水分胁迫对小麦光系统Ⅱ的影响

水分胁迫可降低小麦叶绿体的室温荧光产量和Ｍｇ２＋ 在两个光系统间的调节能力、叶片的可变荧光产量、可变荧光猝灭速率以及荧光上升互补面积,表明光系统Ⅱ受到了伤害。光系统Ⅱ氧化侧的人工电子供体ＤＰＣ能部分恢复受到抑制的叶绿体可变荧光,说明水分胁迫对光系统Ⅱ的损伤部位不仅位于氧化侧,也可能在反应中心上     

脱水和复水过程中金发藓(Polytrichum commune)与湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)叶绿素荧光特性变化的比较研究

以来自不同水分生境的金发藓(Polytrichum commune)和湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)为材料,利用叶绿素荧光成像技术比较了脱水和复水过程中两种藓类的荧光光响应曲线、光系统Ⅱ光能转化效率(ratio ofchlorophyll variation fluorescence,Fv/Fm)、光系统Ⅱ光量子产量(quantum yielding of PSⅡ,Y(Ⅱ))、光化学猝灭(photochemical quenching,qP)和非光化学猝灭(none-photochemical quenching,NPQ)的变化.结果显示,在脱水过程中,金发藓的抑制光强可维持在800μmol/(m2.s)以上,而湿地匐灯藓可低至400μmol/(m2.s)左右;金发藓ETR(electron transportation rate)值始终可维持在20附近,而湿地匐灯藓可降至0;两种藓类的Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP均下降,但金发藓较湿地匐灯藓高;NPQ先升后降,金发藓的峰值早于湿地匐灯藓,而幅度低于湿地匐灯藓.在复水过程中,两种藓类抑制光强和ETR均迅速恢复后略有下降,金发藓的恢复较湿地匐灯藓慢但波动小;两种藓类Fv/Fm和Y(Ⅱ)均能恢复到正常水平,金发藓均高于湿地匐灯藓;两种藓类qP略有上升,NPQ则略有下降.说明藓类植物对脱水伤害的耐受能力主要体现在复水的修复能力上,而脱水持续和程度会对不同生境的藓类产生不同的胁迫效应.从光保护能力的角度来看,生活于易产生水分亏缺条件下的金发藓比生活在水分充沛条件下的湿地匐灯藓具有更强的脱水耐受能力.     

渗透胁迫对绿豆叶圆片叶绿素荧光的影响

绿豆叶圆片用0、-0．3、-0．6、-1．2、-1．8、-2．4MPa等6个渗透梯度处理24h后,其叶绿素荧光的反应表明：光系统Ⅱ的潜在量子产量(FD／Fm)和电子传递受体(QA)的库容(pool size)均随胁迫强度的增大而减小,但QA库容的下降明显比Fg／Fm的下降缓和。结合原初荧光Fo和最大荧光Fm的变化,分析认为本实验中渗透胁迫并未导致明显的光系统Ⅱ反应中心的失活或破坏。造成光系统Ⅱ潜在量子效率降低的原因主要是通过光系统Ⅱ反应中心到Ⅱ的电子传递受到阻抑。     

缺铁对大豆叶片光合作用和光系统Ⅱ功能的影响

通过气体交换和叶绿素荧光测定研究了缺铁对大豆叶片碳同化和光系统Ⅱ的影响。缺铁条件下大豆光合速率(Pn)大幅下降;最大光化学效率(po)下降幅度较小;荧光诱导动力学曲线发生明显的变化,其中电子传递活性明显下降,K相(VK)相对荧光产量提高。缺铁大豆的天线转化效率(Fv'/Fm')、光化学猝灭系数(qP)和光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)降低,而非光化学猝灭(NPQ)则明显增加。此外,缺铁大豆的光后荧光上升增强。据此,认为铁缺乏伤害了光系统Ⅱ复合物供体侧和受体侧的电子传递;缺铁条件下光系统I环式电子传递的增强可能在维持激发能耗散和ATP供给方面起一定作用。     

