羌活光合作用日变化及其与生理生态因子的关系

以大田引种栽培的羌活植株为材料,用Li-6400便携式光合作用测定系统原位测定自然条件下生长的羌活孕蕾期叶片的光合速率光响应、净光合速率及生理生态因子日变化,并通过相关分析、通径分析和逐步回归分析探讨净光合速率与生理生态因子的关系.结果表明:(1)羌活净光合速率(P_n)、 蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)日变化均呈双峰曲线,其净光合速率具有典型的"午休"现象,并主要由非气孔限制因素造成;(2)影响羌活叶片Pn日变化的主要决定生理因子是G_s,主要限制因子是胞间CO_2浓度(C_i);主要决定生态因子是空气相对湿度(RH),限制因子是气温(T_a); G_s是影响净光合速率最重要的生理生态因子.研究发现,羌活有较强的适应弱光环境的能力,属于阳性耐荫植物,宜选择海拔和荫蔽度均较高的环境进行引种驯化栽培,以利于其生长和存活.     

'金光杏梅'叶片净光合速率与生理生态因子的关系

以‘金光杏梅’成熟叶片为试验材料,采用CI-301型便携式CO2气体分析仪测定了其叶片净光合速率(Pn)日变化,并通过多元逐步回归和通径分析方法探讨了净光合速率与生理生态因子间的关系。结果表明:‘金光杏梅’叶片净光合速率日变化为双峰曲线,在上午10:00和下午15:00分别出现一次高峰,具有典型的"午休"现象,它是由气孔因素和非气孔因素两种因素造成的;叶片气孔导度和蒸腾速率日变化均与净光合速率日变化呈正相关,回归方程分别为yPn=0.947xGs2 0.2874xGs 57.945,(R2=0.8534)和yPn=0.8079xTr0.5421,(R2=0.5716);影响‘金光杏梅’叶片净光合速率的主要生态因子是光合有效辐射和大气CO2浓度,主要生理因子是气孔导度和蒸腾速率。     

引种地被石竹光合特征与生理生态因子的关系

以上海地区引种的一年生地被石竹实生苗为材料,研究其苗高生长变化、生物量积累和分配、光合特性及其变化规律,并分析主要生理生态因子对其净光合速率的影响。结果表明:(1)3～6月份为地被石竹苗高生长速生期,生长量为年生长量的65.93%,实生苗各部分器官的生物量总体呈现上升的趋势;3～6月份苗木以地上部分生物量积累为主,其占总生物量的比例从46.89%升至65.60%,6月份以后地下部分生物量所占比例从34.40%升至53.11%。(2)地被石竹叶片净光合速率(Pn)日变化在春季和秋季呈单峰曲线型,而在夏季表现为双峰曲线,且具有典型的光合"午睡"现象。(3)影响光合变化的主要决定生理生态因子:春季为蒸腾速率和气温,夏季为气孔导度和大气CO2摩尔分数,秋季为胞间CO2摩尔分数和光合有效辐射;限制地被石竹Pn日变化生理生态因子:春季为胞间CO2摩尔分数和光合有效辐射,夏季为蒸腾速率和空气相对湿度,秋季为气孔导度和气温。(4)地被石竹具有较高水平的光补偿点(56.94μmol·m-2·s-1)和光饱和点(780.07μmol·m-2·s-1),应属于喜光植物。     

