青海祁连棱果沙棘自然杂交带三种沙棘 光合特性日变化分析

杂交带是研究物种形成及进化的天然实验室。为探究棱果沙棘自然杂交带三种沙棘的生理生态适应性,该研究在光照充足的7月中旬分别测定了该区域三种沙棘雌、雄株的光合特性及相关环境因子的日变化。结果表明:(1)同种沙棘雌、雄株间光合日变化规律基本一致,不同沙棘光合特性的日变化规律存在较大差异。中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. sinensis)净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰曲线,峰值出现在光合有效辐射(PAR)和空气温度(Ta)相对较高的10:00和14:00,最高达到(19.53±5.35)μmol·m~(-2)·s~(-1);棱果沙棘(Hippophae goniocarpa)和肋果沙棘(H. neurocarpa ssp. neurocarpa) Pn日变化均呈近双峰曲线,在PAR和Ta相对较低的8:00和16:00有较高的值,最高值分别为(13.43±3.43)和(15.27±2.43)μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)三种沙棘水分利用效率(WUE)与Pn的日变化规律一致,但中国沙棘具有最高的WUE,达到(6.72±0.95)μmol·mmol~(-1),棱果沙棘和肋果沙棘的WUE日变化最高分别为(4.03±1.08)和(4.93±0.86)μmol·mmol~(-1)。(3)三种沙棘蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的日变化规律相似,其中Gs均在10:00后一致下降,在12:00左右均出现不同程度的气孔关闭现象,这是其发生光合午休的主要原因之一。杂交带三种沙棘光合特性日变化差异主要表现在中国沙棘和其他两种沙棘之间,而杂交种棱果沙棘与亲本种肋果沙棘的变化规律基本一致,其Pn与WUE可能受到了Ta、PAR和空气相对湿度(RH)等环境因子的影响。     

银杏叶片叶绿体光能转换特性的变化

要以5年生雌、雄银杏为材料,研究了自然生长条件下银杏叶绿体光能转换特性的动态变化规律。结果表明：连体叶片的净光合速率在叶片生长40d达到最大值;随着叶片的展开,叶片叶绿素含量逐渐上升;叶绿体ATP含量伴随着光合磷酸化活力变化在叶片生长初期含量逐渐上升,叶片生长65d时最大;Mg^2＋、Ca^2＋-ATPase活力在叶片生长初期逐渐下降,生长50d后开始逐渐上升。实验结果也显示雌、雄银杏叶绿体光能转换能力比较相似,没有较大差异。     

银杏叶片叶绿体光能转换特性的变化

以5年生雌、雄银杏为材料,研究了自然生长条件下银杏叶绿体光能转换特性的动态变化规律。结果表明：连体叶片的净光合速率在叶片生长40 d达到最大值;随着叶片的展开,叶片叶绿素含量逐渐上升;叶绿体ATP含量伴随着光合磷酸化活力变化在叶片生长初期含量逐渐上升,叶片生长65 d时最大;Mg²⁺、Ca²⁺ ATPase活力在叶片生长初期逐渐下降,生长50 d后开始逐渐上升。实验结果也显示雌、雄银杏叶绿体光能转换能力比较相似,没有较大差异。     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ13C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ¹³C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ¹³C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ¹³C变化的主要环境因子.结果表明: 从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ¹³C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ¹³C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ¹³C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ¹³C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

小麦旗叶发育过程中光合效率的变化

作物的产量基本上取决于光合机构的大小和效率（Ｇａｒｄｎｅｒ等１９８５）。要不断提高作物的单位面积产量,除了尽可能满足水、肥供应以获得足够大的光合机构从而接受足够多的光能外,还必须提高叶片的光合效率。这是增加作物产量的一条必由之路。因此,很有必要深入开展光合效率调节控制机理的研究。关于叶片生长发育期间光合速率与叶片结构的变化,已经有大量的研究报告,并且有全面的综合评述（ˇＣａｔｓｋｙ和ˇＳｅｓｔàｋ１９９７）。然而,关于叶片生长发育期间光合效率特别是荧光参数如何变化的报告却很少。虽然ˇＣａｔｓｋｙ…     

