水稻光合作用对加富CO_2的响应

整个生育期经高Co（600μl／L）处理的5种水稻的PSⅡ原初光化学效率（Fv／Fm）与空气CO2（350μl／L）中生长的对照无明显的差异。高CO2下绿黄占3号,特三矮2号和普通野生稻叶片的平均光合放氧速率分别比各自的对照有所提高,而Ⅱ优4480和药用野生稻的光合速率低于对照。高CO2下生长的水稻叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量降低,生长后期的降解加快,并抑制了水稻的暗呼吸。绿黄占3号、特三矮2号和普遍野生稻的干物重在高CO2下较对照均有所增加,而Ⅱ优4480和药用野生稻的则下降。表明水稻不同种之间和种内的光合作用和生物量对高CO2的响应有一定的差异。     

新疆杂交榛良种光合作用对生态因子的响应

在夏季田间条件下,研究了4种新疆平欧杂交榛的光合特性。结果表明:4个品种的光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、CO2饱和点(CSP)、CO2补偿点(CCP)分别位于1195.27～1620.63μmol·m-2·s-1、34.03～87.80μmol·m-2·s-1、1188.50～1617.05μmol·mol-1和64.88～99.15μmol·mol-1;新榛1号和新榛4号表现出低光合低蒸腾的特点,新榛2号具有较低的LCP和较高的LSP,表现出对光能利用范围较大、光合潜力高的特点,新榛3号的LCP和LSP均较大,同时具有低的CCP和高的CSP及表观羧化效率(CE),其最大净光合速率(Pmax)(31.55μmol·m-2·s-1)明显高于其他品种(24.63～25.45μmol·m-2·s-1);此外,与常温(25℃)相比,新榛1号的净光合速率(Pn)受40℃高温的影响较其他品种显著,新榛3号的气孔导度(Gs)比其他品种受影响的程度轻。     

砷对小麦生长和光合作用特性的影响

研究了水培条件下砷对小麦根系和地上部分生长速率、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)的影响.结果表明,随着营养液中砷浓度的提高,小麦根长生长量和地上部分生长量较对照减少;鲜重和砷的浓度呈显著负相关.在0～90mg/L 砷处理内,Pn、Gs、Tr都随砷的浓度的提高而降低;Ci呈先降低,后升高的变化.在As≤30 mg/L时Ci逐渐降低,气孔限制值Ls升高,使Pn下降,造成气孔性限制;而As>30 mg/L时,Ci升高,气孔限制值Ls下降,Pn降低,造成了非气孔性限制.叶片水分利用效率WUE和气孔限制值Ls在As≤30 mg/L时变化一致,都有所升高;但是当As>60 mg/L时,小麦趋于死亡,水分利用率降低.叶绿素含量在0～10mg/L As处理内,差异不显著,在较高砷浓度(As>30 mg/L)时叶绿素显著下降.这说明较低浓度的砷不会抑制小麦叶绿素的合成.砷主要是毒害小麦根系生长,造成植株体光合作用的气孔性限制和非气孔性限制出现,最终影响小麦的生长和发育.     

关于净光合速率和胞间CO2浓度关系的思考

胞间CO2浓度（G）是光合生理生态研究中经常用到的一个参数。特别是在光合作用的气孔限制分析中,Ci的变化方向是确定光合速率变化的主要原因和是否为气孔因素的必不可少的判断依据（Farquhar和Sharkey1982;许大全1997）。     

冬季小麦叶片光合作用对温度响应方式的变化

冬季田间生长的小麦离体叶片净光合速率（Ｐｎ）对温度的响应有两种方式。在１２月上旬可以观测到第一种方式。在离体叶片周围空气温度从１０℃逐步升到３０℃后的１ｈ内Ｐｎ逐渐升高,在随后气温逐步降低到１０℃的过程中,Ｐｎ都比先前升温过程中同样温度下的数值高。３０℃下叶片胞间ＣＯ２浓度（Ｃｉ）降低和叶片无机磷含量增高表明,这种响应方式可能起因于一些光合碳同化酶活性的增高。在１２月中旬以后可以观测到第二种方式。Ｐｎ在３０℃下的１ｈ内逐步下降,在随后的降温过程中Ｐｎ都比升温过程中同样温度下的数值低。３０℃下叶片Ｃｉ和膜透性增高表明,这种响应方式可能是适应冬季低温的光合机构膜系统在高温下遭受破坏的结果。     

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。     

CO_2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO2 浓度分别为 35 0 μmol·mol-1和倍增浓度 (70 0 μmol·mol-1)的两个开顶式生长室内 ,研究了干旱胁迫下小麦 (TriticumaestivumL .)光合作用和抗氧化酶活性的变化 .结果表明 ,CO2 浓度升高显著提高了小麦的净光合速率 ,降低了蒸腾速率 ,提高了气孔阻力和水分利用效率 .倍增CO2 浓度明显提高了SOD、POD及CAT酶活性 ,增强了小麦的抗氧化保护能力和抗旱性 .     

