水分胁迫和温度对夏蜡梅叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响

夏蜡梅是浙江省特有的濒危单种属物种.本文研究了不同程度土壤水分胁迫和不同温度处理对2年生盆栽夏蜡梅光合作用的影响.结果表明:轻度和中度水分胁迫下夏蜡梅净光合速率分别下降至对照的92.3%和74.3%,净光合速率的降低主要由气孔限制引起;重度水分胁迫下,净光合速率仅为对照的44.4%,主要由非气孔限制引起.夏季夏蜡梅的光合适宜温度范围在20 ℃～28 ℃,39 ℃下其净光合速率、水分利用效率和最大光化学效率显著降低,暗呼吸速率和蒸腾速率显著升高.随着水分胁迫的加重及处理温度的升高,夏蜡梅光补偿点上升,光饱和点、表观量子效率和最大净光合速率下降.重度水分胁迫及高温是制约夏蜡梅生存的重要环境因子.     

转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用

用转PEPC基因水稻(Oryza sativa L. subsp.japonica Kitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能.通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环.将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率.测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用.叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据.     

转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用

用转PEPC基因水稻(OryzasativaL.subsp.japonicaKitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据。     

濒危植物夏蜡梅及其伴生植物的光合日进程

用LCA4型便携式全自动光合测定仪,在自然条件下,于7月下旬的晴朗天气测定了群落冠层和林下两种不同光环境下夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)的净光合速率（Pn）、胞间CO₂浓度(Ci)、呼吸速率（Rd）、气孔阻力（rs）的日进程,并与其伴生植物悬铃叶苎麻(Boehmeria platanifolia)、盐肤木(Rhus chinensis)、水马桑(Weigela japonica var. sinica)的光合日进程相比较。结果表明：夏蜡梅冠层的光合速率日进程呈“双峰”曲线,有明显的“午休”现象,经分析其“午休”的原因主要是由非气孔因素引起的;林下夏蜡梅则表现为“单峰”曲线,净光合速率较低,最大净光合速率不及冠层的1/2,相关分析结果表明其最重要的影响因子是光合有效辐射（p=0.001）;与其它伴生植物相比,夏蜡梅的日均光合速率、最大光合速率、水分利用效率和光合速率/呼吸速率都明显偏低,在群落竞争中处于不利地位。     

夏蜡梅属起源的探讨

本文对Nicely提出夏蜡梅属(Catycanthus L.)起源于北美洲美国东部后西向迁移到加利福尼亚和东亚的假设提出异议。无论从染色体资料还是形态性状的比较来看,夏蜡梅属可能以较原始的夏蜡梅(C.chinensis Cheng et S. Y.Chang)起源于东亚(中国)。     

夏蜡梅属的细胞地理学研究

本文首次报道西美蜡梅(Calycanthus occidentalis)的核型为K(2n)=22=20m(2SAT)+2sm,与美国蜡梅的变种光叶红(C.floridus var.oblongifolius)同属“2A”类型但较为原始,它们都比“1A”的夏蜡梅(C.chinensis)进化,三者由原始到进步的顺序可能为夏蜡梅—→西美蜡梅—→美国蜡梅(光叶红)。夏蜡梅属可能以较原始的夏蜡梅起源于东亚(中国),再东向迁移到北美洲(美国)形成西美蜡梅和美国蜡梅(光叶红)。     

小麦品种的耐肥性与光合作用

本试验以耐肥性不同的三个冬小麦品种为试材,研究了品种的耐肥性与光合作用的关系。结果表明,旗叶的光合速率顺序为: 泰山一号(中度耐肥)>济南13(高度耐肥)>昌乐5号(不耐肥)。光合速率的绝对值虽因不同年度间环境条件的不伺而有所变动,但品种间的差别则保持相对稳定。增施氮肥,能使昌乐5号的光合速率明显降低,而泰山—和济南13的光合速率则因增施氮肥受到显著的促进。     

