两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性

研究彩色叶花灌木金山绣线菊(Spiraea bunmalba‘Goldmound’)、金焰绣线菊(Spiraea bunmalba‘Goldflame’)对弱光胁迫的光合适应能力,分析其弱光处理及恢复过程中光合特性的变化,探讨其对弱光环境的光合生理适应性变化,为绣线菊在城市园林不同光照环境中得到科学应用提供参考.2种绣线菊具明显光合日变化规律,光强为自然光照60％-65％、40％-45％时光合速率日变化为双峰型曲线,第1峰值高于第2峰值,有明显光合“午休”现象,光强为自然光照20％-25％时光合速率日变化为单峰型曲线,无明显光合“午休”现象;2种绣线菊最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、最大表观量子效率和暗呼吸速率随处理光强减弱而减小;叶绿素(a+b)、类胡萝卜素含量随处理光强减弱而增加,叶绿素a/b值随处理光强减弱而降低;随处理光强减弱2种绣线菊叶片变薄,上、下表皮细胞变小,栅栏组织、海绵组织厚度变薄,海绵组织细胞间隙变大,2者比值减小;2种绣线菊弱光胁迫均产生低分子量(45.0-66.2 kDa)特异表达蛋白,推测为弱光胁迫诱导蛋白.2种绣线菊经60％-65％、40％-45％弱光处理后具一定恢复能力,光强仅为自然光照20％-25％处理时其恢复能力较弱.栅栏组织与海绵组织厚度比值、叶绿素a/b值和最大净光合速率是评价2种绣线菊耐弱光能力的重要指标,叶绿素a/b值与耐弱光能力显著负相关,栅栏组织与海绵组织厚度比值、最大净光合速率与耐弱光能力显著正相关,2种绣线菊耐弱光能力按隶属函数值排序为金焰绣线菊＞金山绣线菊.     

遮荫和全光下生长的棉花光合作用和叶绿素荧光特征

 遮荫条件下（遮荫下光强相当于自然光强的40％左右）棉花(Gossypium hirsutum)叶片光合速率明显降低,仅为自然光强下生长叶片的30%～40％,叶片中RuBP羧化酶活性降低,而表观量子效率(AQY)较高。不同光照条件下生长的棉花叶片对短时间持续光强的光合诱导过程有明显的差异,由弱光转到强光下,自然光强下生长的叶片的Pn、Gs、ΦPSⅡ及非光化学猝灭系数(NPQ)都能在较短的时间内达到最大值,而遮荫叶片需要的时间较长;遮荫下生长的棉花叶片的实际光化学效率,随光强的增加下降幅度较大,而自然光照下生长的叶片下降幅度较小;自然光照下生长的叶片的NPQ随光强的升高达到较高水平,而遮荫叶片在较低的光强下即达到最大值,此时NPQ较低,遮荫叶片依赖于叶黄素循环的能量耗散水平较低。遮荫叶片较低的光合速率以及过剩光能耗散能力是其转入自然强光后光抑制严重的主要原因。     

番茄叶片光合作用对快速水分胁迫的响应

采用聚乙二醇(PEG 6000)溶液控制番茄根际水势和叶片离体的方式设置了水分胁迫处理,测算了光合诱导过程中净光合速率、暗呼吸速率和CO₂补偿点等光合参数的变化.结果表明： 在1000 μmol·m^-2·s^-1光诱导下,水分胁迫处理的番茄叶片净光合速率(P_n)达到最大值所需时间缩短为对照的1/3,气孔导度(g_s)快速增大为对照的1.5倍.水分胁迫处理的番茄叶片光饱和点(LSP)比对照降低了65%～85%,而光补偿点(LCP)比对照增加了75%～100%,缩小了番茄叶片利用光能的有效范围.水分胁迫处理的番茄叶片最大光合能力(A_max)低于对照40%以上,暗呼吸速率(R_d)增大了约45%.可见,快速水分胁迫处理使番茄叶片气孔迅速开放,光合诱导初始阶段消失.水分胁迫导致植物利用光能的效率和潜力降低是植物生产力下降的重要原因,而气孔调节是番茄适应快速水分胁迫的重要生理机制.     