大气CO_2浓度升高对香蕉光合作用及光合碳循环过程中叶氮分配的影响

生长在高CO2 浓度 (70 0± 5 6 μl·L-1) 1周的香蕉叶片 ,其光合速率 (Pn ,μmol·m-2 ·s-1)为 5 .14± 0 .32 ,较生长在大气CO2 浓度 (35 6± 30lμl·L-1)的高 2 2 .1% ,而生长在较高CO2 浓度下 8周 ,叶片Pn较生长在大气CO2 浓度的低 18.1% ,表现香蕉叶片对较长期高CO2 浓度的驯化和光合作用抑制 .生长在高CO2 浓度的香蕉叶片有较低光下呼吸速率 (Rd) ,而不包括光下呼吸的CO2 补偿点则变幅较小 .最大羧化速率 (Vcmax)和电子传递速率 (J)分别较生长在大气CO2 浓度的低 30 .5 %和 14 .8% ,根据气体交换速率计算的表观量子产率 (α ,molCO2·mol-1光量子 ) ,生长在较高CO2 浓度下 8周的叶片为 0 .0 14± 0 .0 1,而生长在大气CO2 浓度下的为 0 .0 2 5±0 .0 0 5 .较高CO2 浓度下叶片的表观量子产率降低 44% .光能转换效率 (electrons·quanta-1)亦从 0 .2 0 3降低至0 .136 .生长在较高CO2 浓度下香蕉叶片的叶氮在Rubicos分配系数 (PR)、叶氮在生物力能学组分分配系数(PB)和叶氮在光捕组分的分配系数 (PL)均较生长在大气CO2 浓度低 ,表明在高CO2 浓度下较长期生长 (8周 )的香蕉叶片多个光合过程受抑制 ,光合活性明显降低 .     

砂仁光合作用的CO2扩散限制与气孔限制分析

目前常用从气体交换参数计算的胞间CO₂浓度(C_i)来计算气孔限制值(L_s),但由于胁迫情况下计算的C_i偏高常导致结果不准确。该文引入扩散限制分析概念,以砂仁为例介绍了一种不需 C_i的计算扩散限制值(L_d)的新方法。同时通过叶绿素荧光参数间接估算受干旱胁迫植株的C_i(用C_i'表示)计算气孔限制值(L_s')。采用这3种方法分析了生长在100%和40%土壤相对湿度(RSM)下的砂仁(Amomum villosum)净光合速率的限制因素。结果表明两种水分状况下砂仁午后净光合速率的限制因素不同。100%RSM下,午后砂仁L_s没有升高,说明光合作用气孔限制并未增强;午后其L_d升高表明光合作用的CO₂扩散限制增强,这主要是由叶肉阻力相对增大所致。40%RSM下,午后砂仁L_s'升高比L_d升高明显,说明气孔阻力在所有扩散阻力中占主导作用,是限制净光合速率的主要原因;而其 L_s午后并未升高,暗示传统的气孔限制分析会得出非气孔限制的错误结论。C_i'低于C_i,说明干旱胁迫时传统的气体交换方法高估了C_i。上述结果都证明水分胁迫情况下传统方法不可靠,该文介绍的两种新方法比较准确可靠,同时使用两种新方法还可定性推测叶肉阻力的变化方向。     

Reliable estimation of biochemical parameters from C3 leaf photosynthesis–intercellular carbon dioxide response curves

The Farquhar–von Caemmerer–Berry (FvCB) model of photosynthesis is a change‐point model and structurally overparameterized for interpreting the response of leaf net assimilation (A) to intercellular CO₂ concentration (Ci). The use of conventional fitting methods may lead not only to incorrect parameters but also several previously unrecognized consequences. For example, the relationships between key parameters may be fixed computationally and certain fits may be produced in which the estimated parameters result in contradictory identification of the limitation states of the data. Here we describe a new approach that is better suited to the FvCB model characteristics. It consists of four main steps: (1) enumeration of all possible distributions of limitation states; (2) fitting the FvCB model to each limitation state distribution by minimizing a distribution‐wise cost function that has desirable properties for parameter estimation; (3) identification and correction of inadmissible fits; and (4) selection of the best fit from all possible limitation state distributions. The new approach implemented theoretical parameter resolvability with numerical procedures that maximally use the information content of the data. It was tested with model simulations, sampled A/Ci curves, and chlorophyll fluorescence measurements of different tree species. The new approach is accessible through the automated website leafweb.ornl.gov.     