浑善达克沙地不同光合途径植物叶片气体交换和水势特征(英文)

以生长于浑善达克沙地上的C3植物白榆(Ulmus pumila)、C4植物沙米(Agriophyllum pungens)和CAM植物钝叶瓦松(Orostachys malacophyllus)3种不同光合途径植物为材料,测定了它们生长期叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和水势,探讨它们对生长环境的生理响应特征.结果表明,白榆和沙米的净光合速率、气孔导度均高于钝叶瓦松,特别是在夏季高温(>40℃)和强光照(>2 100 μmol·m-2·s-1)条件下表现得更加明显.白榆和沙米的光合速率、叶片水势都发生了严重的午休现象,其白天光合速率的降低主要是由于气孔关闭造成的.钝叶瓦松的叶片水势在3种植物中最高,但是白天的光合速率很低;其Fv/Fm值在14:00最低,一天中此时光系统II受伤害最大;CAM物种瓦松的碳固定仅发生在夜间.研究发现,C3植物白榆和C4植物沙米比CAM植物钝叶瓦松对热和高光照有着更强的忍耐力,瓦松固定碳主要发生在生长最快的阶段;CAM植物瓦松为了能够在夏季强光和高温条件下生存,它必须进行高强度的呼吸,仅在早晨和夜间进行碳固定.     

不同增温处理对夏蜡梅光合特性和叶绿素荧光参数的影响

利用红外线辐射器(Electric radiant infrared heater)设置3个不同增温处理:(1)晚上增温2℃(18:00—翌日6:00);(2)白天增温2℃(6:00—18:00);(3)全天增温2℃;以不做增温处理作为对照,模拟气候变暖对夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)的光合特性和叶绿素荧光参数的影响。3个季节中,3种增温处理下的夏蜡梅净光合速率(Anet)和最大净光合速率(Amax)均高于对照。表明3种增温处理均可以提高夏蜡梅的光合作用能力。增温处理提高了气孔导度(Gs)、暗呼吸速率(Rd),降低了胞间CO2浓度(Ci)。3种增温处理中,夏蜡梅在3个生长季节的Anet和Amax均以白天增温最大,表明白天增温下夏蜡梅具有最高的光合作用能力。白天增温处理下的表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)显著高于全天增温、晚上增温以及对照。白天增温和晚上增温使夏蜡梅的相对叶绿素含量显著增加,且白天增温叶绿素相对含量显著高于晚上增温、全天增温及对照。白天增温、晚上增温与全天增温处理下的夏蜡梅的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均显著低于对照,在12:00和14:00时,三者之间存在显著性差异,以白天增温最高,晚上增温次之,全天增温最低。总之,3种增温处理夏蜡梅的光合能力总体上均有不同程度的增强,且在白天增温处理下,夏蜡梅的Anet、Amax值最高,表明白天增温下夏蜡梅具有最高的光合能力,这与白天增温引起的相对叶绿素含量增高、叶片对强光的适应能力加强、较低程度的光胁迫等因素有关。本研究说明未来增温条件下,将提高夏蜡梅的光合生理活性,促进夏蜡梅的生长。     

小麦品种的耐肥性与光合作用

本试验以耐肥性不同的三个冬小麦品种为试材,研究了品种的耐肥性与光合作用的关系。结果表明,旗叶的光合速率顺序为;泰山一号(中度耐肥)>济南13(高度耐肥)>昌乐5号(不耐肥)。光合速率的绝对值虽因不同年度间环境条件的不同而有所变动,但品种间的差别则保持相对稳定。增施氮肥,能使昌乐5号的光合速率明显降低,而泰山一号和济南13的光合速率则因增施氮肥受到显著的促进。     

