不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

干旱胁迫对东方百合根叶生理功能及花粉育性的影响

以东方百合‘Sorbonne’为材料,在持续干旱4、8、12、16、20、24d及干旱24d后复水4d时分别取样,检测叶片叶绿素荧光参数、光合生理指标、抗氧化酶活性和丙二醛含量,并观测其茎生根发育情况以及调查植株在干旱胁迫期、复水期、开花期的花粉育性,明确干旱胁迫对百合根、叶生理功能及花粉育性的影响,探讨百合的抗旱生理机制。结果表明:(1)与对照相比,干旱处理组百合植株的叶绿素含量随着干旱时间延长而逐渐降低,处理4d后百合开始明显受到干旱胁迫;胁迫4~8d内,光合作用受到的胁迫主要是气孔因素所致;胁迫8~12d期间,叶片荧光叶绿素指标开始急剧变化,光合作用受到的胁迫已开始从气孔因素转变为非气孔因素;胁迫12d后,叶片丙二醛含量增加,膜质开始受到氧化;胁迫16d时,叶片抗氧化酶系统活性达到峰值,随后开始降低,丙二醛累积随之增加,膜脂过氧化作用加剧;胁迫24d时,叶片光合指标略有所恢复。(2)解除干旱胁迫复水4d后,百合叶片光合生理指标均有所恢复,但未恢复到胁迫前水平。(3)与正常对照相比,经历干旱胁迫的百合根系随着干旱胁迫时间的延长先缩短变粗、数量减少,然后逐渐褐化并趋近萎缩,且根系干鲜重显著降低,但花粉育性在胁迫期、复水期及开花期没有显著变化。研究发现:持续24d的干旱胁迫会对东方百合叶片的光合功能和抗氧化酶系统以及根系产生破坏性的伤害,但对花粉的育性没有影响。     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用营养液栽培,研究了外源亚精胺对50mmol·L-1NaCl胁迫下黄瓜幼苗植株生长、叶片叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数(PSⅡ光化学效率)的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了黄瓜植株生长量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)(P<0.05),但对PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学淬灭(qP)、有效光化学效率(Fv′/Fm′)、非光化学淬灭(qN)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响(P>0.05);外源亚精胺显著提高了盐胁迫下黄瓜植株生长量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度,增加了ФPSⅡ、qP、Fv′/Fm′,降低了qN(P<0.05);外源亚精胺对Fv/Fm影响不显著(P>0.05)。外源施加亚精胺可增强盐胁迫下黄瓜植株的光合能力,主要是由于减弱了盐胁迫对植株的气孔限制,但对PSⅡ实际光化学效率影响较小,且叶面喷施比根施处理对改善盐胁迫下植株的生长和光合作用更有效。     

大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响

研究大气CO_2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,揭示大气CO_2浓度变化与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒的栽培管理及果实加工提供理论参考。利用OTC(open-top chamber)系统,采用盆栽试验,研究CO_2浓度增高200μmol·mol-1对辣椒形态指标、叶片生理指标、光合参数、光合色素、维生素C(Vc)含量、糖类化合物和产量的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高促进了辣椒生长,增加株高、产量和植株总生物量。叶片净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)明显提高;开花坐果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)增加,结果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降;大气CO_2浓度升高促进辣椒叶和辣椒果实中Vc含量的显著升高,叶片中叶绿素和糖类化合物含量也显著增加;CO_2浓度升高能改善辣椒叶片光系统,增加光合作用,促进辣椒代谢物质的积累,有利于辣椒的生长发育。     

外源硫对镉胁迫下马齿苋光合性状和矿质元素吸收的影响

从光合反应系统揭示外源硫(S)诱导马齿苋镉(Cd)耐受性的生理机制,为外源S缓解重金属毒害提供理论依据.采用营养液培养,研究外源S供体(NH4)2SO4对100 mg/L Cd胁迫下马齿苋叶片光合色素、光合特性、叶绿素荧光参数和矿质营养元素的影响.结果表明,Cd胁迫可显著降低马齿苋叶片中叶绿素a和叶绿素b含量;净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著降低,而胞间二氧化碳浓度上升,表明非气孔因素是Cd胁迫诱导马齿苋光合抑制的主要因素;同时,PSⅡ实际光化学效率(ФPSII)、电子传递效率(J)、化学猝灭系数(qP)显著下降,而非化学猝灭系数(qN)显著上升,表明Cd胁迫影响马齿苋PSⅡ反应系统的正常运行.外施400 mg/L(NH4)2SO4显著提高马齿苋叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a/b比值,增强马齿苋叶片光合作用和PSⅡ原初光化学反应量子效率.对5种与光反应系统密切相关的矿质元素含量进行分析发现,Cd处理显著增加马齿苋叶片中的Ca和Fe含量,显著抑制马齿苋对Mg、Mn和Cu的吸收.Cd胁迫下马齿苋叶片的变黄与Mg、Mn的亏缺有关,而与Fe缺乏无关;添加外源S可显著提升马齿苋叶片中Ca、Mg、Fe、Cu和Mn含量,从而增强Cd胁迫下马齿苋叶片的PSII反应系统功能.     

