C_4植物玉米叶片光合效率的日变化

在没有水分、温度和营养等环境胁迫的田间条件下,晴天C_4植物玉米叶片光合效率的日变化方式明显地不同于许多C_3植物,即中午光合效率不降低,而是略有提高。日间玉米叶片的光合效率大体上随着光量子通量密度的变化而变化。从上午8时至下午14时用纱布遮荫6h,叶片的光合效率下降。用强光预照光可以提高在温度、水分和CO_2浓度恒定条件下离体叶片的光合效率。另外,即使在全日光强下玉米叶片的净光合速率也不饱和。这些表明,晴天中午玉米叶片光合效率的提高依赖于强光。用强光预照光引起玉米叶片叶绿素荧光参数F_v/F_m的轻微下降,表明强光引起的光合效率提高不是由于光系统Ⅱ光化学效率的改善。     

C3与C4植物的环境调控

环境条件决定着不同光合类型植物的地理分布范围和区域 ,一般来说 ,C4 植物分布于高温、强光的环境而 C3植物分布于阴凉、湿润的环境 ,且 C4 比 C3植物光合速率高。但环境条件影响着不同光合类型植物的光合潜能的发挥 ,C4 植物在高温、强光、干旱条件下所表现出来的优势在其它环境条件下未必就显现出来。环境条件甚至可以引起 C3、C4 光合途径间的相互转化 ,这使得目前几种鉴别植物光合类型的方法出现不一致的结果。因此 ,在判断植物的光合类型时 ,要注意多种手段的综合利用 ,同时注意植物所处环境条件的影响。     

强光下SO2-3和HCO-3对盐藻叶绿素荧光的影响

强光下用低浓度ＳＯ＾２－３处理盐藻１ｈ,其Ｆｖ／Ｆｍ ｑＮ,ｑｐ和ΦＰＳⅡ都较暗对照高,随着ＳＯ６２－３浓度的提高,Ｆｖ／Ｆｍ,ｑＮ,ｑｐ和ΦＰＳⅡ下降。２０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＨＣＯ＾－３可减缓这种下降趋势。     

中国东北草原植物中的C3和C4光合作用途径

以光合作用关键羧化酶ＰＥＰＣ和ＲｕＢＰＣ活性化,并且参照叶片ＣＯ补偿浓度,δ＾１３Ｃ值和叶片解剖结构特点来鉴定东北草原区２３３种植物的Ｃ３,或Ｃ４光全作用途径,这些植物隶属于１４４属７３科,其中１３７种为首次鉴定。８９种具有Ｃ４光合作用途径,隶属于５５属１７科;１４４种人有Ｃ３光俣作用途径;隶属于９４属２８在多数Ｃ４种分布在禾本科、莎草科、苋科和藜科。苋属、地肤属、狗昌属和虎尾草属中的均为Ｃ４植物     

C3、C4和CAM途径的生态学意义

本文通过C_3,C_4和CAM植物在不同环境中的分布,从3个方面阐述了这3种碳同化途径在利用环境资源时的生态学意义——资源分隔: 1.光合途径的空间分异:(1)不同光合类型植物的气候带(水平和垂直带)和地理区域分布;(2)不同光合类型植物在微环境中的分布。 2.光合途径的时间分异。 3.光合途径在资源分隔中的重叠。     