薇甘菊叶片对光反射、透射和利用效率及其与同群落植物之比较研究

该文对薇甘菊及其所在群落内19种植物(草本和木本)的叶片透射率、反射率和光合特征指标进行了测定, 结果表明:薇甘菊与其它植物透射和反射图谱的变化趋势都比较相近, 在各个光学特征指标与光合相关指标的相互关系中, 薇甘菊并没有表现出区别于同一群落内其它植物的特征。从平均值来看, 200-800 nm下叶片反射率和透射率由大到小依次为: 薇甘菊>草本植物>木本植物, 薇甘菊各光学植被指标(SR680、SR750和PRI)均低于其它植物的平均值, 但是其光合能力(光利用效率、水分利用效率、电子传递速率和净光合速率)与其它植物接近或稍高。而且, 薇甘菊夏季叶片反射和透射率明显高于冬季, 这有利于散失夏季过多光照和充分利用冬季短缺光照。薇甘菊叶片的上述光学特征, 可能是其生长于其它植物表面强光照环境的一种适应性表现, 有利于其在入侵地快速生长。     

油页岩废渣地12种木本植物光合作用的季节变化

研究了引种在油页岩工业废渣地12种木本植物冬、夏季光合作用特征,根据此评价引种植物的光合作用效率,测定的主要参数包括净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)。结果表明:1) 冬、夏季各项测定指标差异很大,P_n、T_r、G_s均是夏季高于冬季,而且,夏季平均P_n、T_r和G_s值要比冬季均值分别高60.9%、77.7%和85.7%,但水分利用效率(WUE)却是冬季高于夏季26.8%~77.2%。2) P_n日变化节律冬、夏季有异,夏季较多的种出现“双峰型”,而冬季较多出现“单峰型”。但也有例外,樟树(Cinnamomum camphora)冬、夏季均出现“单峰”;油榄仁(Terminalia bellirica)、红胶木(Tristania conferta)和柚木(Tectona grandis)冬、夏季均出现“双峰”;海南蒲桃(Syzygium cumini)则冬季为“双峰”,夏季为“单峰”。3) 若某一植物种在冬、夏季都表现出有较高的P_n日均值,相对于另一种植物其中有一季有较高的P_n,说明前者更适应当地环境生长。据此,以冬、夏季P_n日均值的平均值高低排序,评价参试植物在当地自然光照条件下的光合作用效率高低,树种的排序为:大叶相思(Acacia auriculiformis)、油榄仁、铁刀木(Cassia siamea)、云南石梓(Gmelina arborea)、柚木、红胶木、樟树、海南红豆(Ormosia pinnata)、铁冬青(Ilex rotunda)、海南蒲桃、双翼豆(Peltophorum ptetocarpum)和海南翅萍婆(Pterygota alata)。     

薇甘菊叶片对光反射、透射和利用效率及其与同群落植物之比较研究

该文对薇甘菊及其所在群落内19种植物（草本和木本）的叶片透射率、反射率和光合特征指标进行了测定,结果表明：薇甘菊与其它植物透射和反射图谱的变化趋势都比较相近,在各个光学特征指标与光合相关指标的相互关系中,薇甘菊并没有表现出区别于同一群落内其它植物的特征。从平均值来看,200—800nm下叶片反射率和透射率由大到小依次为：薇甘菊〉草本植物〉木本植物,薇甘菊各光学植被指标（SR680、SR750和PRO均低于其它植物的平均值,但是其光合能力（光利用效率、水分利用效率、电子传递速率和净光合速率）与其它植物接近或稍高。而且,薇甘菊夏季叶片反射和透射率明显高于冬季,这有利于散失夏季过多光照和充分利用冬季短缺光照。薇甘菊叶片的上述光学特征,可能是其生长于其它植物表面强光照环境的一种适应性表现,有利于其在入侵地快速生长。     