羊草不同叶龄叶片光－光合特性的初步研究

在6月至7月,羊草叶片在充分展开后的数天之内,即最上展开叶,其净光合速率及其光强系数,以及光饱和点,近饱和点和半饱和点最高;幼龄叶和老龄叶的上述各项指标均较低,但随着光强的下降,不同叶龄叶片的净光合速率或光合的光强系数的差别均逐渐减小,光补偿点以半展开幼叶较低,而后随叶龄增长逐渐升高,羊草的壮龄叶对光的利用能力较强,在其光合生产中起主要作用,幼龄叶仅对弱光的利用能力高,老龄叶相对地较为耐阴。     

羊草不同叶龄叶片光－光合特性的初步研究

在6月至7月,羊草叶片在充分展开后的数天之内,即最上展开叶,其净光合速率及其光强系数,以及光饱和点,近饱和点和半饱和点最高;幼龄叶和老龄叶的上述各项指标均较低,但随着光强的下降,不同叶龄叶片的净光合速率或光合的光强系数的差别均逐渐减小,光补偿点以半展开幼叶较低,而后随叶龄增长逐渐升高,羊草的壮龄叶对光的利用能力较强,在其光合生产中起主要作用,幼龄叶仅对弱光的利用能力高,老龄叶相对地较为耐阴。     

遮光处理对节瓜光合作用特性的影响

在塑料大棚内设置不同光照强度处理[自然光(对照)、遮光40%和遮光60%],研究遮光处理对节瓜(Benincasa hispida Cogn. var. chieh-qua How.)功能叶片光合特性的影响,结果表明节瓜叶片净光合速率(Pn)日变化呈单峰曲线,各处理在11:00达到峰值.节瓜Pn峰值随光照强度的减小而降低,叶片Pn达到峰值之前随遮光程度的增大而降低,而达到峰值之后,遮光40%处理的节瓜叶片Pn比对照高.叶片Pn的日变化幅度随遮光程度的增强而减小,叶片的光饱和点随光照强度的减小而明显降低.结果说明遮光处理通过影响环境因子和节瓜叶片生理特性等内在因素而影响其光合作用.塑料大棚内中午前后用遮光强度适宜的遮阳网覆盖,可提高节瓜功能叶片的光合能力,有利于提高产量.     

弱光胁迫对花生功能叶片RuBP羧化酶活性及叶绿体超微结构的影响

间作套种是我国主要的花生(Arachis hypogaea)种植方式之一。然而, 与单作相比, 在间作套种体系中, 花生截获的光能较少, 生长发育差, 产量低, 研究不同品种耐阴机理对选择适宜间作套种的花生品种具有重要意义。该研究用耐阴性不同的两个花生品种‘花育22号’ (强耐阴性)和‘白沙1016’ (弱耐阴性)为材料, 在大田条件下采用不同透光率遮阴网设置50%自然光强(中度弱光胁迫)和15%自然光强(严重弱光胁迫) 2个弱光处理, 从出苗期开始遮阴40天, 以自然光强为对照, 研究了弱光胁迫对花生功能叶片RuBP羧化酶活性和叶绿体超微结构的影响。结果表明: 光强为自然光照50%和15%的处理, ‘花育22号’ RuBP羧化酶活性与对照相比虽有降低, 但差异不显著, 而‘白沙1016’分别比对照低40.1%和59.4%, 显著低于对照。与对照相比, 50%自然光强下‘花育22号’叶绿体数不变, 叶绿体基粒数和基粒片层数显著增多, 叶绿体变长且发育完好, 15%自然光强下, 叶绿体数、基粒数和淀粉粒数显著减少, 叶绿体膜和基粒片层出现破损, 但叶绿体变长, 基粒片层数增加; ‘白沙1016’在50%自然光强下, 叶绿体数目和超微结构变化同‘花育22号’相似, 在15%自然光强下叶绿体变圆, 基粒数的降幅和基粒片层破损程度大于‘花育22号’且基粒片层数减少, 淀粉粒数增多。因此, 弱光胁迫特别是严重弱光胁迫条件下, 功能叶RuBP羧化酶活性降低幅度小、叶绿体超微结构受损程度低是‘花育22号’耐阴的光合生理基础。     

