Responses of photosynthesis to NaCl in gametophytes of Acrostichum aureum

Gametophytes of Acrostichum aureum were cultured in 0.0 to 1.0% NaCl solutions or in NaCl‐free solution and then transferred to 1.0% NaCl solution. Photosynthetic light‐response curves, efficiency of the primary photochemical reaction, relative electron transport rate, and photochemical and non‐photochemical quenching at steady state were determined by photosynthetic O₂ evolution and in vivo chlorophyll fluorescence. Results obtained showed that the chlorophyll fluorescence parameters, F_v/F_m and F'_v/F'_m and αO₂ (the initial linear slope of the photosynthetic light‐response curve) increased in gametophytes grown in NaCl. Linear electron transport rate was stimulated by NaCl. Based on the chlorophyll content, light‐saturated photosynthesis in gametophytes grown in 0.2 to 0.7% NaCl increased slightly; it decreased in gametophytes grown in 1.0% NaCl. Photochemical quenching decreased in NaCl‐grown gametophytes at all photosynthetic photon flux density (PPFD) levels measured, but there was no increase in non‐photochemical quenching. The chlorophyll a/b ratio increased with increasing NaCl concentration in culture solutions. These results indicated that NaCl enhanced photochemical efficiency of photosystem II (PSII) and photosynthetic linear electron transport, thus resulting in the development of an excitation pressure in PSII. Such excitation pressure might act as a signal for photosynthetic acclimation to salt stress, thus allowing the gametophytes to grow in their natural habitats.     

遮荫对东北地区四种可食用蕨类植物生长和光合特征的影响

以东北4种蕨类植物——荚果蕨(Matteuccia struthiopteris(L.)Todaro)、猴腿蹄盖蕨(Athyrium multidentatum(Dol1.)Ching)、分株紫萁(Osmunda cinnamomea(L.)var.asiatica Fernald)和蕨(Pteridium aquilinum (L.) Kuhn var.latiusculum (Desy.) Underw.ex Heller)为研究材料,分析在35%、13%和8%全光照处理下4种蕨类植物的生长和光合特征.结果发现:随着遮荫程度的增加,4种蕨类植物的株高减小,比叶面积增加,叶片含水量增加.4种蕨类植物的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率随着遮荫程度的增加而降低,胞间CO2浓度呈上升趋势.在3种遮荫处理下4种蕨类植物的PSⅡ最大光化学效率在0.7~0.8;非光化学猝灭系数随着遮荫程度的增加而降低.4种蕨类植物的叶绿素含量,尤其是叶绿素b含量随着遮荫程度的增加而上升,但在8%全光照下蕨的叶绿素含量呈下降趋势.相比其他蕨类植物而言,蕨具有较高的比叶面积、净光合速率和量子产率,相对较低的非光化学猝灭系数和叶绿素a./b.结果表明,4种蕨类植物最适合在35%全光照下生长,虽然对较低光照条件具有一定的适应性,但生长受到一定的抑制;4种蕨类植物中,蕨具有较强的耐荫性.本研究为东北地区4种可食用蕨类植物的栽培管理及利用提供科学依据.     

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum (L.) to salinity and water stress

Tolerance of gametophytes of Acrostichum aureum to NaCl and dehydration was investigated under controlled conditions following the changes in chlorophyll fluorescence parameters (Fv/Fm, qP, qN). Salt tolerance was increased by growing gametophytes in low concentrations of NaCl. However, such treatment could not increase the tolerance of gametophytes to dehydration. Under water stress, a decrease in photochemical quenching (qP) was accompanied by an increase in non-photochemical quenching (qN). Under salt stress, qP also decreased, but qN did not change significantly in salt-hardened gametophytes. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Ultrastructural changes in gametophytes of Acrostichum aureum L. cultured in different sodium chloride concentrations

Gametophytes cultured in solutions containing 0.0 to 0.7 % NaCl exhibited no change in ultra structural organization of chloroplasts. In 1.0% NaCl-grown gametophytes, there were thinner granal stacks, relatively larger spaces between granal thylakoidal membranes and larger plastoglobuli in the chloroplasts. These changes were accompanied by a decrease in photosynthesis. Cup shape, horseshoe shape, ring shape, and amoeboid mitochondria were observed in gametophytes grown in 0.0 to 0.7% NaCl. Only round mitochondria were observed in the gametophytes grown in 1.0 % NaCl. Mitochondria seemed to be more resistant to salt stress compared to chloroplasts. There was no direct relationship between changes in respiration rate and changes in mitochondrial shape among gametophytes grown in different NaCl concentrations. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

