水分胁迫下大丽花光合及叶绿素荧光的日变化特性

以大丽花品种‘粉西施’为试验材料,采用盆栽方法,研究了不同土壤含水量处理对‘粉西施’叶片光合及荧光特性日变化的影响。结果表明:随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的Pn、Tr和Gs日平均值均降低,Ci日平均值在轻度和中度胁迫下降低,在重度胁迫下升高;在轻度和中度水分胁迫下大丽花Pn降低的主要原因是气孔限制,而重度水分胁迫下是非气孔因素;Pn在水分胁迫下的日变化曲线由单峰型变成双峰型,出现"午休"现象,且Tr和Gs在水分胁迫下的日变化曲线和Pn一致,但Ci日变化较平稳,与Pn相反。随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的初始荧光(F0)日平均值升高,日变化曲线呈倒"V"型,PSⅡ反应中心可能破坏或可逆失活;Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ日平均值均降低,日变化曲线呈"V"型。水分胁迫使大丽花光抑制程度加深,抑制了PSⅡ的光化学活性,致使用于光化学反应的光能及实际光化学效率降低。研究结果发现,大丽花品种‘粉西施’在不同水分胁迫下都产生了光合作用的光抑制而使净光合速率降低;光合机构可适应轻度和中度水分胁迫而发生可逆失活,没有受到不可恢复的伤害,而重度水分胁迫降低了叶片的光合机构活性,加剧了光抑制程度,严重限制了光合作用;适宜大丽花生长的土壤含水量应为田间最大持水量的30%以上。     

光和抗氧化剂对受水分胁迫的玉米叶片叶绿素荧光猝灭的影响

用脉冲调制荧光仪测定了经过水分胁迫处理的玉米苗叶片的叶绿素荧光,结果表明,脱水不影响原初荧光,而轻微抑制最大荧光,可变荧光,光化学效率和ＰＳⅡ有效活性。只改变光化猝灭在头一分钟内饱和脉冲闪光的变化。然而,当遭受水胁迫的叶再用高光处理３０分钟,荧光产量,荧光动力学和ｑｐ、非光化学猝灭均发生明显变化。用氧自由基清除剂二叔丁基对甲酚、抗坏血酶和６－ＢＡ对叶片进行预处理,能在一程度上改变失水对Ｑ－猝灭和Ｅ     

干旱胁迫对玉米苗期叶片光系统Ⅱ性能的影响

以陕单609为材料,采用盆栽试验,设置中度、重度干旱胁迫2个处理,研究干旱胁迫对苗期玉米叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)性能、干物质积累、保护酶活性及脯氨酸含量的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,玉米于物质积累量、叶面积、株高下降显著;PSⅡ复合体的不稳定性加重(L-band ＞0),供体侧放氧复合体受到伤害(K-band ＞0),受体侧电子传递链受到抑制(Ψ0显著下降),进而导致光系统Ⅱ整体性能下降(PIABS显著下降).在中度和重度干旱胁迫下,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,以及脯氨酸含量均显著增加,分别为对照的1.3、1.1、1.2、5.8倍和1.1、3.3、1.5、15.0倍.这表明干旱胁迫引起的玉米叶片光系统Ⅱ供受体侧的损伤是光系统Ⅱ性能下降的原因,导致玉米干物质生产下降,而保护酶和脯氨酸对玉米抵御干旱胁迫起到了积极的作用.     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