环境强光诱导玉簪叶片光抑制的机制

为进一步阐述光抑制的强光诱导和发生机制, 该文以喜阴植物玉簪(Hosta spp.)为材料研究其光抑制发生规律及其与环境光强的关系。结果表明, 全日照和遮阴条件下玉簪叶片发育分别形成适应强光和弱光的形态特征; 与遮阴处理相比, 强光下生长的玉簪光合速率和叶绿素含量较低, 但两种处理叶片最大光化学效率差异很小, 证明强光下植株可以正常生长且光合机构未发生严重的光抑制。将遮阴处生长的植株转移到全日照下, 光合速率和最大光化学效率急剧下降; 荧光诱导动力学曲线发生明显改变, 而且光系统II供体侧和受体侧荧光产量的变化幅度分别达到24.3%和34.2%, 表明玉簪由弱光转入强光后光系统II发生不可逆失活, 且受体侧受到的伤害较供体侧更严重。因此, 作者认为环境光强骤然提高并超过玉簪生长光强时很容易诱导其光合机构发生严重的光抑制。该研究对于理解植物适应光环境的策略以及喜阴植物的优质栽培有重要意义。     

定向种植对夏玉米群体内光环境及叶片光合性能的影响

为改善玉米群体内光环境,进一步提高玉米单株光合能力以获得高产,本研究以郑单958为试验材料,通过设置种子定向入土方式,研究了定向有序种植条件下群体内光分布特征,以及单株玉米穗位叶花后光合性能,并借助快速叶绿素荧光动力学曲线分析了与叶片光合性能有密切联系的光系统Ⅱ(PSⅡ)的性能特征.结果表明:叶片不同朝向显著改变夏玉米群体内穗位叶处光合有效辐射截获量,朝南处理(S)平均比朝北处理(N)高271.8%.不同朝向的叶片对高光与弱光的利用能力差异显著,朝南处理饱和光强下净光合速率(Pn)显著升高,表明其高光强利用能力显著提升;而朝北处理(N)表观量子效率(α)则随生育期推进显著增加,有利于叶片适应长期弱光环境.生育前期朝南处理PSⅡ电子供体侧和受体侧性能显著提高,进而改善了PSⅡ反应中心性能(PIABS)和荧光光化学淬灭系数(ψo),电子在电子传递链中转移效率(φEo)的提高增强了电子由PSⅡ向光系统Ⅰ(PSⅠ)的传递性能.生育前期叶片性能呈现出朝南>朝东>朝西>朝北的趋势.但成熟末期朝南处理对强光的利用效率显著降低,朝北处理在生育后期表现出较强的弱光利用能力,表观量子效率显著升高,花后40dPn与PSⅡ性能均表现为朝北>朝西>朝东>朝南的趋势.总体上,朝南与朝东处理群体内光环境改善显著,群体穗位层截获光合有效辐射较多,光合能力和干物质生产能力增强,有利于夏玉米产量提高.     

弱光对不结球白菜光合特性与叶绿体超微结构的影响

研究了不结球白菜耐弱光品种“矮王”和不耐弱光品种“绿优”经弱光处理后,光合特性和叶绿体超微结构的变化.结果表明:遮荫处理后,“矮王”的总叶绿素和叶绿素b含量大幅度上升;2个品种的净光合速率（P_n）、光补偿点（LCP）、光饱和点（(LSP）、表观量子效率（AQY）、羧化效率（CE）均呈下降趋势;除光补偿点外,“矮王”的下降幅度均小于“绿优”.叶绿素荧光参数分析表明,在弱光条件下,“绿优”的光系统Ⅱ（PSII）受到伤害,F_v/F_m、ETR、Φ_PSⅡ和q_P的下降幅度均大于耐弱光品种“矮王”.电镜超微观察结果显示:“绿优”的叶绿体内部出现裂缝和孔洞,多数基质片层断裂,基粒片层解体,线粒体出现内含物减少、发生空洞的现象;而“矮王”的叶绿体结构良好,线粒体发育正常.表明弱光处理可以影响植物的光合机构,但对不同品种的影响不同.     