不同光质对烟草叶片生长及光合作用的影响

通过对烟草植株覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,研究了光质对烟叶生长及光合作用的影响。结果表明,与白膜处理相比,红膜与蓝膜处理下的烟草叶片较厚,比叶面积较小,叶绿素a/b比值、净光合速率、可变荧光强度（Fv）和最大荧光强度（Fm）的比值Fv/Fm（PSⅡ最大光化学量子效率）、PSⅡ实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光饱和点和CO2饱和点均较高。黄膜处理下的叶片较白膜处理的更薄,净光合速率、Fv/Fm、ΦPSⅡ、光饱和点、CO2饱和点均较低。紫膜处理的叶片比叶面积比白膜处理的小,净光合速率和Fv/Fm比白膜的大。实验结果表明红光、蓝光和紫光促进了烟叶的生长,这种促进作用是与其高光合效率紧密相连的;而黄光对烟叶的生长有一定程度的抑制作用。     

延长光照时间对烟草叶片生长发育及光合特性的影响

以烤烟品种‘云烟87’为材料,采用夜间人工补光的方式,以自然光照时间为对照,设置增加1h、2h和3h光照3个处理,研究延长光照时间对烟草生长发育、叶绿素含量及光合作用、叶绿素荧光参数和光响应曲线的影响。结果表明:(1)与对照相比,延长光照时间2h处理下烟株叶长、叶宽、株高显著增加,1h、3h处理影响不显著。(2)延长光照处理显著降低比叶面积,提高叶片叶绿素a、b、叶绿素a+b、类胡萝卜素含量,但1h、3h处理的变化幅度小于2h处理。(3)延长光照时间1h和2h处理下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)显著升高,3h处理影响不大;延长光照处理显著提高了PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP),降低了非光化学淬灭系数(NPQ),其中2h处理影响幅度最大,但对初始荧光强度F0影响不显著;延长光照处理下烟草叶片的最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(Isat)均升高,但光补偿点(Ic)没有明显的变化。研究表明,适当延长光照时间有利于叶片生长发育和干物质积累,提高叶绿素含量,促进光合作用,缓解光抑制现象,充分利用光能,提高叶片光合同化效率。     

鸢尾(Iris L.)叶片取向与其光合特性及光抑制的关系

通过气体交换、叶绿素荧光、反射光谱等方法,研究了鸢尾叶片取向对植株光合特性及光抑制的影响.自然状态下,鸢尾的叶片不同取向影响植株对光能的截获;叶片净光合速率Pn与光合有效辐射PAR呈极显著相关;东西取向叶片的Pn要大于南北取向.南北取向的植株中叶片叶绿素(Chl a和Chl b),类胡萝卜素(Car)含量略高于东西取向.日进程中,各取向的叶片在一天中均没有发生明显的光抑制.相对于东西取向的植株,南北取向植株发生了明显的倾斜;在两种取向的植株中,叶片东侧和南侧的光化学反射指数(PRI)下调幅度较大;PRI的变化量(△PRI)大小依次为:东侧>南侧>西侧>北侧.鸢尾植株取向改变了叶片倾斜角度,两者共同导致光能截获减小;同时,叶片光能利用效率下调和叶黄素循环增强,这可能是不同取向植株均未发生严重光抑制的原因.     

铀对菠菜叶片光合作用影响的研究

为了进一步揭示铀对植物光合作用的影响机理,用不同浓度铀[0、20、50、100、150mg·kg-1]土培处理6叶期菠菜(Spinacia oleracea L.),分别于处理7、14、21、28d后分析铀对菠菜叶片光合色素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和生长指标的影响。结果显示:(1)低浓度铀(20、50mg·kg-1)显著促进菠菜叶片的叶绿素含量和净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)以及蒸腾速率(Tr)等光合气体交换参数;高浓度铀(100、150mg·kg-1)则表现出显著抑制作用,且处理浓度越高,处理时间越长,光合气体交换参数的下降幅度就越大,而胞间CO2浓度(Ci)却反而上升,说明导致Pn下降的主要原因是非气孔因素。(2)高浓度铀处理显著影响菠菜叶片的叶绿素荧光动力学参数,其中光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)均显著降低,而初始荧光(F0)显著升高。(3)菠菜幼苗的根长、株高、生物量均随着铀浓度的增加表现出先应激性上升后下降的动态变化。研究表明,低浓度铀可以显著增加菠菜叶绿素含量,有效改善叶片光合效率,促进幼苗的生长发育,而高浓度铀则会抑制菠菜叶片的光合作用,导致光合效率显著下降,显著抑制幼苗的生长发育。     