油蒿资源利用效率在生长季的相对变化及对环境因子的响应

为了探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)叶水平资源利用效率的相对变化及对环境因子的响应机制, 该研究于2018年5-10月, 使用LI-6400XT便携式光合仪测定了毛乌素沙地油蒿叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(E)、叶表面光合有效辐射(PAR_l)、叶表面温度(T_l)、叶表面相对湿度(RH_l), 在实验室计算叶片单位面积氮含量(N_area), 分析了叶片氮利用效率(NUE)、水分利用效率(WUE)、光利用效率(LUE)与环境因子之间的关系及NUE、WUE、LUE之间的相对变化。研究结果表明, 在充足且稳定光强下油蒿的P_n主要受温度的影响, NUE、WUE与VPD_l、T_l之间具有显著负相关关系, NUE、WUE与LUE间为正相关关系, NUE、WUE和LUE最大值分别发生在5、7和9月, 分别为9.43 μmol CO₂·g^-1·s^-1、3.86 mmol·mol^-1、0.04 mol·mol^-1, 资源利用效率的变化主要受P_n的影响。温度通过影响植物N分配来改变P_n, 进而影响着资源利用效率, WUE与LUE显著正相关, 对构建荒漠区生态系统能量交换过程模型有重要意义。     

兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性

叶片易受环境因子影响,其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关,而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下,经过自然选择和适应,会在形态和生理特性等方面产生变异,形成特定的地理种群。另外,母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此,了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种,主要分布在我国东北地区,但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性,本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子,利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力（Pmax-a）、水分利用效率（WUE）之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明：表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异（P < 0.05）。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系（P < 0.05）。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数（即年蒸发量与年降水量之比）呈正线性关系。这些结果说明：不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异,从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。     

枫香叶片衰老过程中光合能力的变化

利用Li-6400XT便携式光合作用测定系统,于2014年10—12月测定枫香叶片衰老过程中光合作用光响应曲线,采用叶氏模型和非直角双曲线模型进行模拟,分析枫香叶片衰老过程中光合能力的变化.结果表明: 随着枫香叶片逐渐变黄变红,其净光合速率的光响应能力逐渐降低,实测的最大净光合速率从叶片开始泛黄时的2.88 μmol CO₂·m^-2·s^-1下降到叶片衰老后期(12月8日)的0.95 μmol CO₂·m^-2·s^-1.2种光响应模型均较好地模拟了观测的光响应数据,其中叶氏模型表现更优.模拟得到的最大净光合速率、表观量子效率、光补偿点的量子效率、暗呼吸速率等参数均随枫香叶片衰老凋落而逐渐下降,反映出枫香叶片衰老过程中光合能力缓慢下降的过程.在树梢红叶未落期间,枫香叶片仍具有一定的净光合作用能力,这有利于增加秋冬季节的碳吸收量.     

塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落中多枝柽柳的光合特征及水分利用效率

干旱区植物的生长和生存主要受水分限制,采用滴灌方式对防护林植物进行水分补给是维持人工生态屏障稳定性的重要手段.本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳的气体交换参数和稳定性碳同位素值,研究不同水分来源多枝柽柳的光合特征和水分利用效率.结果表明: 滴灌群落多枝柽柳受灌溉和土壤盐分的影响水势普遍较低;自然群落多枝柽柳清晨和正午水势较其他植物低,表明其遭受到严重的水分胁迫;滴灌群落多枝柽柳叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和最大光合速率(P_{n max})均明显低于自然群落多枝柽柳,表明滴灌群落多枝柽柳光合能力弱于自然群落多枝柽柳;灌溉造成的盐分胁迫导致滴灌群落多枝柽柳比自然群落拥有较高的长期水分利用效率.总之,现行的灌溉模式虽能提供防护林植物生长所需水分,但技术的缺陷和土壤盐分的积累可能会影响防护林体系的长期稳定性.     

几组杂交组合的杂交稻及其亲本光合特性的比较研究

研究了３组杂交组合的杂交稻及其亲本的光合特性。结果表明,杂交稻叶片单位鲜重的光合色素含量明显高于它们的亲本。它们的ＰＳⅡ活性、ＰＳⅡ原始光能转化效率和叶片的潜在光合作用量子转化效率,以及光合电子传递率和对两个光系统之间激发分配的调节能均高于各自的亲本。此外,上述各光合功能又以母本优于父本。根据所得的实验结果,认为在配置杂交组合时,选择具有优良光合功能的母本,是获得在生产上可推广应用的杂交稻的重要途径之一。     