γ-氨基丁酸(GABA)对低氧胁迫下甜瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗光合色素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:低氧胁迫导致甜瓜幼苗光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、CO2羧化效率、最大光化学效率、光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和PSⅡ光合电子传递量子效率,而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸(VGB)处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗光合特性的缓解效果.     

水分胁迫对牛心朴子光合生理特性影响的研究

采用PVC管种植模拟土壤干旱的方法,研究了牛心朴子(Cynanchum komarovii)在水分胁迫下光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、叶绿素荧光的变化规律及不同生育期适应性表现。结果表明：土壤水分胁迫对牛心朴子叶片光合生理的影响与其胁迫时间及其胁迫程度都有关系,胁迫前中期Pn下降的原因主要是气孔限制,而到后期则以非气孔因素限制为主。中度土壤水分胁迫在短期内对牛心朴子叶片光合作用具有促进作用,而且有利于WUE的提高。而重度胁迫对牛心朴子Pn的影响较显著,而且非气孔因素的出现早于中度胁迫的处理。牛心朴子的光合生理对土壤水分胁迫具有一定的适应时期和适应范围。     

水分胁迫下烯效唑对百日草幼苗光合特性及叶解剖结构的影响

以百日草‘芳菲1号’为试材,研究不同水分胁迫下烯效唑(S3307)对其幼苗生长、光合特性及叶解剖结构的影响,以明确S3307对百日草的抗旱作用及其机理。结果显示:(1)在水分胁迫下,百日草的生长均受到不同程度的抑制,叶绿素含量显著降低,光合作用受到抑制,叶解剖结构有所变化。(2)S3307处理后,均能够显著降低所对应的不同程度水分胁迫下百日草的株高,显著增加茎粗、叶面积、叶片厚度、栅栏组织厚度和根冠比,显著增加叶绿素含量,提高百日草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)。研究表明,S3307能够提高百日草的抗旱性,而且在轻度和中度水分胁迫下Pn的下降主要是由气孔因素引起,而在重度水分胁迫下光合速率的下降是由非气孔因素引起的。     

花生幼苗对重复干旱胁迫的生理响应

防雨棚内设盆栽试验,设置对照(Control,75%田间持水量)、干旱胁迫(D,35%)、重复干旱胁迫(D_D,35%)3个处理,探讨花生幼苗对预干旱胁迫的适应和记忆响应,分析预干旱对缓解重复干旱胁迫危害的生理作用。结果表明,与干旱胁迫处理相比,重复干旱胁迫提高了叶片的相对含水量,减少脯氨酸的积累,降低MDA和O·_2~-含量;抗氧化酶SOD、CAT活性降低,其中POD活性降低最为明显,并在复水后恢复到与对照相同水平或低于对照。与正常水分的对照相比,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P_N)、最大光合势能(P_C)、最大光量子产量(Y_Q),但重复干旱处理在重复干旱胁迫时期和复水后P_N、P_C和Y_Q均高于干旱处理。预干旱胁迫导致光合和气孔导度滞后面积、滞后率(H_P和H_g)增加,经过预干旱胁迫后,重复干旱显著降低光合和气孔导度滞后面积和滞后率。预干旱胁迫提高植株在重复干旱胁迫下叶片含水量,减轻重复干旱对植株造成的生理伤害,在光合作用上提高对重复干旱的抵御能力,并在复水后快速恢复到正常水分条件下植株生长水平,减少干旱对植株的不利影响。因此,预干旱胁迫促使花生幼苗具备适应或可记忆初始胁迫的能力,重复干旱胁迫时表现更为迅速和强烈的生理防御和快速的生理恢复机制。     

干旱胁迫对两种油桐幼苗生长、气体交换及叶绿素荧光参数的影响

为了探究干旱胁迫对两种油桐(三年桐和千年桐)幼苗光合生理特性的变化及响应,采用盆栽试验,研究不同水分处理(正常供水、轻度干旱、中度干旱、重度干旱)对油桐幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:与对照相比,轻度干旱胁迫对两种油桐生长、气体交换及叶绿素荧光参数无明显影响(P0.05);中度干旱及重度干旱使两种油桐的叶绿素SPAD值、生长量、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)、最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(R_d)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、电子传递速率(ETR)及光化学猝灭系数(q_P)显著下降(P0.05),且在重度干旱胁迫下迅速下降,胞间CO_2浓度(C_i)、水分利用效率(WUE)、光补偿点(LCP)、初始荧光(F_o)、非光化学猝灭系数(NPQ)显著升高(P0.05);中度干旱胁迫下油桐幼苗P_n的降低是由气孔因素及光合机构活性降低的非气孔因素共同引起的,而重度干旱胁迫下光合作用的下降主要是由光合机构活性降低的非气孔因素引起的。三年桐的光合机构活性及光合效率高于千年桐,对干旱胁迫的适应性较千年桐强。     