蒙古栎和紫椴幼苗对光环境转变的光合作用响应

比较研究了从温室5%光强转到10%、30%和100%光强处理下,蒙古栎（Quercus mongolica）和紫椴（Tilia amurensis）幼苗的光合能力和叶绿素荧光的响应,揭示了两个树种对光环境变化的不同适应情况及其光保护机制。结果表明,光强转换后两种幼苗都发生了严重光抑制,蒙古栎幼苗的最大光化学效率（F_v/F_m）在光强转变后第3天降到最低（0.52）,紫椴幼苗在光强转变后第1天就降到了最低（0.67）,蒙古栎降低幅度明显高于紫椴。之后随着光适应时间的延长逐渐恢复到原有水平,说明短时期的光抑制没有对两种幼苗的光合机构造成光损伤;从不同光照条件来看,无论是最大净光合速率（P_max）,还是实际光化学效率（ФPSⅡ）,2种幼苗均为30%光强下的值高于10%和100%光强,说明过低或过高的光强都不利于幼苗的生长发育,只有适当的中光才利于幼苗的生长发育;与30%光强相比,蒙古栎幼苗100%光强下P_max、F_v/F_m、ФPSⅡ、NPQ的变化幅度远大于紫椴幼苗,表明高光强对蒙古栎幼苗的影响要大于紫椴;100%光强下,2种幼苗均通过大量增加非光化学淬灭（NPQ）、类胡萝卜素和叶绿素之比（Car/Chl）耗散过剩光能,降低单位鲜重叶绿素含量（Chl）以减少光能吸收,避免了光合机构光破坏。     

C3和C4植物寄主对华北地区棉铃虫越冬代和第一代的影响

确定华北越冬代棉铃虫虫源及其对第一代棉铃虫种群的影响是制定棉铃虫防治策略的基础。以越冬代棉铃虫蛾翅的稳定同位素δ¹³C为天然标记直接判定这些成虫的幼虫期寄主类型,并将雌虫接到春小麦植株上,调查其产卵、孵化、幼虫发育至化蛹、羽化等特征。结果表明,越冬代来自C₃植物(主要为棉花)的成虫个体数量占全部越冬羽化种群的53.1%,所产生的下一代老熟幼虫也较C₄来源的多(55.1%);雌蛾受精率都比较高;卵孵化率较高(52.9%>41.6%);幼虫发育在低龄阶段较比后者快,存活率低,但在高龄幼虫阶段相对后者慢,存活率高;与C₄植物(主要玉米)的来源个体后代的幼虫发育总历期接近,总存活率也相近。显示寄主植物小麦提供的营养条件在第一代棉铃虫的幼虫发育中具有决定性意义,即小麦只在特定阶段才适合幼虫的发育;而且不论是C₃还是C₄寄主来源的越冬代棉铃虫已经适应了这一限制。有效地评价了玉米和棉花等寄主植物对华北地区越冬代和次年第一代棉铃虫的影响,对于分析越冬代棉铃虫的虫源性质和第一代棉铃虫的防治及Bt抗性的治理有重要参考价值。     

白首乌光合日变化的研究

白首乌叶片光合日变化曲线呈明显双峰型,峰值分别出现在上午9：00～10：00时和下午3：00时左右。在高光强下中午有明显“午休”现象。叶绿素荧光参数Fv／Fm和φPSⅡ在晴天中午明显降低,说明田问白首乌叶片在晴天中午经常发生光抑制,高光强和高温是发生光抑制的主要原因。     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

迁地保护的4种龙脑香冠层叶光合速率和叶绿素荧光参数的日变化

龙脑香科植物是东南亚热带雨林冠层的优势树种,在生态和经济上具有重要地位,而我国西南地区被认为是龙脑香科植物分布的最北端。该文于2004年雨季测定了西双版纳热带植物园迁地保护区内引种的4种国产龙脑香科植物:望天树(Parashorea chinensis)、云南龙脑香(Dipterocarpus retusus)、版纳青梅(Vatica xishuangbannaensis)和海南坡垒(Hopea hainanensis)冠层叶片的光响应曲线、光合速率的日进程、叶绿素荧光参数、叶绿素含量及叶片平均面积、气孔保卫细胞长度和分布状况等。结果表明,4种植物的最大光合速率(P_max)(7.5~18.1 μmol·m ^-2·s^-1,用单位叶面积表示;89.1~150.8 nmol·g^-1 DW·s^-1,用单位干重表示)、暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(LSP)、光饱和点(LCP)、表观量子效率和叶片特征差异显著。在正午时4个树种均出现光合作用显著降低的现象,其中海南坡垒光合速率下降最少。虽然高的叶片温度对光合作用有一定的影响,但正午光合作用的下降主要是由于正午高的叶片-空气的水蒸气压力差(LAVPD)引起的气孔关闭造成的。4个树种正午的光系统Ⅱ线性电子传递的量子效率Φ_PSⅡ显著降低,表明遭受了强烈的光抑制。云南龙脑香、版纳青梅和海南坡垒的非光化学猝灭系数(NPQ)在正午时升高的幅度最大,而望天树的NPQ上升较少,表明热耗散是前3个树种的主要光保护机制。中午前后望天树的表观电子传递速率(ETR)一直保持在很高的水平,但其光合速率显著降低,表明大量的电子被分配到光呼吸上,也说明望天树主要通过光呼吸来保护光合机构。     