Effect of drought on ear and flag leaf photosynthesis of two wheat cultivars differing in drought resistance

We investigated net photosynthetic rate (P_N) of ear and two uppermost (flag and penultimate) leaves of wheat cultivars Hongmangmai (drought resistant) and Haruhikari (drought sensitive) during post-anthesis under irrigated and non-irrigated field conditions. The P_Nof ear and flag leaf were significantly higher and less affected by drought in Hongmangmai than in Haruhikari. The rate of reduction in stomatal conductance (g_s) was similar for the two cultivars, but intercellular CO₂concentration (C_i) in the flag leaf of Hongmangmai was lower than that of Haruhikari in non-irrigated treatment. No differences were observed in leaf water potential (₁) and osmotic adjustment of the flag leaf of the cultivars. These results imply that differences in photosynthetic inhibition on the flag leaf at low leaf ₁between the cultivars were primarily due to non-stomatal effects. Hence the main physiological factor associated with yield stability of Hongmangmai under drought stress may be attributed to the capacity for chloroplast activity in the flag leaf, which apparently allows sustained P_Nof flag leaf during grain filling under drought stress. The higher P_Nof ear in Hongmangmai under drought could also be related to its drought resistance.This revised version was published online in March 2005 with corrections to the page numbers.     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度(正常:400 μmol.mol-1;高:760 μmol·mol-1)、2个氮素水平(0和200 mg·kg-1土)的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率(Pn)-胞间CO2浓度(C1)响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO2浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明:与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心最大量子产额(Fv'/Fm')、PSⅡ反应中心的开放比例(qr)和PSⅡ反应中心实际光化学效率(φPSⅡ)在大气CO2浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低,但PSⅡ总电子传递速率(JF)无明显增加;不施氮处理的Fv'/Fm'、φPSⅡ和NPQ在高大气CO2浓度下显著降低,尽管Fv/Fm和qp无明显变化,JF仍显著下降.施氮后小麦叶片JF增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(Jc)明显升高.大气CO2浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J0)、Rubisco氧化速率(V0)、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比(J0/Jc)和Rubisco氧化/羧化比(V0/Vc)降低,但使Jc和Rubisco羧化速率(Vc)增加.因此,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,Pn显著升高.     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度（正常：400 μmol·mol^-1;高：760 μmol·mol^-1）、2个氮素水平（0和200 mg·kg^-1土）的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率（P_n）-胞间CO₂浓度（C_i）响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO₂浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明：与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心最大量子产额（F_v′/F_m′）、PSⅡ反应中心的开放比例（q_p）和PSⅡ反应中心实际光化学效率（Φ_PSⅡ）在大气CO₂浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,但PSⅡ总电子传递速率（J_F）无明显增加;不施氮处理的F_v′/F_m′、Φ_PSⅡ和NPQ在高大气CO₂浓度下显著降低,尽管F_v/F_m和q_P无明显变化,J_F仍显著下降.施氮后小麦叶片J_F增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(J_C)明显升高.大气CO₂浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J₀)、Rubisco氧化速率（V₀）、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比（J₀/J_C）和Rubisco氧化/羧化比（V₀/V_C）降低,但使J_C和Rubisco羧化速率（V_C）增加.因此,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,P_n显著升高.     