施肥对蓝莓植株生长、叶片叶绿素荧光特性和果实品质的影响

以蓝莓“美登”为试验材料,在我国大兴安岭地区研究了连续3年施肥对蓝莓植株生长、叶片叶绿素荧光参数以及果实品质的影响,为优化我国北方地区蓝莓人工栽培技术提供一些基础数据。结果表明：施肥处理可以明显促进蓝莓植株的生长,7.5 g/株施肥量对蓝莓株高和冠幅度的促进作用最明显,而不同施肥量对蓝莓枝条长度和粗度的影响差异不明显。施肥处理还明显促进了蓝莓叶片的实际光化学效率和电子传递速率,以及PSⅡ反应中心的开放程度,并且施肥处理下蓝莓叶片PSⅡ反应中心能量分配参数更倾向于光化学反应方向,与生长参数相似,施肥处理对蓝莓叶绿素荧光参数的影响也表现为7.5 g/株的施肥量作用效果最优。施肥处理还改变了蓝莓果实的品质,虽然不同处理下蓝莓果实的维生素C和花色素苷含量以及pH值没有发生明显的改变,但其总糖含量却明显增加,而总酸含量除10 g/株施肥处理外,均呈降低趋势,表现为糖酸比的增加,但与生长和叶绿素荧光参数的变化不同,以5 g/株的施肥量对蓝莓果实品质的提高更有利。因此,施肥虽然可以明显促进蓝莓植株的生长,改善其光合能力和果实品质,但控制施肥量时要综合考虑其生长和品质等因素。     

氮素指数施肥对杉木无性系苗生长及养分含量的影响

以1年生无性系杉木幼苗为材料,采用温室盆栽方法,设定对照、常规施肥和3个指数施肥共5个处理,施氮总量分别为每株0、0.5、0.5、1.0、2.0 g,施氮20次,间隔为10 d,施氮210 d后,测定杉木的苗高、地径、生物量、叶绿素荧光参数及养分含量.结果表明: 施肥显著促进了杉木无性系的苗高、地径和生物量的增长,以施氮量1.0 g·株^-1的指数施肥处理最佳,分别为59.0 cm、6.0 mm、52.99 g·株^-1;杉木无性系苗木叶绿素荧光参数特征均表现为指数施肥显著大于常规施肥,其中指数施肥的光化学淬灭系数、表观电子传递速率和PSⅡ的有效量子产量均随施氮总量的增加呈先增加后减小的趋势,在施氮量为1.0 g·株^-1时达到最佳,分别为0.89、35.79和0.71.杉木无性系苗木氮含量表现为叶>根>茎.与对照相比,常规施肥根、茎、叶的氮含量分别增加39.6%、16.6%和41.1%,指数施肥根、茎、叶的氮含量分别增加22.6%～81.4%、27.3%～152.6%和73.6%～135.5%.施氮量为1.0和2.0 g·株^-1的指数施肥处理杉木幼苗根、茎和叶氮含量均显著大于常规施肥,而不同器官磷含量和钾含量无显著差异.从苗木生长性状、叶绿素荧光参数特征、植株氮磷钾含量等综合考虑,在本试验条件下,施氮量为1.0 g·株^-1的指数施肥是杉木无系性苗木温室培育的适宜方法.     

铀对两种小球藻生长和光合作用的影响

为了探究铀对藻类生长及光合作用的影响,筛选新的基于光合作用的水体铀污染生态风险评价指标,本试验采用不同浓度铀（0、0.5、1、5、10、20mg U·L-1）分别处理普通小球藻(Cholorella vulgaris)和黄龙普通小球藻两种来自不同生境的微藻,在处理后的第3、5、7、10、14d进行相对生长速率、光合放氧速率、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数等指标的测定。结果表明：（1）0.5mg·L-1低浓度铀处理显著促进两种小球藻的生长和光合作用效率,表现为两种微藻的相对生长速率、光合放氧速率、光系统II最大光化学量子产量Fv/Fm、实际光化学量子产量Y（Ⅱ）、相对电子传递速率rETR等叶绿素荧光参数等指标均显著高于对照, 而5-20 mg·L-1高浓度铀处理则显著抑制两种小球藻的生长和光合作用;（2）黄龙普通小球藻比普通小球藻对铀处理更敏感,在1mg·L-1处理浓度下生长与光合作用就受到显著抑制,可以用来作为水体铀污染生物监测的指示生物;（3）回归分析表明,不同浓度铀处理下,叶绿素荧光参数Y(II)和rETR的响应速度快于相对生长速率、光合放氧速率、叶绿素含量和Fv/Fm等指标的变化,可以作为水体铀污染生态风险评价的敏感指标。     