玉米叶片细脉原生韧皮部筛分子的分化和超微结构 : 原生质体的变化

玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）叶片细脉原生韧皮部筛分子开始分化时,首先出现长的粗面内质网潴泡和增厚的细胞壁,随后在质体中出现其特征性的拟晶体内含物。随着分化的进行,长的粗面内质网潴泡转化为较短的形态,最后聚集成一些小的堆叠并失去其核糖体。细胞核发生退化,但常保持到成熟期的后期,此时的细胞核由双层核膜或某些部位仅由内核膜包被,内含电子致密的不定形染色质团块。随后双层核膜破裂而变得不连续。在细胞核开始退化时,核周腔局部膨大。有的膨大核周腔的外核膜破裂,并伴随邻近的部分细胞质解体。在核退化过程中,除内质网外,质体和线粒体的结构也发生变化,而核糖体、细胞质基质、液泡和高尔基体则解体消失。成熟原生韧皮部筛分子的原生质组分分布在细胞边缘,由质膜、线粒体、小的滑面内质网堆叠及具拟晶体的Ｐ型质体组成。随着邻近后生韧皮部筛分子分化的进行,成熟原生韧皮部筛分子的原生质组分逐渐退化,最后消失。     

中国C4植物的地理分布与生态学研究 Ⅰ.中国C4植物及其与气候环境的关系

通过调查记录了中国５３３种４０变种和３亚种具有Ｃ４光合作用的植物和８种Ｃ３～Ｃ４中间植物。它们隶属于１６０属２４科,其中４６属９７种、８变种和１亚种隶属于双子叶植物,１１４属４３６种、３２变种和２亚种隶属于单子叶植物。Ｃ４植物主要属于禾本科（９６属３２４种、３２变种和２亚种）,莎草科（１４属１０８种）,藜科（１３属３７种、７变种和１亚种）和苋科（３属１６种１亚种）。根据中国的温度气候（寒温带,冷温带,中温带,暖温带,亚热带和边缘热带）和大气水分状况（极干旱,干旱,半干旱,半湿润,季节性干旱和湿润）将中国除了南海诸岛以外的地理区域划为７个区和１２个亚区,并总结出中国Ｃ４种的地理与气候分布区。Ｃ４植物种数（尤其是禾本科和莎草科）随着大气温度与水分增高而增加。然而,藜科的Ｃ４植物种数随着大气温度与水分增高而减少。调查结果表明中国Ｃ４植物具有广阔的地理分布特点,在寒温带也有一定数量的分布。     

Photosynthetic traits in C3 and C4 grassland species in mesocosm and field environments

The North American tallgrass prairie is composed of a diverse mix of C₃ and C₄ plant species that are subject to multiple resource limitations. C₄ grasses dominate this ecosystem, purportedly due to greater photosynthetic capacity and resource-use efficiency associated with C₄ photosynthesis. We tested the hypothesis that intrinsic physiological differences between C₃ and C₄ species are consistent with C₄ grass dominance by comparing leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence variables for seven C₄ and C₃ herbaceous species (legumes and non-legumes) in two different settings: experimental mesocosms and natural grassland sites. In the mesocosms, C₄ grasses had higher photosynthetic rates, water potentials and water-use efficiency than the C₃ species. These differences were absent in the field, where photosynthetic rates declined similarly among non-leguminous species. Thus, intrinsic photosynthetic advantages for C₄ species measured in resource-rich mesocosms could not explain the dominance of C₄ species in the field. Instead, C₄ dominance in this ecosystem may depend more on the ability of the grasses to grow rapidly when resources are plentiful and to tolerate multiple limitations when resources are scarce.     

