植物光合CO2响应模型对光下(暗)呼吸速率拟合的探讨

运用LI-6400便携式光合作用系统测定了不同光强(2000、1500、1000和500 μmol·m^-2·s^-1)和两种O₂浓度(21%和2%的O₂)下冬小麦(Triticum aestivum)灌浆期旗叶的CO₂响应曲线, 比较了现有CO₂响应模型(生化模型、直角双曲线模型和直角双曲线修正模型)拟合给出光下(暗)呼吸与测量值之间的差异。结果显示, 直角双曲线修正模型所给出的光下呼吸速率拟合值与测量值最为接近。植物光合作用对大气CO₂响应(A/C_a)的拟合结果优于光合作用对胞间CO₂浓度(A/C_i)的拟合。然而, 所有模型基于A/C_a拟合的光下(暗)呼吸在整体上与测量值存在显著差异(p < 0.05), 推测与现有模型没有考虑CO₂浓度对光呼吸和光下暗呼吸速率的影响有关。对小麦的试验结果表明, CO₂浓度对光呼吸和光下暗呼吸均有显著影响: 随着CO₂浓度的增加(0-1400 μmol·mol^-1), 不同光强下的表观光呼吸变化范围分别为5.035-11.670、4.222-11.650、4.330-10.999和3.263-9.094 μmol CO_2·m^-2·s^-1; 光下暗呼吸的变化范围分别为0.491-2.987、0.457-2.955、0.545-3.139和0.448-3.139 μmol CO₂·m^-2·s^-1。回归分析发现, 表观光呼吸和光下暗呼吸与CO₂浓度之间均存在较好的相关性。然而, 将该回归关系整合到现有模型中, 是否会优化模型, 从而提高模型对相关光合参数估算的准确性尚有待于进一步研究。     

亚热带六种常见榕属植物日间呼吸特征

植物呼吸作用是生态系统碳循环的一个关键过程。陆地植被每年通过光合作用固定的碳有一半被呼吸作用释放,而释放的这部分又有大约一半来自叶片呼吸。植物不仅在夜晚进行呼吸作用(R_d, Dark respiration),白天也在呼吸,即日间呼吸(R_L, Light respiration)。有研究表明光照条件下植物叶片呼吸低于黑暗环境下叶片呼吸速率,通常受到的光照抑制程度为30%—40%左右。但在实际研究中,经常忽视植物叶片日间呼吸的光抑制,进而大幅高估生态系统呼吸,从而使得生态系统总初级生产力(Gross primary productivity, GPP)被高估,因此有必要对植物的日间呼吸特性进行研究。以中国南方亚热带六种常见榕属植物(垂叶榕、高山榕、黄金榕、菩提树、细叶榕、小叶榕)为研究对象,测量其叶片的日间呼吸速率(R_L, Kok方法)、暗呼吸速率(R_d)、比叶重(LMA)、叶片氮含量(N)、磷含量(P)、最大光合速率(A)、1800及80μmol m^-2 s^-1     

青海高原及上海平原地区植物叶片光合作用的光抑制

用便携式ＡＤＣ光合气体分析系统和便携式ＣＦ－１０００荧光仪对青海和上海的同一植物和不同植物叶片光合作用的光抑制进行了测定。结果表明,两地在晴天强光下,中午植物叶片光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）的光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）和表观光合量子效率（ＡＱＹ）的日变化比早晨低;上海测定ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ和ＡＱＹ的日变化比青海的下降幅度大。ＡＱＹ的日变化曲线比ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ低,ＡＱＹ降低的幅度比ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ大。两地植物均有不同程度的光合作用光抑制,且上海比青海的大     

突变体在植物光破坏防御研究中的应用

用突变体研究植物的光破坏防御机制是一种有效的方法，与传统方法相比，具有专一性强、副效应少、直接在基因水平上起作用、可信度高等优点。本文简要介绍了突变体的获得、筛选、鉴定，并总结了几类与光破坏防御有关的突变体。     