淹水胁迫对星花玉兰及其品种光合特性的影响

为探究星花玉兰（Yulania stellata）光合生理特性对淹水胁迫的响应规律,采用双套盆法对星花玉兰及其4个品种进行淹水处理,测定不同淹水时间叶绿素含量、比叶面积、光合参数和叶绿素荧光参数的变化。结果表明：①在淹水胁迫下,各品种叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素变化趋势基本一致,‘皮鲁埃特’和‘菊花’未出现显著性变化,星花玉兰、‘贝蒂’和‘朱迪’呈下降趋势。②各品种的净光合速率（P_n）呈下降趋势,处理组最大净光合速率（P_nmax）与光饱和点（L_SP）均显著低于对照组;‘菊花’和‘皮鲁埃特’的暗呼吸速率（R_d）为处理组高于对照组,而‘贝蒂’、‘朱迪’和星花玉兰的Rd在淹水处理后显著降低,光合产物消耗减少。③各品种星花玉兰的最大光化学量子产量（F_v/F_m）均为下降趋势。‘皮鲁埃特’与‘朱迪’有效光化学量子产量（Φ_PSⅡ）在淹水胁迫下整体下降幅度较小,分别为8.4%和24.7%;‘菊花’、‘贝蒂’和星花玉兰则下降幅度较大,分别为76.7%、85.7%和64.6%。淹水胁迫影响星花玉兰及其品种光合特性,不同品种有差异,除‘贝蒂’外其余4个星花玉兰品种在处理前7 d时光合作用正常进行,‘皮鲁埃特’具有较强的光合能力和涝害适应能力。研究结果可为筛选适应南方湿涝地区或易积水地区栽植的星花玉兰品种提供理论依据。     

水分胁迫对不同抗旱类型冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

在人工气候室水培条件下,选用3个不同抗旱类型的冬小麦品种,研究了水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明：水分胁迫下,冬小麦幼苗可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv／Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv／Fo)、光化学淬灭系数(qF)均降低;而初始荧光(Fo)与非光化学淬灭系数(qNP)则升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv／Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv／Fo)降低;光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散提高。但水分胁迫下品种间各参数变化幅度不同。除qNF外,其余各参数均为抗旱性越强降低幅度越小,而qNF则升高幅度越大。说明水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响与其抗旱性密切相关。     

黄瓜叶片光合电子传递对水分胁迫的响应

黄瓜叶片在水分胁迫下叶片相对含水量减少,类囊体室温吸收光谱的吸收峰降低,同时其NADP光还原活性、Ca^2 -ATPase活性也相应降低,全链电子传递明显受阻。类囊体膜蛋白电泳分析结果显示：类囊体膜色素蛋白复合体含量有不同程度的降低,其中PSⅡ色素蛋白复合体含量下降较多,试验结果表明水分胁迫通过限制光能的吸收,传递双及转换效率,抑制了光合电子传递过程。     

水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光的影响

研究了水分胁迫对牛心朴子叶片光合色素及叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明,在长期的水分胁迫中,牛心朴子叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量没有下降或下降不明显。直到处理末期才显著下降;叶片叶绿素荧光动力学参数Fo、Fm、Fv、Fv／Fm变化不大,在处理末期各处理Fo降低,轻度、重度水分胁迫的Fm、Fv、Fv／Fm升高。说明K期水分胁迫后牛心朴子的光合功能受到影响,但牛心朴子仍表现出较强的适应干旱的能力。     

不同油松种源光合和荧光参数对水分胁迫的响应特征

采用盆栽控水试验方法,设置正常水分(T1,田间持水量的70％-80％)、轻度胁迫(T2,田间持水量的50％-60％)和严重胁迫(T3,田间持水量的30％-40％)3个水分梯度,对6个油松(Pinus tabulaeformis Carr.)种源(陕西洛南LN,陕西桥山 QO,山西灵空山LK,辽宁千山QN,河北雾灵山WL和山西芦芽山LY)的光合参数和叶绿素荧光参数进行比较,探讨种源间光合和水分利用特征的差异及其与气孔导度和荧光参数的关系.结果表明,3个水分梯度下6个种源的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)、原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)差异均极显著(P＜0.01),在T1和T3下,各种源的实际光量子效率φPSⅡ和电子传递速率ETR差异显著(P＜0.05).在T2下,LK和WL的Pn达到最大,具有轻度胁迫下提高光合生产力的倾向.在T3下,QN种源的Pn和WUE较高(除LK的WUE最高外),而WL的Pn和WUE较低(除LK的Pn最低外);6个种源中QN的Pn、φPSⅡ和ETR最大,LY和QO的光合生产力仅次于QN,而LN、LK和WL的Pn、Gs、φPSⅡ和ETR比较低,其光合生产力及光量子产量受干旱胁迫影响较大.LK的WUE在各个水分梯度下均显著高于其它种源(P＜0.05).在T3下,各种源通过降低Tr提高WUE.在T1下,气孔限制是影响油松Pn的主要因素;在T2和T3下,Pn和WUE均与气孔导度、PSⅡ反应中心的光量子产量和电子传递速率密切相关.     

