETR I/ETR II比值。短时间的强光处理后,生长在24/18℃的叶片具有较高的光系统II最大量子产额(Fv/Fm),表明环式电子传递活性的上调有助于缓解生长在24/18℃的叶片光系统II受到的光损伤。综上所述,环式电子传递活性的增强是植物适应较低生长温度的重要策略。     

美味猕猴桃净光合速率日变化与光合特性的初步研究

在春季田间条件下,我们对美味猕猴桃品种米良１ 号（Ａｃｔｉｎｉｄｉａ ｄｅｌｉｃｉｏｓａ ｃｖＭｉｌｉａｎｇ－１）的光－光合特性与净光合速率日变化及其与环境因子的关系进行了初步研究．结果表明美味猕猴桃米良１ 号在适宜的环境条件下（气温３４ ℃,相对湿度６２％ ）,同化ＣＯ２ 的光合速率达到１７．３７～１８．６９ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １,但是在高温和干旱条件下（气温４１℃,相对湿度３０％ ）,其光合能力降低到７．３２ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １．该品种的光饱和点与光补偿点分别为１ １００ 和２０ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １, 表明是一种阴性偏阳的树种． ５ 月初的晴天,美味猕猴桃米良１号的净光合速率日变化呈双峰曲线型,第一高峰出现在上午１０∶００,１８．６５ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １,午间１３∶００ 剧降到３．１５ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １,下午１６∶００ 出现第二高峰,其值为１０．３５ μｍ ｏｌｍ － ２ｓ－ １． 在测定净光合速率的同时,还对田间条件下环境因子如光照、气温、空气湿度与ＣＯ２浓度以及植物叶表面温度与蒸腾速率日变化等进行了监测,用多元线形回归的方法分析了环境因子对猕猴桃光合作用日变化的影响     

气体交换与荧光同步测量估算植物光合电子流的分配

光合电子流分配是植物光合控制的一个重要环节。然而,传统电子流分配的计算方法存在诸多问题尚未引起人们的注意,如:(1)低估了光呼吸每释放一个CO2分子所消耗的电子数;(2)混淆了相对电子传递速率和绝对电子传递速率;(3)忽略了除碳同化和光呼吸外的其他电子流分配途径;(4)难以准确获取光下暗呼吸速率值,从而导致碳同化电子流(JC)及光呼吸速率(Rp)的不准确估算等。以小麦和大豆气体交换与荧光同步测量数据为例,结果表明大豆电子传递速率与碳同化两者对光强的响应一致性较好,同时达到最大值;而小麦的一致性相对较差,说明电子传递速率和碳同化并非完全一致,推测认为有可能与作物对同化产物输出的模式不同有关。通过光呼吸速率换算出的电子流(12×Rp)与实际测量电子流(ΔJO)之间存在较大的差异;另外,传统方法估算出的光呼吸速率(估算值)与光呼吸测量值之间也存在较大差异,分析认为这主要是由于绝对光合速率与相对电子传递速率之间差异造成。     

不同光合类型牧草对干旱-复水的光合生理响应及生长适应策略

基于干旱频率增加、强度增大这一全球降水变化背景, 探究干旱-复水条件下不同功能群(C₃和C₄)植物的光合生理响应及生长适应策略有助于预测降水格局变化条件下草地的植被组成和生态系统功能。该研究采用盆栽实验, 以松嫩草地生长的一年生C₃ (4种)和C₄ (3种)牧草为实验材料, 设置了对照、中度干旱和重度干旱3个水分处理水平, 在干旱末期及复水期对植物进行气体交换、生物量和比叶质量的测量。在干旱条件下, 各物种净光合速率和气孔导度均呈下降趋势, 水分利用效率呈上升趋势。干旱对不同植物光合指标的影响存在功能群差异, 随干旱程度的增加C₄植物逐渐丧失光合优势, 重度干旱对C₄植物净光合速率的影响较C₃植物更加明显。由于干旱条件下C₃植物光合固碳主要受气孔限制而C₄植物主要受代谢限制, 因此复水后C₄植物净光合速率恢复速度较C₃植物慢。干旱条件下, 各物种的生物量降低, 根冠比和比叶质量升高, 干旱对C₃植物各生长指标的影响均大于C₄植物; 复水处理后, C₃植物生物量随干旱强度增加呈下降趋势, 而C₄植物的生物量与对照相比无显著差异。     

胡杨不同发育阶段叶片光合作用及其光响应特征

胡杨(Populus euphratica)为第三纪孑遗植物, 在个体的不同发育阶段形成了独特的异形叶, 具有较强的抗旱性和耐盐性, 是额济纳绿洲生态系统的主要建群种, 具有重要的研究价值。以内蒙古额济纳旗胡杨林自然保护区胡杨为研究对象, 通过实地调查观测, 分析了胡杨幼苗期、幼树期和成熟期叶片的形态变化规律及其性状特征, 利用Li-6400XT便携式光合作用系统测定了胡杨幼苗期、幼树期和成熟期不同形态叶片的光合作用光响应过程, 并采用直角双曲线修正模型对其进行了拟合分析。结果表明: (1)在胡杨生长发育过程中, 其叶片形态性状表现出明显的变化规律。随着胡杨树龄的增长, 其叶片的长/宽比值、比叶面积和叶片厚度逐渐减小, 而叶干物质含量、叶面积和叶干重数据增大。(2)胡杨成熟期阔卵圆形叶具有较高光合活性, 通过提高P_nmax以增强光能利用率, 使其在干旱荒漠区高温、强光环境下仍能保持较高的光能转化效率与光合速率; 幼树期条形叶具有较宽的光能利用区间, 能够在弱光环境下保持较高的光合速率; 幼苗期条形叶具有较低的α与相对较高的LCP、LSP及P_nmax, 主要归因于其较高的比叶面积, 高效光捕获面积使其具有较高的光合速率; 上述结果是胡杨在不同光环境下形成的适应性反应和生理生态机制。(3)直角双曲线修正模型适于胡杨不同形态叶片光合生理参数的定量研究。     

一个光子能量的非连续分布方程

在假设光子的波长是最小波长的整数倍的基础上,给出一个光子能量的非连续分布方程。从方程得到以下结果,光子的最大能量为1/4(J),光的最高频率为1/πh(Hz),光的最小波长为πhc(m)。我们认为光的最小波长就是Planck长度,也是超弦的长度。