10个秋菊品种的光合特性及净光合速率与部分生理生态因子的相关性分析

用CIRAS-2便携式光合测定系统测定了9月至10月10个秋菊[Dendranthema morifolium (Ramat.) Tvzel.]品种叶片的光合特征参数;在此基础上,对叶片光响应参数和CO2响应参数以及部分光合特征参数的日变化进行了比较分析;此外,还对净光合速率(Pn)与部分生理生态因子的相关性进行了分析.结果表明:10个秋菊品种的光补偿点(LCP)为92.83～167.37 μmol·m-2·s-1,光饱和点(LSP)为962.51～1 077.53 μmol·m-2·s-1,说明它们均为喜光植物;10个秋菊品种的CO2饱和点为1 060.46 ～1 485.48μmol·mol-1,CO2补偿点为77.62 ～ 133.16μmo1·mol-1,远大于一般的C3植物;各品种Pn的日变化呈典型的双峰型曲线,首峰(11～19μmol·m-2·s-1)出现在10:00左右,次峰出现在16:00左右,有明显的“午休”现象.相关分析结果表明:10个品种的Pn与气孔导度呈极显著正相关,与蒸腾速率呈显著或极显著正相关(品种‘关东新侠’、‘云龙凤舞’和‘日本黄’除外),与胞间CO2浓度呈显著或极显著负相关,与光合有效辐射强度和大气温度呈不显著正相关,与大气相对湿度和大气CO2浓度呈不显著负相关.早花品种‘太平的小鼓’和‘铜雀春深’具有较高的LSP以及较低的LCP和表观量子效率(AQY),对光照强度的适应范围较大,可栽培在光照较强的环境中;品种‘早粉盘’和‘檀香狮子’具有较高的LCP、AQY和LSP,对强光的利用能力较强;晚花品种‘关东新侠’、‘绿牡丹’和‘星光灿烂’具有较高的LCP和AQY以及较低的LSP,具有一定的耐阴能力,可种植在光照较弱的环境中.     

苎麻光合生理生态特性研究

以大田栽培的苎麻植株为材料,用TPS-2便携式光合作用测定系统测定自然条件下生长的苎麻叶片的光合气体交换参数,以及光响应曲线和CO2响应曲线,并通过回归和相关法分析探讨净光合速率与主要生理、生态因子间的关系.结果表明:(1)苎麻叶片的净光合速率(Pn)日变化曲线呈现双峰型,2个光合峰高度接近,其净光合速率具有典型的午休"现象;蒸腾速率(Tr)日变化曲线呈现单峰型,其走势与气孔导度(Gs)日变化一致.(2)苎麻叶片光合作用的光饱和点(LSP)为1 568.5μmol?m-2?s-1,光补偿点(LCP)为54.18μmol?m-2?s-1,表观量子效率(AQY)为0.025 8 mol?mol-1;而其CO2补偿点(CCP)、饱和点(CSP)和羧化效率(CE)分别为49.25、1 746.9μmol?mol-1和0.045;因此,苎麻属于喜光性阳生植物,且对强光有一定的耐受能力.(3)苎麻叶片Pn日变化的主要限制因子是胞间CO2浓度(Ci),主要决定生理因子是气孔导度(Gs).     

天山西部野杏光合作用日变化特征与其生理生态因子的关系

在新疆天山西部伊犁野果林资源发展研究中心的野杏林选定野生成年杏树为样株,用Li-6400光合仪测定晴天和阴天两种天气状况下野杏的光合生理生态特性,并通过相关分析、通径分析、回归分析探讨其净光合速率与生理生态因子的关系。结果显示:(1)野杏的最大净光合速率(Pnmax)和光饱和点(LSP)分别为12.63和1 389.44μmol.m-2.s-1,属喜光的阳生树种。(2)晴天和多云天气下野杏的净光合速率(Pn)日变化最大值和日均值之间差异不显著,晴天Pn日变化为单峰型,而多云为双峰型,具典型的"午休"现象,而且是由非气孔限制因素造成,与叶温(Tl)的降低有关。(3)野杏气孔导度(Gs)与Pn和蒸腾速率(Tr)呈显著正相关;随着其Tl的增加,晴天Pn、Gs和Tr为单峰形;多云Pn和Tr呈线性增加,而Gs呈线性降低;Tl增加超过最适值后Gs的降低是晴天野杏产生严重光抑制的重要原因;气孔的快速关闭降低了Tr,造成Tl增加和Pn降低,在最大程度上控制了水分丢失。(4)晴天和多云天气下影响野杏叶片Pn日变化主导生理因子均为Gs,主要限制因子为胞间CO2浓度(Ci);主导生态因子为空气相对湿度(RH),限制因子为气温(Ta)。研究表明,野杏能够适应高光强环境条件,这是野杏主要分布在较为干旱阳坡上的重要原因之一;多云天气条件对野杏进行光合作用的抑制程度较弱,这为野杏种群天然更新环境条件的人工调节提供一定的理论依据。     