四种作物光下暗呼吸速率降低的原因

以C₃作物(小麦, Triticum aestivum和大豆, Glycine max)和C₄作物(玉米, Zea mays和千穗谷, Amaranthus hypochondriacus)为例, 探讨了其光下暗呼吸速率降低的原因。结果表明, 2% O₂条件下, CO₂浓度为0时, 叶室CO₂浓度维持在0左右, 而胞间CO₂浓度(C_i)显著高于叶室CO₂浓度。分析认为这是由于此时植物的暗呼吸仍在正常进行。因此, 该测量条件下的表观光合速率应为CO₂浓度为0时的光下暗呼吸速率(R_d)。CO₂浓度为0时, 不同光强下的R_d均随光强的升高而降低, 且在低光强(50 μmol·m^-2·s^-1)和高光强(2000 μmol·m^-2·s^-1)之间存在显著差异, 说明光强对R_d具有较大影响。在2% O₂条件下, 经饱和光强充分活化而断光后, 以上4种作物叶片的暗呼吸速率(R_n)均随着时间的推移而下降, 说明光强并未抑制暗呼吸速率。试验结果表明, R_d的降低是由于CO₂被重新回收利用所导致, CO₂回收利用率随光强的升高而增大, 从低光强(50 μmol·m^-2·s^-1)到高光强(2000 μmol·m^-2·s^-1), 小麦、大豆、玉米和千穗谷的回收利用率范围变动分别为22.65%-52.91%、22.40%-55.31%、54.24%-87.59%和72.43%-90.07%。     

植物光胁迫研究中的几个问题

结合作者的研究工作简要讨论了植物光胁迫研究中关于光合作用的光抑制、光合机构的光破坏和光破坏防御等几个问题.     

一氧化氮在光延缓小麦叶片衰老中的作用

以小麦(Triticum aestivum L.)离体叶片为材料,采用药理学实验和激光扫描共聚焦显微镜技术,对内源一氧化氮(NO)在光延缓离体小麦叶片衰老过程中的作用进行了研究.结果显示:光照处理的同时添加NO清除剂血红蛋白(Hb)或硝酸还原酶抑制剂钨酸钠(Na2WO4)后,光抑制离体小麦叶片叶绿素和可溶性蛋白含量降低及丙二醛累积的效应均显著减弱;光照处理下小麦叶片硝酸还原酶活性和内源NO水平均明显高于黑暗条件下,而Na2WO4处理不仅能抑制光诱导的硝酸还原酶活性提高,还与Hb处理一样能显著降低光下叶片内源NO水平.结果表明,硝酸还原酶途径来源的NO参与了光抑制离体小麦叶片衰老的过程.     

田间棉花叶片光合效率中午降低的原因

田间棉花叶片在受到中午强光或模拟的中午强光照射约３ｈ以后,光合效率和光系统Ⅱ的光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）下降,光呼吸速率增加,并且普通空气条件下测定的光合效率的降低幅度总是大于Ｆｖ／Ｆｍ的降低幅度。然而,若抑制叶片的光呼吸,强光引起的叶片光合效率的降低幅度与Ｆｖ／Ｆｍ的基本一致。这些结果说明,光合作用的光抑制和光呼吸的增强是棉花叶片光合效率中午降低的两个基本原因。     

An Approach to a Function of Photorespiration in C3 Plants

Intact attached leaves of wheat were illuminated at 2000 μmol m-2·s-1 in CO2-free gas for 3 hours, inhibition percentage of photosynthesis in these leaves by illumination was related lo oxygen concentration in the gas. (1) The damage to the leaves became less gradually when oxygen concentration rose from 0 to 10%. (2) Almost no damage occurred between 10%–50% O2. (3) The damage appeared again when oxygen concentration exceeded 50%. The duration of CO2 outburst of wheat leaves in CO2-free gas containing 8%–11% O2 was 0nly about 15–30 min. However, no photoinhibition could be observed under this condition. Oxygen also could prevent isolated chloroplasts from the damage by strong light. No matter what concentration of oxygen in CO2-free gas was during photoinhibition treatment, the photodamaged site was always in PSⅡ. It is concluded from the results that the way in which photoinhibition was alleviated by oxygen seems not only to be photorespiration, but also the other unknown mechanisms waich may play more important part in it.     