干旱和复水对草莓叶片叶绿素荧光特性的影响

采用日本丰香草莓(Fragaria×ananassa Duch.cv.Toyonoka)品种进行实验,研究干旱和复水对其叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度的加剧,草莓叶片的最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)都随干旱胁迫的加剧而下降。干旱胁迫14d后,不同处理组草莓叶片的叶绿素荧光参数存在着显著的差异(P0.05)。复水后,低度胁迫和中度胁迫处理组能较快地恢复到正常水平,但重度胁迫组与对照组存在着显著的差异(P0.05)。     

Effects of water stress on the chlorophyll content,nitrogen level and photosynthesis of leaves of two maize genotypes

The dynamics of leaf chlorophyll level, nitrogen content, photosynthesis and stomatal conductance were followed in detail in two cultivars of maize (Zea mays) during a short period of water stress, applied at tasseling, and during the subsequent recovery phase. Plants used in the experiment were grown in sand-nutrient solution culture under field weather conditions. Water stress reduced chlorophyll levels, stomatal conductance and photosynthesis, but the nitrogen content of the leaves was not affected. It is concluded that the stress-induced loss of chlorophyll is not mediated by a lack of nitrogen. Considerable differences were observed between genotypes in the rate of post-stress recovery of chlorophyll level. Recovery, upon rewatering, of stomatal conductance and photosynthesis preceded that of chlorophyll level. Losses of up to 40% of leaf chlorophyll content were insufficient to affect rates of photosynthesis measured at mid-day.     

NaCl对渗透胁迫下三角叶滨藜光合作用和水分状况的调节

以溶液培养的三角叶滨藜(Atriplex triangularis)为材料, 测定分析了在PEG诱导的渗透胁迫条件下, 适量的NaCl对其光合作用和水分吸收的影响, 以探讨环境溶液中NaCl对植物适应干旱的影响。结果表明, PEG诱导的渗透胁迫导致三角叶滨藜植株吸水困难、叶绿素含量降低、光合系统受损、生长受抑制、生物量减少; 而在PEG渗透胁迫的处理液中添加10–40 mmol·L^–1NaCl可以明显降低植株水势和叶片渗透势, 维持较高的细胞膨压, 减缓PEG渗透胁迫对光合系统的破坏作用, 保证相对较高的光合速率和生长速度, 从而有效增强了三角叶滨藜对渗透胁迫的适应能力。     

保水剂和丛枝菌根真菌异形根孢囊霉对紫花苜蓿生长与抗旱性的影响

为探讨保水剂（super absorbent polymers,SAP）和丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）对植物生长和抗旱性的影响,以紫花苜蓿Medicago sativa为供试植物,开展了温室盆栽试验。植物播种时设置土壤添加和不添加聚丙烯酰胺型SAP（BJ2101）处理,以及接种和不接种异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis处理,通过称重法维持12%的土壤含水量（正常供水）,植物生长30d,各处理一半植物接受干旱胁迫（6%的土壤含水量）,另一半仍正常供水,持续30d后收获。结果表明,在干旱胁迫下,接种AMF显著增加了紫花苜蓿的植株干重,促进了植物对矿质元素的吸收,提高了叶片中叶绿素和脯氨酸含量,增强了植物的抗旱性。SAP抑制了R. irregularis对植物根系的侵染;与单接种AMF相比,SAP和AMF的联合施用降低了紫花苜蓿的生物量,影响了植物对矿质元素的吸收。本研究中,SAP和AMF的联合施用并没有表现出协同增效作用,这一方面可能是因为研究设定的土壤水分管理模式,另一方面SAP与AMF共同施用的适宜条件还需进一步探索优化。     

Compensating effect of fulvic acid and super-absorbent polymer on leaf gas exchange and water use efficiency of maize under moderate water deficit conditions