不同生育时期遮光对马铃薯光合特性和产量的影响

为了研究不同生育时期遮光对马铃薯光合特性和产量的影响,明确马铃薯不同生育时期对弱光的耐受性,对2个马铃薯品种(‘冀张薯12号'和‘冀张薯8号')进行了4个生育时期(苗期、苗期至现蕾期、现蕾期至开花初期、开花初期至收获期)和3个遮光度(不遮光对照、20%遮光率和50%遮光率)的处理试验。结果表明: 与不遮光处理相比,20%遮光率下,2个品种马铃薯苗期SPAD值显著降低,苗期至现蕾期、现蕾期至开花初期SPAD值无显著变化,开花初期遮光15 d可使SPAD值呈一定程度增加;50%遮光率下,2个品种马铃薯SPAD值变化趋势与前者相同,除开花初期增幅加大外,其他生育时期变化幅度接近。各时期遮光对马铃薯叶片气孔导度(g_s)影响不大,除50%遮光率下‘冀张薯8号'叶片g_s在开花初期较对照显著降低43.9%外,其他处理的g_s与对照均无显著差异。遮光后叶片胞间CO₂浓度(C_i)呈增加趋势,苗期、苗期至现蕾期50%遮光可使C_i显著增加,其余各时期的C_i无显著变化。4个时期遮光处理的叶片净光合速率(P_n)均降低,2个品种马铃薯叶片P_n在50%遮光处理下的降幅均大于20%遮光处理,‘冀张薯12号'除在苗期遮光处理的叶片P_n降幅大于‘冀张薯8号'外,其余时期的降幅均小于‘冀张薯8号'。4个时期遮光使马铃薯产量均降低,且50%遮光处理降幅大于20%遮光处理。‘冀张薯12号'在苗期不耐弱光,其余时期的耐弱光能力优于‘冀张薯8号'。综合分析表明,耐弱光能力强的品种遮光处理后,叶片P_n和g_s降幅小、C_i增幅小,产量降幅也小。     

棉花萌发期和苗期耐盐性评价及耐盐指标筛选

于2010年在江苏南京农业大学人工气候室内进行砂培试验,采用不同浓度的NaCl水溶液模拟盐胁迫,以多项指标盐害系数隶属函数值和总隶属函数值为依据,比较了13个棉花品种萌发期和苗期的耐盐性,并进行聚类分析.结果表明:150mmol·L-1NaCl是进行棉花耐盐性鉴定的适宜盐浓度.棉花的耐盐性在生育期和品种间表现不同:中棉所44和中棉所177是在萌发期和苗期均表现稳定的耐盐品种,表现稳定但不耐盐品种有中棉所102、苏棉12号和泗棉3号,表现稳定且中等耐盐品种有中棉所103、德夏棉1号和美棉33B;发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和鲜质量的盐害系数可以作为棉花萌发期耐盐鉴定指标,株高、叶片伸展速率、地上部干质量、根系干质量、根系活力和净光合速率的盐害系数可以作为棉花苗期耐盐鉴定指标.     

外源24-表油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态及光合特性的影响

以弱光敏感型番茄品种‘基尔斯’为试验材料,采用营养液栽培,研究了外源24-表油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态和光合特性的影响.结果表明：弱光胁迫下番茄幼苗叶片形态产生适应性变化,叶面积、比叶面积、茎叶夹角、茎叶垂角、垂度均显著提高,而叶片干质量显著降低;最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率、Rubisco大亚基含量均显著降低,而光补偿点和CO₂补偿点显著升高.弱光胁迫下叶面喷施24-表油菜素内酯后,叶面积、叶片干质量、茎叶夹角、茎叶垂角分别增加14.1%、57.1%、12.3%和7.7%,比叶面积、垂度分别减小30.5%和10.6%;表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率分别提高20.4%、17.9%和9.3%,光补偿点、CO₂补偿点分别降低21.9%和4.3%,差异均达到显著水平;Rubisco大亚基含量也显著升高.说明外源24 表油菜素内酯可以通过提高弱光下番茄幼苗叶片的表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率及Rubisco含量,降低光补偿点和CO₂补偿点,并维持叶片形态的稳定性,来改善光合性能,有效缓解弱光胁迫对番茄幼苗的伤害.     