水分胁迫对玉米苗期生理和形态特性的影响

水分胁迫下3个玉米品种苗期形态和生理特征变化的研究结果表明,在中度水分胁迫下,鲁单981、赤单202和郑单958三个品种在株高、茎粗、叶片数和叶面积等形态指标方面变化不大,与正常供水下生长的玉米几个参数基本一致,而重度水分胁迫下,鲁单981的株高、茎粗和总叶面积均小于赤单202和郑单958.测定结果还表明鲁单981的光合速率和蒸腾速率受水分胁迫的影响最大,而郑单958和赤单202受到的影响相对较小;水分胁迫在一定程度上能够提高玉米的水分利用效率,增幅与品种关系较大,抗旱型品种增幅明显,耗水型品种增幅相对较少.     

低温胁迫下丛枝菌根真菌对玉米光合特性的影响

利用盆栽试验,在15 ℃和5 ℃低温胁迫下研究了丛枝菌根（AM）真菌对玉米生长、叶绿素含量、叶绿素荧光和光合作用的影响.结果表明：低温胁迫抑制了AM真菌的侵染;接种AM真菌的玉米地上部和地下部干物质量、相对叶绿素含量高于不接种植株.与非菌根玉米相比,菌根玉米具有较高的最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、最大光化学效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）及较低的初始荧光（F_o）,并且在5 ℃处理中差异显著.接种AM真菌使玉米叶片的净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）显著增强;低温胁迫下,菌根植株的气孔导度（G_s）显著高于非菌根植株;而胞间CO₂浓度（C_i）显著低于非菌根植株.表明AM真菌可通过提高叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用来减轻低温胁迫对玉米植株造成的伤害,提高玉米耐受低温的能力,进而提高玉米的生物量,促进玉米生长.     

干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响

以玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱,中度干旱,重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对玉米苗期叶片光合速率、叶绿素荧光以及相关生理指标的影响。结果表明:(1)干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)出现了先下降后上升,而气孔限制值(L_s)上升后下降,说明中度干旱胁迫下叶片P_n下降是气孔因素引起的,重度干旱胁迫下P_n降低主要由非气孔因素引起的。(2)随着干旱胁迫的加剧,2个品种叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际量子产量(φPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)一直下降,而非光化学猝灭(qN)上升后下降,说明中度干旱下热耗散仍是植株重要光保护机制,重度干旱时叶片光合电子传递受阻,PSⅡ受到损伤。(3)干旱胁迫下2个品种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高,说明干旱胁迫初期对保护系统酶活性升高有诱导作用,重度胁迫下活性氧清除酶的活性下降,导致细胞膜伤害。这些结果暗示,轻度和中度干旱胁迫下2个玉米品种通过减少光捕获、热耗散和酶活性调节协同作用稳定了光合机构功能,是P_n下降的气孔限制因素;而重度干旱胁迫下光系统Ⅱ和抗氧化酶系统损伤,是P_n下降的非气孔限制因素;郑单958的各生理参数比陕单902受旱影响小,干旱胁迫下仍具有较高的光合效率和较强的保护酶活性是郑单958抗旱的主要生理原因。     