蜡梅光合与蒸腾速率日变化的初步研究

对野生蜡梅在不同天气中的净光合速率 (Pn)和蒸腾速率 (Tr)日变化及其与环境因子的关系进行了初步研究 ,结果如下 :(1)蜡梅在晴天和阴天的 Pn日进程均呈一双峰型曲线。但晴天的两个峰值比在阴天出现要早 ,Pn的总体水平要高于阴天 ,且在午后发生明显的光合“午休”现象。 (2 )Tr在晴天的日变化呈单峰型曲线 ,在午后强光和高温条件下 ,Tr可高达 10 mmol H2 O m-2 s-1以上。在阴天 ,Tr日进程波动很小 ,且蒸腾作用微弱 ,全天大多保持在 0 .8mmol H2 O m-2 s-1以下的水平。(3)在光合有效辐射 (PAR)为 80 0～ 90 0 μmol m-2 s-1、大气温度 (TA) 2 8℃左右、相对湿度 (RH)约75%的条件下 ,野生蜡梅的 Pn可高达 2 3.6 μmol CO2 m-2 s-1。但蜡梅的光饱和点与光补偿点均较低 ,分别约为 90 0μmol m-2 s-1和 2 0μmol m-2 s-1。 (4 ) PAR和 TA是影响蜡梅光合与蒸腾速率日进程的主导生态因子。蜡梅对强光和高温反应敏感 ,在超过光饱和点且气温高达 4 2℃以上时 ,其蒸腾作用强烈 ,能量转换与水分利用效率 (WUE)大大降低 ,光合能力减弱 ,导致 Pn急剧下降     

Microclimate and production of peat moss Sphagnum palustre L. in the warm‐temperate zone

Sphagnum palustre L. is one of the few Sphagnum species distributed in the warm‐temperate zone. To elucidate the mechanisms that enable S. palustre to maintain its productivity under warm climatic conditions, we examined the temperature conditions and photosynthetic characteristics of this species in a lowland wetland in western Japan. Moss temperatures during the daytime were much lower than the air temperature, particularly during summer. The optimum temperature for the net photosynthetic rate was approximately 20°C, irrespective of the season, but summer and autumn samples maintained high rates at higher temperatures as well. The net photosynthetic rate at near light saturation was much higher during summer–autumn than during spring–winter. A model estimation in which net production was calculated from the photosynthetic characteristics and microclimatic data showed that both the low temperature of the moss colony and the seasonal shift in photosynthetic characteristics are among the mechanisms that enable this species to maintain its productivity under warm climatic conditions.     

广西八角莲与八角莲光响应特性的比较研究

为了解濒危植物广西八角莲对环境光强的适应性,该研究以广西八角莲同属渐危种八角莲为对照,采用Li-6400便携式光合测定系统对两种植物的光合光响应特性进行了比较研究,进而探讨广西八角莲的濒危机制。结果表明:广西八角莲与的八角莲的光饱和点分别为440和530μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为13.25和13.10μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率为3.62和6.81μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.065和0.042μmol·μmol~(-1),两种八角莲均具阴生草本植物的光合特性,但其光补偿点与饱和点均高于一般阴生草本,10%~30%阴蔽度的林下生境有利于两种八角莲的生长;两种植物相比较,广西八角莲的光合能力较弱,光饱和点较低,但其弱光下的量子效率较高。大部分光强下,八角莲的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于广西八角莲,但广西八角莲的瞬时水分利用效率却高于八角莲,表明广西八角莲的光合策略比较保守,以较低的光合积累为代价来维持较高的水分利用效率,以保持体内水分平衡。     

茄子嫁接苗与自根苗光合特性比较

对茄子嫁接苗与自根苗的光合生理特性进行了比较研究。结果表明,不同时期嫁接苗功能叶片的净光合速率（Pn）均显著高于自根苗;茄子嫁接苗与自根苗功能叶片的Pn日变化均呈“双峰”曲线,但嫁接苗的“午休”程度较自根苗轻;嫁接苗比自根苗有较低的光补偿点（LCP）和CO2补偿点（CCP）,较高的光饱和点（LSP）和CO2饱和点（CSP）;有较低的光合冷限温度和较高的光合热限温度,光合最适温度两者之间没有明显的差别;有较高的光饱和、CO2饱和及最适温度时的Pn;嫁接苗Pn高是因为嫁接苗胞间的光合反应的底物浓度大（Ci高）,表观量子效率（AQY）、羧化效率（CE）和光合能力（A350）高的缘故。     