不同生育期榆树净光合速率对生态因子和生理因子的响应

利用Li-6400便携式光合作用系统,观测了内蒙古浑善达克沙地榆树(Ulmus pumila)的净光合速率(Pn)、上表皮气孔导度(Gs-u)、下表皮气孔导度(Gs-l)等生理因子及大气温度(Ta)、光合有效辐射(PAR)、大气二氧化碳浓度(Ca)和空气相对湿度(RH)等生态因子,应用相关分析、通径分析、决策系数分析及灰色关联分析,系统的研究了榆树Pn在不同生育期的日变化特征及其与生态因子和生理因子间的关系,为深入揭示其生理特征及浑善达克沙地榆树规范化种植提供理论依据。研究表明:1榆树Pn日变化在各生育期均呈双峰型曲线,表现出不同程度的光合"午休"。2榆树Pn在各生育期大小顺序为8月7月9月,其值分别为8.18、7.92μmol CO2m-2s-1和6.52μmol CO2m-2s-1。37、8、9月份PAR、Gs-u与榆树Pn呈显著正相关,且PAR的直接作用和决策系数均最大,Gs-u的直接作用大于其他因子的间接作用,且决策系数仅次于PAR,其他因子在各生育期也表现出对榆树Pn不同程度的影响。4不同生育期榆树对各生态因子和生理因子的响应有所不同,7月份Ta为Pn主要限制变量,8月份RH为Pn主要限制变量,9月份各因子均起增进作用。5不同生育期榆树Pn的变化主要受PAR和Gs-u的影响,但不存在简单的线性相关关系,是所有因子综合影响的结果。     

祁连圆柏光合作用日变化特征及其与生理生态因子的关系

以吐鲁沟国家森林公园内百年左右树龄的祁连圆柏为对象,采用Li-6400光合作用测定系统,在自然环境条件下测定了其生长季内各月份生理生态因子和净光合速率的日变化,探讨祁连圆柏生理生态特征以及与其生理生态因子间的关系.结果表明,在整个生长季内,祁连圆柏的净光合速率日变化为双峰型曲线,其在10:00和16:00达到峰值,于14:00达到最小值,光合作用存在明显的午休现象",而月份之间的净光合速率表现为8月>5月>6月>7月.祁连圆柏的气孔限制值与净光合速率有相似的日进程,呈现出M"型的双峰曲线,分别在10:00和16:00达到峰值,而胞间CO2浓度日变化趋势与气孔限制值相反,表现出W"型双峰曲线.水分利用效率与净光合速率有相同的日变化趋势,其在整个生长季内表现为5月>8月>7月>6月.在整个生长季内,影响祁连圆柏光合变化的主要决定生理生态因子是胞间CO2浓度和气温,限制生理生态因子是气孔导度和光合有效辐射强度.     

美国黑核桃实生苗单叶片光合作用生理生态模型的建立与验证

在对叶片光合过程机理分析的基础上,结合数学分析方法,建立了模拟美国黑核桃单叶片光合作用的机理模型,该模型包含了叶片光合作用的限速的生化过程和气孔调节因素,对光合作用一气孔导度的耦合模型进行了简化,使之既便于应用,又能较准确地反映田间条件下的情况,并就光合作用对环境因子(太阳辐射、温度及CO2浓度等）变化的响应特征及响应的合理性进行了分析,使用整个生长季实测的叶片生理数据及生态环境数据对所建模型进行了验证,结果表明,模型可以较准确地模拟田间美国黑核桃叶片的光合速率;确定了美国东部黑核桃、北加州黑核桃等两种黑核桃单叶片光合作用与环境因子互作的数量美系。     