暖温带落叶阔叶林辽东栎和五角枫生长和光合生理生态特征对模拟氮沉降的响应

暖温带落叶阔叶林在维护区域生态系统功能和平衡中起着重要的作用, 研究其在氮添加下的生长和生理生态响应, 有助于深入理解暖温带落叶阔叶林在全球氮沉降背景下的生长和变化规律。该研究通过在北京东灵山落叶阔叶林的模拟氮沉降控制实验, 以优势种辽东栎(Quercus wutaishanica)和伴生种五角枫(Acer pictum subsp. mono)为研究对象, 设置对照和氮添加2种处理, 每种处理4个重复, 对照样地不做处理; 氮添加样地施加尿素(CO(NH₂)₂), 总的氮添加量为100 kg·hm ^-2·a ^-1, 测定氮添加对其生长和光合生理生态特征的影响。结果显示: 氮添加显著提高了两个树种的净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量, 同时扩大了叶片光系统II反应中心电子传递体库, 增加了基于光合电子流驱动的初级受体醌(Q_A)被还原的周转次数。氮添加也增加了两个树种当年生枝条的长度和生物量, 同时在一定程度上提高了辽东栎种子的质量。辽东栎光合作用氮利用效率、枝条生物量对氮添加的响应程度明显超过五角枫。在未来氮沉降加剧的情景下, 东灵山暖温带落叶阔叶林优势种辽东栎的优势地位会进一步加强。     

钴在油菜中的积累分布及其对光合作用的影响

以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)幼苗为材料,分别采用不同浓度的钴(0、10、25、50、100mg.kg-1)土培处理7d,研究钴在油菜体内的分布规律及钴对叶片光合色素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:(1)油菜的根、茎、叶均可以吸收积累一定量的钴,油菜对钴的富集量与土壤中的钴含量呈显著正相关,不同器官对钴的积累量存在显著差异,表现为:根>茎>叶,且老叶>嫩叶。(2)土壤中钴浓度为10mg.kg-1时,油菜叶片的色素含量和净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等光合气体交换参数比对照均显著增加,此后随着钴浓度的增加各参数均显著下降,即钴对油菜光合作用的影响表现出低浓度促进高浓度显著抑制的效应。(3)叶绿素荧光分析表明,钴处理显著影响了油菜叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的结构和功能,高浓度钴处理显著抑制了PSⅡ反应中心的活性。     

乙草胺对葡萄叶片光合和叶绿素荧光特性及叶绿体结构的影响

以沙培1年生巨峰葡萄为材料,研究土施乙草胺对葡萄叶片光合、叶绿素荧光特性和叶绿体结构的影响.结果表明：喷施初期(处理后第13天),上部叶片净光合速率和气孔导度显著下降,PSII最大光化学效率和实际光化学效率显著低于对照,快速叶绿素荧光诱导动力学曲线中J点和K点荧光显著上升,性能指数PI_ABS显著下降,其PSII反应中心和放氧复合体受损伤程度显著高于中部叶片,但随着处理时间的延长,受损伤的程度减轻.在喷施后期(处理后第60天),上部叶片与中部叶片各指标之间的差距变小;下部叶片对除草剂的响应滞后,PSII反应中心和放氧复合体受到较大损伤,J点和K点荧光上升及PI_ABS下降的幅度高于中、上部叶片.乙草胺处理后第60天,葡萄叶片可溶性糖和淀粉含量增加,中、上部叶片色素含量显著下降,叶绿体膜受损,叶绿体变小,片层结构模糊或间隙增大.表明土施乙草胺可传导至葡萄地上部,导致叶片光合机构损伤、PSII活性下降和光合速率降低.     

施肥对银叶树幼苗生长及光合特性的影响

为探讨不同施肥水平对银叶树幼苗生长和光合作用的影响,该文以2年生实生幼苗为试验材料,设置对照CK(0 g·株-1)、N1(10 g·株-1)、N2(15 g·株-1)、N3(20 g·株-1)、N4(25 g·株-1)及N5(30 g·株-1)6个施肥水平的盆栽实验,经140 d施肥试验,研究了不同施肥水平下银叶树幼苗...     