毛尖紫萼藓(Grimmia pilifera P.Beauv) PSII光化学效率对脱水和复水的响应

利用快速叶绿素荧光动力学技术研究了毛尖紫萼藓脱水和复水过程中叶绿素荧光变化,结果显示在脱水过程中毛尖紫萼藓PSⅡ的最大光化学效率（Fv/Fm）、光合机构电子传递的量子产额（ETo／ABS）、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其它电子受体的概率（ETo／TRo）、单位叶面积的反应中心的数量（RC／CSo）以及PSⅡ受体库（Area）对叶片含水量的响应等均存在相对含水量阈值。在阈值范围内脱水,对以上荧光参数影响不大,低于阈值后,各荧光参数值迅速下降,直至PSⅡ反应中心完全关闭以及光化学过程结束。再复水后,毛尖紫萼藓光合机构的最大捕光效率、实际光化学效率、PSⅡ反应中心受体侧的电子传递链以及反应中心均能得到快速而有效的恢复。表明一定时间内脱水不会对毛尖紫萼藓的光合器官造成严重伤害,光合系统仍维持在可恢复状态。     

壳寡糖对干旱胁迫下油菜叶片生理指标的影响

以世界主要油料作物油菜(Brassica napus L.)为研究对象,研究了干旱胁迫下外施壳寡糖对叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素荧光参数及叶片相对含水量的影响.结果表明:壳寡糖处理早期油菜叶片SOD和POD活性明显下降,后期SOD和POD活性明显升高;壳寡糖处理后脯氨酸含量明显升高.壳寡糖还能够诱导光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')、光化学荧光猝灭系数(qP)和光系统Ⅱ电子传递量子产量(ΦPsⅡ)明显提高,同时初始荧光(Fo)和非光化学荧光猝灭系数(qN)明显降低.此外,壳寡糖还能够提高油菜叶片相对含水量.研究表明,外施壳寡糖改善了油菜抗旱相关的生理指标进而增强其抗旱能力.     

光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特征的研究

以气体交换测定结合合绿素荧光技术对几个杂种杨新无性系有自然光胁迫下的光合生理生态特性进行了分析。８月ＣＯ２气体交换测定显示,中午存在明显的光合作用下降现象,同时某些无性系午的气孔导度也有不同程度下降。叶绿素荧光分析显示,强光胁迫会影响光合作用的原初光反应过程,光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心的最大光化学量子产率,有效光化学量子产率等反光系统Ⅱ反应中心活性的参数值在中午均比早晨低,与此同时,光系统Ⅱ反应中     

强光高温胁迫对盾叶薯蓣量子产额和77K荧光光谱的影响

以低光强生态型盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)为材料,研究强光高温(32℃)对盾叶薯蓣量子产额和77K荧光光谱的影响,以探讨强光高温胁迫与光合作用的关系.结果表明:短期高温强光胁迫引起最大量子产额显著下降,但能迅速恢复,且存在超补偿现象.强光胁迫首先破坏了光系统Ⅱ,表现为胁迫后在77K荧光光谱中出现了F680的荧光峰.670 nm红光诱导后引起部分捕光系统Ⅱ的色素蛋白转移至光系统Ⅰ,导致光系统Ⅰ的荧光发射量增加;716 nm红光诱导后引起捕光系统Ⅱ部分色素蛋白转移到光系统Ⅱ,导致光系统Ⅱ的荧光发射量增加.强光高温胁迫后各个荧光峰的差异程度减少.研究发现,强光高温胁迫引起光系统的能量重新调整,从而出现状态转变;依据F672和F675两个荧光峰的首次出现,预测叶绿体类囊体膜上含叶绿素的多肽或蛋白亚基至少有16个.     