茶树叶片净光合速率对生态因子的响应

试验以铁观音品种为材料 ,研究盆栽茶树叶片净光合速率对生态因子的响应。结果表明 :茶树叶片净光合速率 ( Pn)随着光合有效辐射 ( PAR)增加而迅速升高。成龄叶片光补偿点和光饱和点分别在 50～ 1 1 0 μmol/m2· s和 1 80 0～2 0 0 0 μmol/m2· s左右 ,光补偿点和光饱和点随叶龄、环境温度不同而异。茶树叶片净光合速率对叶温的响应曲线类似抛物线型 ,环境温度为 2 4℃和 2 7℃时光合最适温度分别为 2 7± 2℃和 3 0± 2℃。光合最适温度也随叶龄不同而不同。当空气 CO2 浓度在 2 90～ 3 60μl/L时 ,茶树叶片净光合速率 ( Pn)随空气 CO2 浓度提高而提高 ,但当浓度高于 3 70μl/L或低于2 80μl/L时 ,Pn的增大或减小都很急剧 ,CO2 补偿点在 2 83μl/L左右。茶树叶片净光合速率 ( Pn)随着土壤水势逐渐下降而下降 ,临时性萎蔫点在 -50 k Pa左右 ,永久性萎蔫点在 -62 k Pa左右 ,同时复胁迫茶树的抗旱性明显提高。     

Relationship between Photosynthesis and Plasmalemma Transport

Hansen, U.-P., Kolbowski, J. and Dau, H. 1987. Relationshipbetween photosynthesis and plasmalemma transport.—J. exp.Bot. 38: 1965–1981. The yield of chlorophyll-fluorescence (F), of oxygen evolution(PAS, photo-acoustic signal) and the light-induced changes ofplasmalemma potential (V) were measured in the presence of red(633 nm) background light with blue or far-red (720 nm) sinusoidallymodulated actinic light. The kinetic study based on curve-fittingof the measured frequency responses led to the following: theresponse of chlorophyll-fluorescence (F) to blue actinic lightcomprises four time-constants located at 2·7,50,400 and4000 s. Membrane potential (V) displays five time-constants:2· 50, 160±330, —1, 4000 s. These time-constantswere assigned to the reactions involved as follows: from thecomparison of the effects of blue and far-red actinic lightthe time-constants of 2·7 s and 400 s were related tothe plastoquinone pool and to the state-transition controller.The time-constant of 4000 s was not investigated. The complextime-constants of V are known to be related to the controllerof cytoplasmic pH from previous studies. The time-constant of50 s was common to V, F, and PAS. From the sign of the 50 scomponent in F and in PAS (q_E-component), the following modelof the light action on membrane transport was developed: theuptake of protons into the inner space of the thylakoids causesan alkalinization of the cytoplasm which slows down the plasmalemmaH₊-pump via a substrate effect. Key words: Chlorophyll-fluorescence, frequency responses, kinetic analysis, plasmalemma potential, photo-acoustic effect, proton flux, spinach, state-transitions, thylakoid membrane, time-constants     

河西走廊沙漠泡泡刺群体光合特征及其与环境因子的关系

以河西走廊沙漠典型的荒漠植物泡泡刺群落为材料,运用LI-8100土壤碳通量测定系统与改进的同化箱联合对其7月和8月中旬的群体光合作用进行了测定,分析群体光合速率与立地环境因子的关系,探讨泡泡刺群体对干旱荒漠环境的光合适应机制。结果表明,7月中旬泡泡刺的土壤呼吸速率和蒸发速率均高于8月中旬,而其同期群体光合速率和水分利用效率也显著高于8月中旬。两时期的光合有效辐射是影响泡泡刺群体光合速率的主要因子,于7、8月中旬对泡泡刺群体的光合速率起着直接作用;同时,实验地8月中旬的空气相对湿度也能通过与大气温度以及光合有效辐射的相互作用对泡泡刺群体的光合速率产生较大影响。在7月中旬高温强光环境下,泡泡刺的群体光合速率高于8月中旬,从而说明泡泡刺对高光强、高温的荒漠环境具有较好的适应性。     

Relationship between Photosynthesis and Chlorophyll Content during Leaf Senescence of Rice Seedlings