通过树木年轮δ~(13)C重建大气CO_2碳同位素比δa的可靠性探讨

工业革命以来化石燃料的大量使用和森林的过度砍伐 ,引起大气中ＣＯ2 浓度的大幅度增加 ,但同时由于Ｓｕｅｓｓ效应[5] ,大气ＣＯ2 的Ｃ同位素比δａ却在不断下降。研究δａ的变化历史 ,有助于预测其今后的趋向 ,对全球变化的研究有着重要的意义。然而δａ的直接仪器测量从 1978年才开始[6 ] ,且只是对全球几个零星站点进行测量[7] ,长期和系统性的资料十分缺乏 ,因此便产生了一系列的替代方法 ,如利用冰芯气泡的分析、生物化石资料间接推算等。由于Ｃ3和Ｃ4 植物年轮δ13Ｃ与δａ具有一定的关系[8,9] 。δ13Ｃ =δａ -ａ - (ｂ -ａ)Ｃｉ/Ｃ…     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型.冬小麦CO2通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸.冠层光合采用了Farquhar光合作用生化模型,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来.用涡度相关方法观测了CO2通量,对模型进行了验证,结果显示模型可以较好地模拟CO2通量日变化过程.对模型的敏感性分析发现日间CO2通量最敏感的参数是初始量子效率.其次,CO2通量对光响应曲线凸度、CO2补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性;夜间CO2通量敏感的参数是最适温度下Rubisco催化能力和暗呼吸参数.     

Source-sink manipulation effects on postanthesis photosynthesis and grain setting on spike in winter wheat

Source-sink manipulation could regulate the net photosynthetic rate (PN) of winter wheat after anthesis, however, the direction and magnitude of the regulation varied with time after anthesis. The PN was significantly increased by source reduction at the initial time of grain filling, but sink reduction had little influence on the PN, which suggested that the sink (spike) limitation did not occur at this time. Source-sink relation markedly affected PN during rapid grain filling. The PN was increased by source reduction and decreased by sink reduction significantly, which indicated that PN was closely associated with the change of source or sink size. The effect of source-sink manipulation on PN had some relationship with the occurrence of plant senescence at the time of late grain filling. Source reduction accelerated the senescence and dropped the PN, meanwhile, sink reduction delayed the senescence and promoted the PN. A direct relation between the effect of source-sink manipulation on PN and stomatal limitation was not found. Removing one quarter of leaves (RQ) had little influence on spike development after anthesis. In this case there was enough compensation in source production through photosynthesis. Removing one half of leaves (RH) made grain mass per spike and mass of grains lowered, especially the grain mass in the top and base positions of spike declined markedly. The source supply was grain-limiting. Removing one quarter of spikelets (RS) was beneficial to grain-setting in the remaining spikelets, leading to the increase of grain mass. Thus promoting the source supply of photosynthates after anthesis is of major importance for grain to set and to develop.     

Senescence and net photosynthesis of the flag leaf and grain growth of wheat in response to fungicide

Green leaf area and net photosynthesis of the flag leaves of Avalon and Maris Huntsman winter wheat crops were studied in relation to grain growth following the application of the fungicide propiconazole at flag leaf emergence. Disease levels were low during grain-fill, and were not significantly affected by the fungicide. Propiconazole significantly maintained green leaf area and photosynthesis per unit area during the period of rapid flag leaf senescence, but it had no effect on stem weight, grain growth or yield.     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据 SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型。冬小麦 CO2 通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸。冠层光合采用了 Farquhar光合作用生化模型 ,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来。用涡度相关方法观测了 CO2通量 ,对模型进行了验证 ,结果显示模型可以较好地模拟 CO2 通量日变化过程。对模型的敏感性分析发现日间 CO2 通量最敏感的参数是初始量子效率。其次 ,CO2 通量对光响应曲线凸度、CO2 补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性 ;夜间 CO2 通量敏感的参数是最适温度下 Rubisco催化能力和暗呼吸参数     

高温下干旱和渍水对冬小麦花后旗叶光合特性和物质转运的影响

以蛋白质含量不同的两个冬小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料,研究了不同温度和水分条件下小麦花后旗叶光合特性的变化、营养器官花前贮藏干物质和氮素转运特征及其与籽粒产量和品质形成的关系.结果表明,高温及干旱和渍水均明显降低了旗叶光合速率和叶绿素含量（SPAD值）,但高温下干旱和渍水对光合作用的影响加重.小麦营养器官花前贮藏干物质、氮素转运量和转运率在适温下表现为干旱>对照>渍水,高温下则表现为对照>干旱>渍水.适温下花后同化物积累量表现为对照>渍水>干旱,高温下则表现为对照>干旱>渍水.花后氮素积累量在适温和高温下均表现为对照>渍水>干旱.籽粒淀粉含量以适温适宜水分处理最高,高温渍水下最低;蛋白质含量以高温干旱下最高,适温渍水下最低.温度和水分逆境下小麦粒质量和淀粉含量的降低与花后较低的光合能力及干物质积累有关,而蛋白质含量则与花前贮藏氮素的转运量和转运率有关.