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。     

杨梅光合作用的低温光抑制

利用便携式调制叶绿素荧光仪和光合作用测定系统研究了短期低温光照对杨梅幼树光合作用的影响。结果表明,低温光照处理后,杨梅叶片的Pn（净光合速率）、Gs（气孔导度）、Fv／Fm（最大的光系统Ⅱ光化学效率）、qP（光化学猝灭系数）和①PSⅡ（光系统Ⅱ的量子产量）下降,Ci／Ca（细胞间隙CO2浓度／环境CO2浓度）、Fo（初始荧光）、qN（非光化学猝灭系数）和（Fi—Fo）／（Fp—Fo）（失活的PSⅡ反应中心数量）上升。此外在同一水平低温下,中等强光（350μmol m^-2s^-1）加剧了PSⅡ反应中心的失活或破坏并且需要更长时间来恢复。这些结果说明低温和有光照条件下引起的杨梅光合作用下降是由于光合机构活性下降所致,即主要是PSⅡ反应中心的失活或破坏：我们推测QA^-（还原态质体醌A）和非还原QB（质体醌B）数量的积累可能是导致PSⅡ反应中心失活或破坏的原因,在低温光抑制过程中非辐射能量耗散对保护光合机构起着重要作用。     

Adaxial–abaxial polarity: The developmental basis of leaf shape diversity

Leaves of flowering plants are diverse in shape. Part of this morphological diversity can be attributed to differences in spatiotemporal regulation of polarity in the upper (adaxial) and lower (abaxial) sides of developing leaves. In a leaf primordium, antagonistic interactions between polarity determinants specify the adaxial and abaxial domains in a mutually exclusive manner. The patterning of those domains is critical for leaf morphogenesis. In this review, we first summarize the gene networks regulating adaxial–abaxial polarity in conventional bifacial leaves and then discuss how patterning is modified in different leaf type categories. genesis 52:1–18, 2014. © 2013 The Authors. Genesis Published byWiley Periodicals, Inc.     

Determinants of some leaf characteristics of Australian mangroves

Leaf characteristics reflecting the size, lifespan (longevity), moisture content (degree of succulence) and complexity of structure of 20 mangrove species were studied over several years at 13 locations along the tropical and subtropical Australian coast. These characteristics were found to fall generally within the ranges of those for woody species from other ecosystems. With the exception of one species, it was found that leaf longevity was related inversely to leaf moisture content, increasing from nearly 6 months in more succulent species to over 2 years in less succulent species. This suggested that more succulent leaves are less complex in their structure because they have less well‐developed ability to compartmentalize salt. There was a tendency also for leaf longevity to increase in species with larger leaves. These findings were consistent with the general view for land plants that leaf longevity is greater in species that have developed tolerance to environmental stress, salt particularly in the case of mangroves. Leaf tissue in such species is more robust or complex and requires greater metabolic resources in its construction; the plant is then advantaged by retaining the tissue for longer periods. Classification of the species considered here, based on their leaf longevity, moisture content and complexity, identified phylogenetically related species groupings that reflected these leaf longevity effects.     

Evolution of leaf developmental mechanisms

Leaves are determinate organs produced by the shoot apical meristem. Land plants demonstrate a large range of variation in leaf form. Here we discuss evolution of leaf form in the context of our current understanding of leaf development, as this has emerged from molecular genetic studies in model organisms. We also discuss specific examples where parallel studies of development in different species have helped understanding how diversification of leaf form may occur in nature.     

叶脉结构与功能及其对叶片经济谱的影响

叶脉由贯穿于叶肉内部的维管组织及其外围机械组织构成,多样化的脉序及网络结构使叶脉系统发生变异和功能分化。该文综述了叶脉系统结构与功能的最新研究进展。通过聚焦叶脉分级系统的结构与功能及其在叶片经济谱(LES)中的重要性,解释叶脉性状与其它叶片功能性状之间的关系及机制。不同等级叶脉在机械支撑与水分运输方面存在功能分化,其中1–3级粗脉在维持叶片形状和叶表面积以及物理支撑方面发挥重要作用,有利于维持叶片最大受光面积;4级及以上细脉具有水分调节功能,它们与气孔相互协调,影响叶片水分运输、蒸腾散热和光合作用速率。叶片生长过程与叶脉发育的动态变化模式决定叶脉密度,并影响叶脉密度与叶片大小之间的关系:叶面积与粗脉密度呈显著负相关,与粗脉直径呈显著正相关,而与细脉密度无关。与叶脉性状相关的叶片经济谱框架模型预测,叶脉密度较高的叶片寿命短、比叶重较小,叶片最大碳同化速率、代谢速率以及资源获取策略潜力较高。     