光合能量代谢对C_3植物光呼吸的调节作用

C_3植物光呼吸与光合作用关系受光合能量代谢状况的调节。在外界无CO_2和照光条件下,贮藏性光合产物经某种转化途径能“回迁”光合与光呼吸碳循环并显著地受到光合能量代谢的影响。在无CO_2或低CO_2浓度、高光强条件下,此碳素“回迁”过程对协调光合能量代谢与光合碳素代谢平衡,可能起重要作用。     

C_3和C_4植物的水分利用效率

对C3植物黄豆（Glycinemax）和C4植物玉米（Zeamays）的光合、蒸腾以及水分利用效率（WUE）进行了比较研究。结果表明,玉米WUE水平约为黄豆的2倍,这与两种植物的光合速率水平相一致,说明植物叶片的WUE主要决定于其光合速率大小。通过环境条件对两种植物的影响分析可知,玉米WUE在0-1000μmol·m-2·s-1光强范围内与光合有效辐射（PAR）呈线形关系,最适温度为29℃左右;黄豆WUE在0-　1200mol·m-2·s-1光强范围内与PAR呈线形关系,最适温度为32℃左右。     

PROTOPLAST FUSION: A NOVEL APPROACH TO ORGANELLE GENETICS IN HIGHER PLANTS

In the majority of higher plants there is maternal inheritance of cytoplasmic organelles and, as a consequence, there are few opportunities for the study of the effects on plant phenotype of having cytoplasm initially containing organelles of both parents. Now the availability of somatic plant protoplasts, which can be fused together and suitably cultured to produce somatic hybrid plants, is enabling the effects of such hybrid cytoplasms to be investigated in higher plants exhibiting maternal inheritance. A very wide range of cytoplasmic genetic diversity, including mitochondrial and chloroplast recombinants, can be produced by such somatic hybridizations, and a theoretical model is presented to show the origins of this wide range of cytoplasmic diversity. Cybrids produced by such protoplast fusions have been shown to be of importance in plant breeding especially in relation to transfer of cytoplasmic male sterility and herbicide resistance. Protoplast fusion, including the fusion of gametic and somatic protoplasts, is also enabling the study of the inheritance of cytoplasmic controlled traits in higher plants.     

栽培植物的分子生态学研究概况

在全球变化的压力下和人类对自然生态系统的过分干扰下 ,许多物种面临灭绝或严重基因流失的威胁。直接或间接为人类提供食物 ,与人类紧密联系 ,人类赖以生存的栽培植物及其野生种只有几千种 ,它们也同样面临着遗传资源丢失的严重问题。如果这些问题不能引起重视 ,即使现存的物种多样性具有巨大的满足人类需要的潜力 ,人类未来也将难以预料。这一严峻的事实已引起全球性的重视 ,植物遗传资源的研究与保护已经提上了议事日程。由 IBPGR和 IUCN- WWF合作 ,Hoyt起草出版的《作物野生亲缘种的保护》为世界农作物遗传资源保护提供了行动指南…     

青海高原主要C3植物的光合作用

青海高原主要 C_3植物叶片的净光合速率(Pn)日变化是随着自然条件下的日照和气温的变化而变化,呈典型的单峰曲线,无或有轻微的中午降低现象。表观量子需要量(AQR)在晴天的上午和下午基本不变,一天中不曾出现显著的光抑制现象。然而,在土壤严重缺水和气温超过30℃以上时,青海高原主要 C_3植物净光合速率的日变化仍呈双峰曲线。在一般情况下,青海高原主要 C_3植物的光补偿点和暗呼吸速率较低。光饱和点和表观量子需要量较高。因而,表观光合量子效率(_i=1/AQR)较低,这与青藏高原高海拔地区的低气压有关。     

床板珊瑚形珊瑚自动鉴定方法

根据床板珊瑚形珊瑚的系统分类特点，自动鉴定程序从高级分类单位开始，逐步向较低级别进行，直至将标本鉴定到种。在仔细分析研究属以上级别分类单位鉴定特征性质的基础上，首次提出了归属度的概念，通过归属度计算判定被鉴定标本的归属；在对每一属的各个种进行数值分类的基础上，利用相似性系数对被鉴定标本进行统计识别，将标本鉴定到种。