濒危植物银杉幼树对生长光强的季节性光合响应

银杉(Cathayaargyrophylla)是我国松科中特有的单种属植物,被认为处于濒危状态。在对银杉群落多年调查研究的基础上,针对银杉幼树生长过程对光强的需求特性,我们开展了银杉幼树对光的适应性研究。试验在人工培育的银杉苗圃地,采用遮荫的方法设置不同的光环境处理(100%、45%和3%自然光强),利用气体交换技术和叶绿素荧光技术测定了3种光强下银杉叶片光合生理指标的变化,探讨了不同光环境下银杉幼树光合能力在夏季和冬季的变化及其对生长光强的响应等。结果表明:在夏季银杉生长旺盛时期,遮荫导致叶片最大光合速率(Pnmax)、羧化效率(CE)下降,但不同叶龄叶片的下降幅度不同。随生长光强的下降,银杉幼树的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)有所降低,但全晴天时,低光强(3%自然光强)条件下实际的光辐射量高于当年生叶片光补偿点的累积时间约6h,而且与光饱和的区域相差极大,造成全天碳同化量低,同化物累积少,严重影响了银杉幼树的正常生长。在不同处理中全光强条件下银杉幼树长势最好,45%光强条件下幼树生长减慢。冬季银杉最大光合速率(Pnmax)、羧化效率(CE)值均低于夏季,光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)也较夏季降低。全光照条件下无论是当年生叶片和一年生叶片,在冬季均出现了轻微光抑制现象,适度遮荫有利于银杉抵御冬季光抑制。无论在遮荫或不遮荫条件下,冬季银杉叶片将所吸收的相对过剩光能通过非辐射途径耗散出去,表现出一种光保护策略。     

湘西北腊梅群落优势树种的生理生态学特性研究

对湘西北腊梅群落中 4个优势树种的光合、呼吸、蒸腾以及矿质营养等基本生理生态学指标进行了测试分析。结果表明 ,腊梅和香叶树的光—光合特性较为优良 ,它们对光合有效辐射的适应幅度更宽 ,净光合速率较高。香叶树的暗呼吸强度最低而水分利用效率最高 ,腊梅则对土壤矿质营养的选择性主动吸收能力最强。利川润楠和八角枫的生理生态学特性较之于腊梅和香叶树 ,显示出一定的劣势。     

Acclimation of Photosynthesis and Dark Respiration of a Submersed Angiosperm beneath Ice in a Temperate Lake

Ceratophyllum demersum L. remained physiologically active beneath ice of a southeastern Michigan lake. The effect of seasonally low photosynthetic photon flux density (PPFD) and cold but nonfreezing temperature on whole-plant physiology was studied. Net photosynthesis was measured at six temperatures and 12 PPFDs. Net photosynthesis, soluble protein concentration, ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) protein concentration, and Rubisco activity of winter plants were 32, 31, 33, and 70% lower, respectively, than those of plants collected in the summer. Optimum temperatures for net photosynthesis of winter and summer plants were 5 and 30[deg]C, respectively. Dark respiration of winter plants was up to 313% greater than that of summer plants. Reduced Rubisco activity and increased dark respiration interacted to reduce net photosynthesis. Interaction of reduced net photosynthesis and increased dark respiration increased CO2 and light compensation points and the light saturation point of winter plants. Growth of C. demersum was limited by the ambient phosphorus concentration of lake water during summer. Apical stem segments of winter-collected plants had 54 and 35% more phosphorus and nitrogen, respectively, than summer-collected plants. Physiologically active perennation beneath ice enabled C. demersum to accumulate phosphorus during the winter when it was most abundant. Partial uncoupling of phosphorus acquisition from utilization may reduce phosphorus limitation upon growth during the summer when phosphorus concentration is seasonally the lowest.