Diurnal cycles of leaf extension in unsalinized and salinized Beta vulgaris

Abstract. Continuous high resolution measurement of sugar beet leaf extension over 5 d in growth chambers showed average leaf extension rates (LER) in darkness to be from three to six times those in light for plants growing in non-salinized media. The changes in LER in light-dark transitions occurred within seconds, a response which was more rapid than stomatal opening or closing. When the growth medium was salinized to 100 mol m⁻³ NaCl, LER's were reduced by about 50% in darkness and 90% in light, markedly increasing the ratio of dark to light LER.
A 2-d episode of root-zone salinity imposed midway through a 5-d period of measurement decreased LER and produced higher leaf temperatures. LER and diurnal leaf temperature patterns reverted to their pre-salinized levels when root-zone salinity was removed. Thus, the effects of short episodes of high sodium chloride in the growth medium appear to be reversible, suggesting a water stress mechanism of growth reduction rather than toxicity effects of salt.     

五大连池新期火山熔岩台地3种共有植物的叶功能性状及其相互关系

以五大连池新期火山熔岩台地13个稳定的自然植物群落共有种香杨、万年蒿、岩败酱为研究对象,测定其叶干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)、叶氮磷比(N/P)等叶功能性状,研究不同生境下3种植物叶功能性状的变异特征,探讨新期火山熔岩台地植物叶功能性状相互之间的内在联系及其对环境的适应性。结果表明:(1)3种植物LDMC变化在0.294~0.359g·g~(-1)之间,SLA变化在9.082~22.347m2·kg~(-1)之间;与其他区域的研究结果相比,新期火山熔岩台地植物的LDMC值相对偏大、SLA值相对偏小,说明五大连池新期火山熔岩台地的植物采用高LDMC低SLA策略适应贫瘠恶劣的环境。(2)3种植物LNC变化在9.690~15.710g·kg~(-1)之间,LPC变化在0.669~1.078g·kg~(-1)之间,叶钾含量(LKC)变化在10.410~29.830g·kg~(-1)之间,叶N/P的变化在9.781~20.990之间;与其他区域的研究结果相比,新期火山熔岩台地植物LNC和LPC值相对偏小,LKC和N/P值相对偏大,说明五大连池新期火山熔岩台地的植物生长主要受磷素的限制,而且LNC偏小和LKC偏高与新期火山熔岩台地土壤中全N、全K的含量变化特征有关。(3)通过ANVOA分析发现,群落间植物叶功能性状的变异幅度较小,3种植物之间N/P、LDMC和SLA的变异幅度也较小,这说明在水分和养分极缺的火山熔岩台地植物对其生境的适应对策相似。(4)Pearson相关分析发现,SLA与LDMC以及N/P与LDMC和SLA均呈显著负相关关系。     

干旱区植物叶片大小对叶表面蒸腾及叶温的影响

利用热及物质交换原理, 并结合前人研究成果, 在单叶尺度上建立了简单的叶温和水气蒸腾模型。模型通过预设值驱动, 预设值参照干旱区环境及植物叶片特征设置。模拟结果显示: 随气孔阻力的增加, 叶片蒸腾速率降低, 叶温升高; 同一环境下, 具有低辐射吸收率的叶片蒸腾速率和叶温更低, 并且气孔阻力越大, 这种差异越明显。另外, 叶片宽度及风速是影响叶片蒸腾及叶温的重要因子。干旱地区植物生长季节, 风速小于0.1 m·s ^-1、气孔阻力接近1000 s·m ^-1时, 降低叶片宽度不仅有利于降低叶片温度, 而且能够降低叶片蒸腾速率, 从而实现保持水分, 增强植物适应高温、干旱的能力。