遮荫对两个基因型玉米叶片解剖结构及光合特性的影响

以耐荫性不同的玉米品种郑单958(ZD958,耐荫性较强)和豫玉22(YY22,耐荫性较弱)为材料,研究了苗期50%遮荫对玉米叶片形态结构和光合特性的影响。结果表明:形态结构上,苗期遮荫处理后,玉米叶片变薄,单位面积叶绿体数目减少,基粒数、基粒厚度和片层数增加,但是YY22的叶绿体大部分发育不良,肿胀呈球形,基粒片层和基质片层出现不同程度的松散;而ZD958大部分叶绿体结构良好,各部分发育基本正常。光合特性上,弱光胁迫使玉米叶片叶绿素含量升高,净光合速率(Pn)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ)降低,胞间CO₂浓度(Ci)和非光化学猝灭(NPQ)增加,但是YY22的Pn、Fv/Fm和Φ_PSⅡ显著下降,Ci和NPQ显著升高;而ZD958的Fv/Fm和Φ_PSⅡ下降幅度较小,且NPQ增加亦不显著。研究结果提示,弱光胁迫对玉米叶片形态结构和光合特性影响较大,且存在基因型差异,耐荫性较强的品种对弱光环境的适应性较强。     

水分胁迫下臭柏（Sabina vulgaris Ant.）光合特性和色素组成的季节变化

在室内砾耕栽培条件下,通过培养液中加入PEG(Polyethylene glycol 分子量为6000)以调节溶液渗透势,设置对照、弱水分胁迫和强水分胁迫3种处理 (培养液渗透势分别为0.02,-0.1,-0.34 MPa), 从1997年开始对臭柏进行长期干旱胁迫模拟实验.2003年测定了臭柏叶片光合色素和光合特性的季节变化.结果表明:对照区气孔导度季节变化在5月和9月份形成了典型的双峰曲线.尽管对照区的气孔导度明显高于其他两个处理,但日光合量却低于弱水分胁迫区.3个处理Chl a/b的比值在11月至翌年3月的低温期内均升高,以强水分胁迫区的增幅最大,其它月份该比值在3个处理之间没有显著的差异.3个处理的叶绿素总量(Chl a+b)在生长季的5～9月份均有不同程度的上升,但其中以强水分胁迫区增幅最小.在11月至翌年3月的低温期,各处理均大幅提高叶黄素总量(V+A+Z)和热耗散色素比例(A+Z)/(V+A+Z) (V:紫黄质、A:单环氧玉米黄质、Z:玉米黄质);在5～7月份的生长高峰期,各处理则明显降低了叶黄素总量和热耗散色素比例.这种趋势在强水分胁迫区表现的更为显著.     

华山新麦草光合特性对干旱胁迫的响应

以濒危植物华山新麦草为材料进行盆栽试验,设置3个水分梯度,研究生长指标、气体交换、叶绿素荧光参数、光合色素含量、光响应特征及丙二醛(MDA)含量.结果表明:随干旱胁迫的加剧,株高、叶宽和光合色素含量降低,根长和丙二醛(MDA)含量增加;水分胁迫导致净光合速率(PN)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(E)、最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)降低,胞间CO2浓度(Ci)、瞬时水分利用效率(WUE)、初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(NPQ)升高;光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)不变;干旱胁迫下光响应曲线拟合结果显示,干旱胁迫造成最大光合速率和光能利用效率下降.综上表明,干旱对光系统Ⅱ的伤害是制约华山新麦草光合作用的主要原因.     