外置式与内置式秸秆生物反应堆对番茄生长及光合性能的影响

以“魁冠108”番茄为试验材料,对比研究了外置式和内置式秸秆生物反应堆在秋延后番茄生产过程中对日光温室内CO₂浓度、空气相对湿度、空气饱和水汽压差以及番茄生长和光合性能的影响.结果表明:与对照相比,晴天9:30-11:30和14:30-15:00 外置式秸秆生物反应堆温室内CO₂浓度平均提高了207.3和103 μmol·mol^-1,差异显著;晴天9:30-11:30内置式秸秆生物反应堆温室内CO₂浓度平均提高了19.0 μmol·mol^-1;外置式和内置式秸秆生物反应堆促进了番茄株高生长,使植株提早开花,显著提高了番茄净光合速率、单株产量及单位面积产量,显著降低了营养生长期和结果期的蒸腾速率.与内置式相比,外置式秸秆生物反应堆更适合在日光温室秋延后生产中推广应用.     

光照强度对广西地不容光合特性和生长的影响

以盆栽当年生广西地不容为材料,研究不同光照强度(100%、50%、30%和15%自然光强)对其光合特性和生长的影响。结果表明:随着光照强度的降低,广西地不容最大净光合速率(P_(max))、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)先减小,而后稍有增大;表观量子效率(AQY)在30%和50%光强下显著高于100%和15%光强处理;叶片叶绿素总量(Chl)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)含量随光强的减弱而增大,Car/Chl随光强的减弱而减小,Chla/Chlb比值在各处理间无显著差异;单叶面积随生长光强的减弱而增大,比叶重(LMA)则随着生长光强的减弱而减小;30%光强下广西地不容块根生物量最高,光照过强和过弱都不利于其生物量的积累。广西地不容对光强的适应范围较广,但光照过强或过荫均对生长造成不良影响,光合速率降低,生长减缓,块根生物量积累下降,30%光强是其当年生苗生长的最佳光强。     

蕾后期和花前期切花菊品种'神马'不同部位叶片光合作用和叶绿素荧光特性的比较

对蕾后期和花前期切花菊(Chrysanthemum morifolium Ramat.)品种'神马'('Jinba')不同部位叶片光合作用参数日变化、叶绿素荧光参数、光响应曲线及参数进行了研究.结果表明:蕾后期和花前期品种'神马'叶片蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和净光合速率(Pn)的日变化均为单峰曲线,峰值出现在10:00或12:00;胞间CO2浓度(Ci)的日变化则先降低后升高,谷值出现在12:00.蕾后期和花前期品种'神马'叶片Tr、Ci和Gs值的平均值总体上随叶片位置降低而逐渐升高;蕾后期不同部位叶片Pn值的平均值差异较小,花前期叶片Pn值的平均值则随叶片位置降低而逐渐降低.随着叶片位置降低,蕾后期和花前期品种'神马'叶片的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、表观量子效率(AQE)和最大净光合速率(Pmax)以及蕾后期的暗呼吸速率(Rd)均逐渐降低,而花前期的Rd值以及蕾后期和花前期的光补偿点(LCP)均逐渐升高.随着光合有效辐射(PAR)升高,蕾后期不同部位叶片以及花前期中部叶和下部叶的Pn值呈先急剧升高后趋于平稳的变化趋势,而花前期上部叶的Pn值则呈先急剧升高后逐渐下降的变化趋势.研究结果显示:在切花菊设施栽培过程中适当补充光照可提高切花菊品质.     