银杏叶片衰老过程中光合生理特性及叶绿体超微结构的变化

选取自然条件下生长的雌雄银杏植株为实验材料,测定了银杏叶片在衰老过程中部分光合生理指标及叶绿体超微结构的变化。检测结果表明：银杏叶片在衰老过程中净光合速率、叶绿素含量均呈下降趋势,SOD、CAT、APX活性均先上升后下降,MDA含量则一直呈现上升趋势。叶片衰老过程中叶绿体类囊体膜片层逐渐松散,直至膜结构逐渐解体,叶绿体内油脂颗粒增大增多,最终解体。雌雄银杏植株在各项生理指标上差异不显著。     

兴安落叶松叶碳利用效率对环境变化的适应

兴安落叶松(Larix gmelinii)作为北方森林的主要组成树种,具有广阔的分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境变化响应的理想树种。叶碳利用效率(CUE_L)不仅与树木的碳代谢及生长发育密切相关,而且能反映树木对环境变化的响应与适应。将来自不同地区(即环境条件)的6个兴安落叶松种源的种子播种培育在帽儿山森林生态系统研究站内,在其生长30a后采用研究站和种子来源地间干燥度(AI)的差值(ΔAI)来代表环境变化梯度,研究环境变化对CUE_L的影响。结果表明:CUE_L在不同环境变化梯度间存在显著差异(P0.05),且呈现随ΔAI的增大而减小的趋势。CUE_L与叶片氮含量、叶片磷含量、比叶重及叶绿素含量等均呈线性正相关关系,但较大ΔAI梯度下的CUE_L敏感性更高。CUE_L与种子来源地平均年降水量呈显著线性正相关关系(P=0.05),而与种子来源地AI则呈显著线性负相关关系(P0.01);随种子来源地年平均气温、平均年蒸发量的增加而下降,但其相关性不显著。以上结果表明,环境变化使兴安落叶松CUE_L产生了适应性变异,表现出树木对原生长环境的生态适应。     

大豆种子发育过程中异黄酮的积累

3个大豆品种种子中的异黄酮含量随着种子的发育进程而逐渐提高,尤其在种子成熟的最后1周内,异黄酮含量迅速增加,且与发育天数是显著正相关,与水分含量呈极显著负相关。在种子积累的不同异黄酮组分中,以雨二酰基结合体的含量最多,达总量的65％左右,而游离态积累的较少。     

短花针茅叶片水分利用效率对放牧强度的响应及其影响因素

为明确植物的用水策略及适应性机制,以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧梯度,其载畜率分别为每1 hm^(2)每年0、0.93、1.82和2.71个羊单位的放牧强度,调查建群种短花针茅的高度、盖度、密度、地上生物量以及土壤的理化性状,并且采用稳定碳同位素法和红外光合仪法对短花针茅水分利用效率进行了测定,旨在阐明短花针茅水分利用效率在不同放牧强度下的响应规律及其影响因素。结果显示:(1)放牧对短花针茅盖度、密度以及地上生物量的影响显著;随着载畜率的增大,有利于短花针茅的扩散使其分布面积增加,且在中度放牧条件下尤为明显。(2)随着放牧强度的增加,土壤水分含量较对照显著提高,土壤全氮含量呈先增加后减少的变化趋势,土壤速效钾呈现降低的变化趋势,而对土壤全碳含量和pH无显著影响,说明适度放牧能够提高土壤水分含量、促进土壤氮含量的积累,但放牧会导致土壤速效钾减少。(3)随着放牧强度的增大,短花针茅长期水分利用效率(WUE l)呈现“V”形变化趋势,而瞬时水分利用效率(WUE t)与内在水分利用效率(WUE i)总体呈降低的变化趋势。(4)相关分析显示,放牧强度与短花针茅密度、地上生物量呈显著正相关关系,土壤全氮含量与有机碳、pH、WUE i呈显著正相关关系,WUE t与WUE i呈显著正相关关系;短花针茅内在水分利用效率与土壤有机碳含量密切相关。研究表明,重度放牧导致短花针茅株丛破碎化,增加了种群的扩散面积,是短花针茅长期水分利用效率提高的直接原因;短花针茅瞬时水分利用效率随放牧强度的增加而降低可能是由其内在水分利用效率降低引起的。     