Impacts of leaf age and heat stress duration on photosynthetic gas exchange and foliar nonstructural carbohydrates in Coffea arabica

Given future climate predictions of increased temperature, and frequency and intensity of heat waves in the tropics, suitable habitat to grow ecologically, economically, and socially valuable Coffea arabica is severely threatened. We investigated how leaf age and heat stress duration impact recovery from heat stress in C. arabica. Treated plants were heated in a growth chamber at 49°C for 45 or 90 min. Physiological recovery was monitored in situ using gas exchange, chlorophyll fluorescence (the ratio of variable to maximum fluorescence, F_V/F_M), and leaf nonstructural carbohydrate (NSC) on mature and expanding leaves before and 2, 15, 25, and 50 days after treatment. Regardless of leaf age, the 90‐min treatment resulted in greater F_V/F_M reduction 2 days after treatment and slower recovery than the 45‐min treatment. In both treatments, photosynthesis of expanding leaves recovered more slowly than in mature leaves. Stomatal conductance (g_s) decreased in expanding leaves but did not change in mature leaves. These responses led to reduced intrinsic water‐use efficiency with increasing heat stress duration in both age classes. Based on a leaf energy balance model, aftereffects of heat stress would be exacerbated by increases in leaf temperature at low g_s under full sunlight where C. arabica is often grown, but also under partial sunlight. Starch and total NSC content of the 45‐min group significantly decreased 2 days after treatment and then accumulated 15 and 25 days after treatment coinciding with recovery of photosynthesis and F_V/F_M. In contrast, sucrose of the 90‐min group accumulated at day 2 suggesting that phloem transport was inhibited. Both treatment group responses contrasted with control plant total NSC and starch, which declined with time associated with subsequent flower and fruit production. No treated plants produced flowers or fruits, suggesting that short duration heat stress can lead to crop failure.     

Influence of water stress on leaf photosynthetic characteristics in wheat cultivars differing in their susceptibility to drought

A gradual reduction in leaf water potential (Ψ_leaf), net photosynthetic rate (P _N), stomatal conductance, and transpiration rate was observed in two drought tolerant (C 306 and K 8027) and two susceptible (RW 893 and 899) genotypes subjected to water stress. The extent of reduction was lower in K 8027 and C 306 and higher in RW 893 and RW 899. Rewatering the plants after 5 d of stress restored P _N and other gas exchange traits in all four cultivars. Water stress had no significant effect on variable to maximum fluorescence ratio (F_v/F_m) indicating that water stress had no effect on primary photochemistry of photosystem 2 (PS2). However, water stress reduced the efficiency of excitation energy transfer (F′_v/F′_m) and the quantum yield of electron transport (Φ_PS2). The reduction was more pronounced in susceptible cultivars. Water stress had no significant effect on photochemical quenching, however, the non-photochemical quenching increased by water stress.     

水分胁迫对极小种群东兴金花茶幼苗光合特性的影响

为了解东兴金花茶幼苗对水分胁迫的适应能力和响应机制,该文以东兴金花茶1年生实生苗为材料,采用盆栽控水试验,研究不同控水时间处理对东兴金花茶幼苗的生理生态特性的影响。结果表明:随着控水时间的延长,水分胁迫的程度不断加剧,东兴金花茶叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)呈现显著下降趋势;胞间CO₂浓度(C_i)呈现先低后高的变化趋势,水分利用效率(WUE)呈现先高后低的变化趋势。土壤含水率和叶片相对含水量均呈现不断下降的趋势,丙二醛呈现先降后升的变化趋势;东兴金花茶幼苗的荧光参数F_v/F_m和F_v/F_o呈现先增加后不断下降趋势,分别从0.806下降至0.754和4.17下降至3.08,表明水分胁迫降低了PSⅡ原初光能转化效率,光合作用原初反应过程受到抑制。基于水分胁迫的生理生态指标和叶片生物性状的变化表明,控水时间在4 d情况下东兴金花茶可以提高自身水分利用效率来抵抗干旱,说明东...     

高温胁迫对新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响

在5个温度梯度处理下,研究高温胁迫对4种新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:随着温度从25℃持续升高至45℃,新疆榛叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和光能利用效率逐渐降低,且在35～ 45℃之间降幅最大;光系统Ⅱ的实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数随温度的升高缓慢上升,至35℃后急速下降;蒸腾耗水和热耗散随温度的升高而增大.4种新疆榛品种中,新榛3号的光合作用对高温的耐受力较高,属耐热性品种.