Photosynthetic oxygen evolution, chlorophyll contents and chlorophylla /b ratios of 3rd to 6th leaves of rice seedlings were measuredto examine whether or not inactivation of photosynthesis duringsenescence is related to loss of chlorophyll. Photosyntheticactivity decreased more rapidly than chlorophyll content duringleaf senescence; as a result, the lower the leaf position, thelower was the rate of oxygen evolution determined on the basisof chlorophyll. Chlorophyll ab ratio also decreased with advancingsenescence. Electrophoretic analysis revealed that the declinein chlorophyll ab ratio is due to more rapid degradation ofthe reaction center complexes than light-harvesting chlorophyllab proteins of photosystem II and that the photosystem I reactioncenter disappears in parallel with the inactivation of photosynthesis.A simple method was developed to estimate the amounts of chlorophylla associated with the reaction center complexes of the two photosystemsfrom the total chlorophyll contents and chlorophyll ab ratiosof leaves. Rates of oxygen evolution, determined on the basisof chlorophyll a bound to the reaction center complexes, remainedconstant throughout the course of senescence. Thus, inactivationof photosynthesis is closely related with loss of the reactioncenter complexes during leaf senescence of rice seedlings. Theresults suggest that loss of photosynthesis is mainly causedby loss of a functional unit of photosynthesis or by a decreasein the number of whole chloroplasts. (Received April 22, 1987; Accepted August 13, 1987)     

植物光诱导延迟荧光与光合作用的内在关联性研究

光合作用是地球上最重要的化学反应,植物内源性光诱导延迟荧光是光合作用原初过程中光系统Ⅱ作用中心P680处电荷分离效率的内在探针。本文从实验上证明了延迟荧光的产生与光合作用存在本质必然的联系。实验结果表明,延迟荧光激发谱与光合作用谱存在着明显的相似,延迟荧光强度随着激发光源光强的变化表现出类似的光抑制现象,以及在室温条件下延迟荧光强度与光合速率有着很好的相关性。为从植物光诱导延迟荧光技术来研究植物的光合作用提供了重要的实验证据。     

Relationship between Carbon and Nitrogen Metabolisms in Photosynthesis. The Role of Photooxidation Processes

¹⁴CO₂ uptake in leaves of wheat plants (Triticum aestivum L.) fertilized by urea or Ca(NO₃)₂ (25 mol m^-3) was investigated. The Warburg effect (inhibition of ¹⁴CO₂ uptake by oxygen) under 0.03 vol. % CO₂ concentration was observed only in non-fertilized plants. Under 0.03 vol. % CO₂, the Warburg antieffect (stimulation of ¹⁴CO₂ uptake by oxygen) was detected only in plants fertilized by Ca(NO₃)₂. Under saturating CO₂ concentration (0.30 vol. %), the Warburg antieffect was observed in all variants. Under limitation of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase activity (0.30 vol. % CO₂ + 1 vol. % O₂), the rate of synthesis of glycollate metabolism products decreased in control and urea-fertilized plants but was enhanced in nitrate-fed plants. Hence, there was an activation of glycollate formation via transketolase reaction in fertilized plants, and the products of nitrate reduction function were oxidants in nitrate-fertilized plants whereas the superoxide radical played this role in urea-fertilized plants.     

补充蓝光对设施栽培油桃光合性能及糖酸积累的影响

以设施曙光油桃(Prunus persica cv. ‘Shuguang’)为试材, 设置补充蓝光处理, 测定了生育期内5个关键时期叶片的光合性能相关参数及果实的糖酸组分, 并观察了叶片气孔的变化情况。结果表明: 补充蓝光后油桃叶片的净光合速率提高, 叶绿素a和b含量增加, 叶绿素a/b显著降低, 叶面积增大; 气孔开放提前并较早达到最大开度, 且关闭延迟。叶片中检测到的主要同化物为果糖、葡萄糖和山梨醇, 以山梨醇为主; 果实中则为果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖, 成熟期以蔗糖为主。补充蓝光处理的叶片中3种同化物积累较少, 而果实中总糖和蔗糖含量较高, 表明蓝光处理提高了光合同化物从叶片到果实的转运转化能力。草酸是叶片和果实中主要的有机酸, 补充蓝光处理的果实中有机酸含量显著降低, 糖酸与对照相比提高了30.5%。硬核期后是蓝光处理提高果实糖酸比的关键时期, 此时补充蓝光可改善设施油桃光合性能及果实品质, 这一技术措施有望应用到设施果树的栽培中。