干旱和盐胁迫对草地早熟禾草坪质量及其叶绿素荧光参数的影响

通过干旱、盐、盐 干旱3种胁迫处理对草地早熟禾草坪质量及叶绿素荧光参数的变化进行测定分析.结果显示,(1)与对照草地早熟禾草坪相比,3种处理均随胁迫时间的延长草坪质量持续下降,且叶片细胞膜完整性、净光合速率(Pn),光合色素含量以及叶片叶绿素荧光参数PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光能转换效率(Fv'/Fm')、PsⅡ反应中心非环式光合电子传递效率(фPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)均呈下降趋势,但不同胁迫处理的下降程度不同,总体表现为:干旱 盐胁迫>干旱胁迫>盐胁迫.(2)随着3种胁迫处理时间的延长,早熟禾叶片非光化学猝灭(NPQ)均有增加,但盐胁迫下变化不显著,而干旱和盐 干旱胁迫下变化显著.结果表明,0.3%的NaCl胁迫对早熟禾的草坪质量、叶片细胞膜完整性以及叶绿素荧光参数的影响较小,而干旱、特别是盐 干旱胁迫的影响较大.     

O3胁迫对冬小麦籽粒果皮光合能力及灌浆的影响

为揭示高浓度O3对冬小麦籽粒发育和干物质累积的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 n L/L)、不通风(5H,15—68 n L/L)、环境空气(NF,7—78 n L/L)、100n L/L O3(CF100,96—108 n L/L)和150n L/L O3(CF150,145—160n L/L)等5种O3熏蒸处理,测量了籽粒干物质累积、光合色素含量及果皮的叶绿素荧光特性(IMAGING-PAM)。结果显示,CF100和CF150处理显著降低了冬小麦籽粒的长度、最大宽度、最大厚度、10粒体积、穗粒数、灌浆持续时间和灌浆高峰结束前的平均灌浆速率,其千粒重在整个灌浆过程中均显著低于NF,收获时分别下降了10.7%和17.8%;CF100和CF150的光合色素含量在扬花后8—16d内显著高于其余3组(伴随着较强的光合能力),扬花16d后迅速下降18d后差异达到显著水平。穗粒重下降的主要原因是籽粒体积缩小、灌浆持续时间缩短和穗粒数下降;高浓度O3在灌浆前期延缓了冬小麦的生育进度,在灌浆后期使得植株迅速衰老,灌浆持续时间大幅缩短;籽粒果皮的最大光合能力在灌浆初期受到一定抑制,在灌浆中期表现出较好的适应性,在中后期由于籽粒衰老提前而迅速下降。高浓度O3条件下,果皮绿色层在籽粒干物质累积和营养物合成过程中发挥着更加重要的作用。     

Effects of long-term exposure to elevated UV-B radiation on the photosynthetic performance of five broad-leaved tree species

As part of an ongoing investigation into the effects of long-term UV-B radiation exposure on the growth and morphology of woody perennials, the gas exchange and photosynthesis of five common deciduous tree species were measured. All five tree species had been exposed to UV-B radiation for 5 years, in the field, at an enhancement level equivalent to an 18% ozone depletion. Measurements made during the fifth year of UV-B irradiation recorded reductions in light-saturated photosynthesis, transpiration and water use efficiencies. These changes were accompanied by marked reductions in individual leaf areas, stomatal density, stomatal conductance and carboxylation efficiency. There were no significant changes in the maximum variable fluorescence ratio, the quantum requirement of oxygen evolution, or light-saturated O₂ production. Analysis of the response of net carbon assimilation to changing intercellular CO₂ concentration (A/c_i response) demonstrated no significant change in stomatal limitation. Reductions in photosynthesis were consistent with decreased carboxylation efficiency. Although all five tree species were similarly affected by UV-B radiation treatment, the magnitude of the responses was species-specific. These findings demonstrate the need for more long-term experimentation and also suggest that changes in water use efficiency may be a significant factor in plants' responses to UV-B radiation. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

高温胁迫下苋菜的叶绿素荧光特性

为了探明高温胁迫对苋菜(Amaranthus tricolor L.)光合过程的影响,用不同温度(25、30、35、40、45℃)处理苋菜植株1h后,随即测定了其叶绿素荧光动力学参数和快速光响应曲线特征参数的变化.结果表明:40℃以上高温胁迫下,苋菜叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)下降;最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学淬灭系数(qP)也均有所下降;而初始荧光(F.)和非光化学淬灭系数(NPQ)在40℃以上高温胁迫下显著上升.叶绿素荧光快速光响应曲线测定结果表明,初始斜率α、最大相对电子传递速率ETRmax和半饱和光强Ik在40℃以上高温胁迫下有所下降.研究表明,40℃以上高温胁迫对苋菜的光能的吸收、转换、光合电子传递和强光耐受能力等均有一定的影响.