几组有优和无优杂交组合中杂交稻及其亲本光合功能的比较

研究了3个杂交组合的杂交稻及其亲本的光合功能。实验结果表明,杂交稻的叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)的含量高于其亲本。在2组有优杂交组合中,杂交稻的PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率和叶片潜在光合作用量子转化效率,以及光合电子传递能力和对两个光系统之间激发能分配的调节能力,均高于其各自的亲本。此外,上述各光合功能又以母本优于父本。然而,在无优组合中,上述的光合功能却是父本高于母本和它们的子一代。根据所得的实验结果,进一步证实在配置杂交组合时,选择具有优良光合功能的母本,是获得在生产上可推广应用的杂交稻的重要途径之一。     

内蒙古锡林河流域植物功能群组成及其水分利用效率的变化--依水分生态类群划分

依照植物水分生态类群,将锡林河流域主要植物种划分为6个植物功能群:呈生植物、中旱生植物、旱中生植物、中生植物、湿中生植物和湿生植物.沿土壤水分梯度,我们调查了8个植物群落的功能群组成及其δ13C值.结果表明:1)在水分状况不同的8个群落中,植物功能群的组成有很大差异.在较湿润生境中(沼泽化草甸和盐化草甸),湿中生和湿生植物成为优势种并构成地上生物量的主要部分;在干旱生境中(草甸草原、典型草原和退化草原),旱生和中旱生植物占绝对优势并构成群落生物量的90%以上;2)不同功能群δ13C值表现为:旱生植物(26.38‰)=中旱生植物(26.51‰)＞旱中生植物(-27.02‰)＞中生植物(-27.56‰)=湿中生和湿生植物(-27.80‰),表明随着不同水分生态类群所适应生境从干旱到湿润逐渐转变,植物的水分利用效率显著降低;3)在土壤水分状况不同的生境下,旱生植物始终维持相对较高的δ13C值和水分利用效率;而中旱生植物的δ13C值表现出较大的变化幅度,表明其对土壤水分的改变更敏感;4)旱生植物叶片脯氨酸含量最高;旱中生、中旱生和中生植物次之;湿中生和湿生植物脯氨酸含量最低.不同水分生态类群脯氨酸含量与其δ13C值和地上生物量呈显著正相关关系.     

葡萄浆果发育过程中激素水平的变化

对三个葡萄品种浆果发育过程中可溶性糖累积和内源IAA、GA3 、ABA含量的动态变化等进行比较研究。结果表明 ,巨峰和木纳格葡萄浆果生长呈双S型曲线 ,无核白葡萄果实生长呈S型曲线 ;浆果内可溶性糖的累积主要发生在果实发育的后期。浆果发育初期 ,无核白葡萄IAA含量远高于两个有核品种的含量 ,有利于幼果坐果 ;浆果发育后期 ,无核白葡萄IAA和GA3 的含量低于两个有核品种 ,而ABA的含量比两个有核品种高。GA3 与ABA比值的变化对浆果的发育起着关键的作用。     

豌豆种子发育过程中DNA和RNA的变化

实验结果表明：豌豆种子发育过程中单粒鲜重、ＤＮＡ和ＲＮＡ含量都随开花后日数增加而增加。其中豌豆开花第２１天,ＲＮＡ含量达最高峰,拖尾现象消失而趋于单一带区,ＤＮＡ的迁移率也降到最低,从而确定出豌豆开花后第２１天是基因转录活动降低的转折点,为种子蛋白质基因工程研究提供参考。     

两个品种烟草叶片发育过程中几种光合参数变化的比较

比较烟草2个品种‘NC89’和‘JYH’叶片发育过程中几个光合参数变化的结果表明,烟草叶片发育过程中光合速率变化表现为上升期、高值持续期（APD）和速降期,叶绿素含量变化经历上升期、相对稳定期（RSP）和速降期。光合功能衰退过程中,核酮糖．1,5-二磷酸羧化酶（RuBPCase）活性比电子传递活性下降快。可逆衰退阶段的2个品种类囊体膜多肽组分和‘NC89’的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶加氧酶（Rubisco）大亚基基本上无变化;不可逆衰退阶段的2个品种类囊体膜多肽组分、Rubisco大小亚基均快速降解,尤其是光系统Ⅱ（PSⅡ）复合体和Rubisco小亚基。‘JYH’的叶龄为10-40d的叶中各光合参数与‘NC89’的差别不大,但‘JYH’的光合功能期短,光合功能衰退过程中光合电子传递与碳同化失衡较严重,光合功能衰退比‘NC89’早而迅速。