叶片涂施茉莉酸对玉米幼苗防御反应的时间和浓度效应

茉莉酸是环境胁迫下植物产生防御反应的重要信号物质, 但它发挥生理作用的时间和浓度效应以及该效应在叶片和根系中差异性并不清楚。该文以‘高油115’玉米(Zea mays)为材料, 采用4种浓度(1、2.5、5和10 mmol·L^-1)的外源茉莉酸溶液涂施玉米幼苗叶片, 在3~48 h的不同时间内跟踪测定叶片和根系中的直接防御物质(丁布(DIMBOA)和总酚)含量及其合成调控基因(Bx1、Bx9和PAL)、直接防御蛋白调控基因(PR-1、PR-2a和MPI)和间接防御物质挥发物调控基因(FPS和TPS)表达的动态变化。结果表明, 外源茉莉酸处理对玉米叶和根系的化学防御反应具有显著的时间和浓度效应。茉莉酸处理玉米叶片后3~6 h就能诱导叶片中Bx9和PAL基因的表达, 使得丁布和总酚的含量显著增加, 且与处理浓度有呈正比的趋势, 随后诱导作用逐渐减弱; 茉莉酸处理还能明显诱导叶片中PR-2a和MPI基因的表达, 诱导作用分别持续到24和48 h; 在处理后3~6 h内, 高浓度茉莉酸处理对挥发物调控基因FPS表达起诱导作用, 而低浓度茉莉酸则对TPS基因的表达起诱导作用。此外, 茉莉酸处理玉米叶片还能间接影响到根系的防御反应, 但大部分检测指标表明间接诱导作用主要出现在处理后期(24~48 h)。例如, 在处理后48 h, 茉莉酸能系统增加根系中直接防御物质丁布和总酚的含量, 增强根系中防御相关基因PR-2a、MPI、FPS和TPS的表达, 并有随茉莉酸处理浓度的增加而增强的趋势。可见, 外源茉莉酸叶片涂施玉米幼苗对根系的间接诱导作用不如对叶片的直接诱导作用强; 叶片启动防御反应的时间较根系早; 随着处理浓度的增加, 茉莉酸对叶片和根系中防御反应的诱导作用有增强的趋势。     

植物对增强UV-B辐射和SO2的响应(综述)

酸雨、温室效应和地球臭氧层的破坏是目前世界上最受关注的环境问题。由于臭氧层的破坏而导致的大气ＵＶ－Ｂ辐射的增加以及空气中ＳＯ２污染的加剧都会严重影响到植物和动物的生命活动。本文回顾和简述了近二十年来这两种环境胁迫因子对植物影响的研究概况。     

木本植物阳生和阴生叶片叶绿体O2和NO2-光还原作用

在有PCR和PCO环活性抑制剂甘油醛和光合磷酸化解偶联剂NH4Cl存在下,比较了生长于3种光环境的乔木黧蒴和灌木九节幼苗阳生和阴生叶片叶绿体的O2和NO2－光还原速率,全自动光下两种植物阳生叶片的叶绿体O2的光还原速率最高,占总光合电子传递活性的66％－68％,NO2－光还原速率也有类似趋势,占总电子传递的11％－15％左右。36％和16％自然光下阴生叶片O2和NO2－光还原速率及O2光还原电子传递的比较显著降低,但NO2－光还原电子传递的比例不受影响,与NO2－光还原相关的叶片NiR和NR活性及NiR/NR活性比也因叶片接受光强度大小而异,随光强减弱,黧蒴的NiR活性降低,九节的NR活性增高,但黧蒴的NR活性和九节的NiR活性变化未达差异显著性。