A field-based pot experiment with maize plants was conducted to examine the effect of combined fulvic acid (FA) and super-absorbent polymer (SAP) on leaf gas exchange, water use efficiency, and grain yield under soil water deficit. SAP (45 kg hm^?2) was applied to the topsoil at sowing. Plants were well-watered (80% field capacity), but subjected to water deficit (50% field capacity) from tassel stage to grain-fill. FA solution (2 g L^?1) was sprayed onto plant leaves at 2 and 9 days after imposing water deficit. Under water deficit, SAP and FA application did not affect evapotranspiration, but increased leaf abscisic acid and decreased leaf transpiration rate with a little change in photosynthesis, thus improving instantaneous water use efficiency. Applying SAP and FA under water deficit also increased grain yield by 19% and grain water use efficiency by 24%, largely attributed to an increase in kernel number. In contrast, under well-watered condition the two chemicals increased stomatal conductance, leaf transpiration, photosynthesis and chlorophyll content, but did not change kernel number and were relatively less effective in respect to water use efficiency compared to water-stressed condition. This study showed that application of foliar FA and soil SAP had little effect on evapotranspiration but maintained high photosynthesis and kernel number, and improved water use efficiency under soil water deficit.     

辣椒开花结果期对干旱胁迫的形态与生理响应

在遮雨网室选用抗旱性较强的农城椒二号和抗旱性较弱的陕蔬2001,研究辣椒在轻度、中度和重度干旱胁迫下不同时间的生长、产量、渗透调节物质、保护酶活性的变化规律及其生理调节机制。结果表明:随干旱胁迫时间的延长,辣椒的株高、分枝数、叶面积、单位面积产量、叶绿素含量和叶片相对含水量的抗旱系数呈下降趋势,下降速率与干旱胁迫程度呈正相关,与品种的抗旱性呈负相关;脯氨酸、丙二醛含量和细胞膜透性相对值随干旱胁迫时间的延长呈上升趋势;POD、SOD、CAT活性和可溶性蛋白相对值随着干旱胁迫时间的延长先升高后下降,抗旱性强的材料增加幅度低于抗旱性弱的材料;可溶性糖含量的相对值在轻度和中度干旱胁迫下呈上升趋势,在重度干旱胁迫下呈上升—下降趋势,且抗旱性强的材料上升速度大于抗旱性弱的材料。相关分析表明,干旱胁迫下,产量与株高、分枝数、叶片叶绿素含量、叶面积、叶片相对含水量抗旱系数呈显著正相关;与细胞膜透性、CAT活性和可溶性蛋白含量抗旱系数呈显著负相关。主成分分析表明,用作辣椒抗旱性鉴定的主要指标是单株产量、株高、叶面积、分枝数、可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、叶绿素含量和细胞膜透性及叶片相对含水量,叶片POD、SOD、CAT活性、脯氨酸含量可做为辣椒抗旱性鉴定的次要鉴选指标。     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

苗期土壤渍水对棉花恢复生长及光合生理的影响

以'中棉所41'为试验材料,采用盆栽方法,研究了苗期土壤渍水对棉花恢复生长及光合生理的影响.结果显示:(1)渍水5 d的棉苗经过10 d恢复生长,其根系活力、株高、叶面积、完全展开叶片数与对照差异不显著,但根系总长度仍比对照低11.1%(P<0.05);渍水10 d的棉苗经过10 d恢复生长,其根系活力、株高、叶面积、完全展开叶片数、根系活力均极显著低于对照.(2)渍水5 d棉苗经过10 d恢复生长,其光合速率、气孔导度、光饱和点、CO2饱和点、表观光最子效率、羧化效率以及叶绿素a、b含量与对照差异不显著;渍水10 d的棉莆经过10 d恢复生长,其光合速率、气孔导度、光饱和点、CO2饱和点、表观光量子效率、羧化效率以及叶绿素a、b含量仍显著低于对照.研究表明,棉莆经过5 d或10 d渍水胁迫后,均可以恢复生长,但随着渍水时间延长,恢复生长速度降低;在恢复生长过程中,生理活性恢复快于形态恢复;强光对于渍水后棉苗恢复生长具有明显的抑制效应.     

Photosynthetic responses and acclimation of two castor bean cultivars to repeated drying–wetting cycles

To investigate the responses of castor bean to repeated drying–wetting cycles (RDWC), morpho-physiological parameters of two cultivars (Jiaxiang 2 and Hangbi 8) were determined by a pot experiment under well-watered control and RDWC. RDWC inhibited plant growth and leaf development, decreased water loss rate (WLR), and enhanced leaf mass per area (LMA) and chlorophyll content as indicated by spectral reflectance indices for both cultivars. Photosynthesis was inhibited by progressive drought stress but quickly recovered after rewatering for each cycle. Both cultivars exhibit a similar pattern of acclimation to RDWC: (1) higher LMA and lower WLR, (2) increased photosynthetic capacity under drought stress with increasing cycle numbers, (3) quick recovery and over-compensation for photosynthesis after rewatering, and (4) increased chlorophyll content. Jiaxiang 2 shows a high capacity for water preservation under drought stress and an over-compensation for photosynthesis after rewatering compared with Hangbi 8.