Fitness effects of a photosynthetic mutation across contrasting environments

To test the hypothesis that variation in photosynthesis can cause differences in fitness, we compared wild‐type (WT) Amaranthus hybridus genotypes to those having a single‐gene mutation (R) that affects photosynthetic rate. By using light and water treatments, we generated a range of differences between WT and R genotypes in photosynthetic rate, growth and reproduction at three developmental stages. In two cases photosynthetic differences were in the expected direction (WT > R), they did not differ in others, and in one case the R genotype had a higher rate than the WT. Across light and water treatments, higher rates of photosynthesis were related to increases in specific leaf area, leaf nitrogen content and stomatal conductance relative to the other genotype. Differences between genotypes in growth and allocation paralleled those in photosynthesis; in treatments where photosynthetic rate differed between the genotypes (high light), growth and reproduction did as well. In high light, the effects of genotype on fitness were indirect with high‐water availability, but were direct with low‐water availability. When photosynthetic rate did not differ between genotypes (low light), neither did growth and reproduction. These results demonstrate that variation in photosynthesis can cause differences in growth and reproduction. Furthermore, resource availability can moderate the ways in which selection operates on photosynthetic traits.     

不同光强对棱角山矾幼苗生长及光合特性的影响

通过比较不同遮阴处理下棱角山矾幼苗生长及光合特性的差异,以探讨不同光强对棱角山矾生长及光合作用的影响及其适应机制。结果表明：棱角山矾幼苗的生物量分配对光强的反应敏感,在强光处理下,比叶面积减小,总叶面积变小;弱光处理下通过增大叶生物量比、叶面积比,支持结构生物量比,提高捕光能力。但L100、L30、L10处理下总生物量的积累显著小于L50处理,L30、L50、L100光强处理下总叶面积显著高于L10光强处理。并且10%和100%光强下棱角山矾叶片的最大净光合速率（P_max）、光饱和点（LSP）、表观量子效率（AQY）均显著低于30%和50%光强处理;而光补偿点（LCP）则随光强的增大而升高;总叶绿素和类胡萝卜素含量在10%~100%随着光强增大而显著降低（P<0.05）。说明棱角山矾幼苗在不同光环境下具有一定适应性,但过强或过弱的光环境均会对棱角山矾的生长产生负面影响,其中50%光强是棱角山矾幼苗生长的最佳光强;棱角山矾为中性树种,苗木适宜生长在荫蔽的环境下。     

滇北球花报春和滇海水仙花的光合特性研究

用LI-6400便携式光合测定仪对引种栽培的滇北球花报春和滇海水仙花的光合参数进行测定,以探讨其光合生理特性.结果表明:(1)滇北球花报春的净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)日进程曲线均呈"单峰"型,它们的峰值分别出现在13:00和16:00;滇海水仙花的P_n、Tr较滇北球花报春低,且在一定范围内保持稳定,没有明显的峰值,与滇北球花报春表现出较明显的种间差异;(2)两种报春比叶重( LMA)和叶氮含量(LNC_a)对其光合相关特征参数没有显著影响,而叶氮在Rubisco中的分配系数PR、生物能库中的分配系数P_B和光合组分中总氮含量N_P与光合特征参数LCP、V_(cmax)、J_(max)、CE具有显著的正相关关系;(3)滇北球花报春具有较高的气孔导度(G_s)、P_n和T_r,对强光、高温、低湿度表现出较强的环境适应性,表现出较强的光合能力.     

不同比例红蓝光对番茄幼苗生长和光合作用的影响

为了探索番茄幼苗生长发育对红蓝组合光的响应机制,本试验采用发光二极管(LED)精量调制光源,以番茄品种‘SV0313TG’为试材,设红光(R)、蓝光(B)和红蓝组合光(9R1B、6R1B、3R1B、1R1B、1R3B)7个处理,以白光为对照,研究不同比例红蓝光质对番茄幼苗生长、光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数及根系活力的影响.结果表明:不同比例红蓝光质处理对番茄幼苗生长的影响具有明显差异.红光显著促进幼苗株高增加,比叶面积增大,胞间CO₂浓度提高,但PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Ф_PSⅡ)降低,根系生长受阻,根系活力下降,壮苗指数降低;蓝光下幼苗生长受到明显抑制,叶绿素含量降低,但叶绿素a/b 值升高;红蓝组合光有利于番茄幼苗的生长发育,3R1B处理下植株干物质量、叶绿素含量和光合性能均显著提高,幼苗生长健壮,壮苗指数最大.综上,红蓝组合光能够增加番茄幼苗叶片光合色素含量,提高光合效率,促进植株生长,尤以3R1B处理最佳.