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.     

7个光响应曲线模型对不同植物种的实用性

光响应曲线研究方法被广泛应用在植物生理的研究中,但是在应用光响应模型拟合光响应数据时,往往只考虑到研究的目的,很少考虑到模型是否适用于所研究的植物。本文通过采用7个不同的光响应模型对白桦叶片和兴安落叶松针叶光响应曲线数据拟合的比较,发现不同模型对同一种植物光响应曲线的拟合结果存在着差异,同一模型对同种植物不同部位叶片光响应曲线的拟合效果也不同,所以在研究植物的光响应时,应考虑到所选光响应模型对该种植物的光响应情况的描述是否恰当。根据具体情况选择最佳模型,以最大限度地保证估测生理指标结果的精确性。     

4种光响应曲线模型对3种十大功劳属植物的实用性

运用4种光合作用光响应模型对3种十大功劳属植物的光响应数据进行拟合,提取了各光响应模型的主要特征参数并对比分析了各模型参数间的差异。结果表明:不同模型对同一种十大功劳的光响应曲线的拟合结果存在着差异;同一模型对不同十大功劳的光响应曲线的拟合效果也不同;但直角双曲线修正模型对3种十大功劳光响应曲线的拟合效果最佳。因此,在研究植物的光响应时,应考虑光响应模型对植物的整体拟合效果,不能以某个参数作为衡量标准来选取最优的光响应模型。     

不同土壤水分下4种沙生灌木的光合光响应特性

采用盆栽试验在适宜水分、中度干旱和重度干旱(土壤田间持水量的70%-75%、45%-50%和30%-35%)条件下,研究了4种沙生灌木柠条、花棒、沙木蓼和杨柴1年生幼苗的光合光响应特性。结果表明:各灌木光响应曲线的变化趋势基本一致,采用非直角双曲线模型拟合良好;各灌木净光合速率在同等光合有效辐射时均表现为适宜水分中度干旱重度干旱;各灌木在干旱条件下叶片表观量子效率与最大净光合速率均较适宜水分下降低,两项参数在中度与重度干旱下的平均降幅柠条均为最小,反映出柠条光合作用对干旱胁迫较强的适应性;干旱条件下光饱和点的降低是造成4种沙生灌木对光照需求改变的主要原因,光补偿点和饱和点的协同变化表明柠条具有对光环境良好的适应性;4种沙生灌木在干旱条件下暗呼吸速率均降低。在西北沙区人工植被建设中从光合特性考虑,柠条更宜作为土壤水分较差立地上的先锋树种。     

臭氧胁迫对冬小麦光响应能力及PSⅡ光能吸收与利用的影响

为准确评价O3胁迫对冬小麦光响应能力和PSⅡ光能吸收、分配与利用的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 nL/L)、不通风(5H,15—68 nL/L)、环境空气(NF,7—78 nL/L)、100nL/L O3 (CF100,96—108 nL/L)和150nL/L O3 (CF150,145—160nL/L) 等5种O3熏蒸处理,用IMAGING-PAM测量了冬小麦（丰抗13）扬花期的Fo、Fm及自然光下的快速光曲线。结果表明,O3胁迫显著降低了冬小麦PSⅡ的最大量子效率(Fv/Fm)、最大光合速率(Pm)、半饱和光强(Pm/α)、吸光系数(IA)、调节性热耗散的量子产额(Y(NPQ))和非光化学淬灭系数(NPQ),显著提高了冬小麦的初始光能利用效率(α)、非调节性热耗散的量子产额(Y(NO))和PSⅡ吸收光能的日累计损失（Daily ∑Y(NO)+ Daily ∑Y(NPQ)）;CF处理显著提高了冬小麦的Pm、α、Y(NPQ)、NPQ及PSⅡ日累计利用的光能（Daily ∑Y(Ⅱ)）;当其余4组的Y(NPQ)和NPQ趋于饱和时,NF仍在以较快的速率上升。O3胁迫显著降低了冬小麦吸收、利用光能的能力和光保护能力,改变了PSⅡ吸收光能的分配结构,提高了冬小麦对光强变化的敏感性,加剧了光抑制,致使冬小麦受到O3和过剩光能的双重伤害;CF处理下冬小麦的光合能力和光保护能力显著提高,但对强光的潜在耐受能力低于NF;固城的空气质量已对冬小麦造成一定影响,极可能导致产量损失。     

低温弱光胁迫对野生大豆和大豆栽培种光系统功能的影响

以野生大豆和栽培大豆为材料,通过同时测定大豆叶片的叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820nm光的吸收曲线,以及测定超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性,分析了低温弱光胁迫及常温弱光恢复下这2种大豆光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSI）功能的变化。结果表明,低温弱光胁迫对这2种大豆的PSI和PSⅡ的功能都造成伤害;在低温弱光胁迫下,维持较高的SOD和APX活性和维持PSI和PSⅡ的协调性是野生大豆比栽培大豆耐低温的一个重要原因。     

弱光胁迫对不同耐荫型玉米果穗发育及内源激素含量的影响

2010—2011年以耐荫性较弱的玉米杂交种豫玉22和耐荫性较强的玉米杂交种郑单958为材料,在抽雄前3 d开始进行弱光胁迫处理,吐丝后10 d恢复自然光照,研究弱光胁迫及光恢复对不同耐荫型玉米果穗生长发育及其内源激素含量的影响。结果表明:弱光胁迫下,玉米果穗生长发育明显减缓,穗长、穗粗和果穗干物质积累显著减小,秃尖度变大;穗行数、穗粒数和籽粒库容显著降低;吐丝期果穗顶部小穗子房发育停滞,已有败育迹象的籽粒在恢复自然光照后无明显改善;豫玉22果穗和籽粒性状在处理间的差异程度均大于郑单958。弱光胁迫下,两玉米杂交种果穗的ABA和ZR含量均升高,而GA含量和GA/ABA比值均降低;IAA含量和IAA/ABA比值在郑单958果穗中表现为升高,而豫玉22则表现为下降。     

几种光合作用光响应典型模型的比较研究

光响应曲线是判定植物光合效率的重要方法,通过曲线可以获得植物光合特性的相关生理参数,但不同模型提取的光响应参数和指标存在差异。本文选择直角双曲线、非直角双曲线和两种指数曲线模型,分别对3个品系常绿杨光响应数据进行拟合,提取了各光响应曲线模型的主要特征参数,对比分析了各模型参数问的差异,并对光饱和点（LSP）的不同计算方法进行了讨论。最后用巨尾桉光响应数据对分析结果作了进一步验证。结果表明,直角和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率（P＇max）、表观量子效率（a）及暗呼吸速率（Rd）值高于指数模型拟合值,且直角双曲线拟合的各参数均比非直角双曲线拟合的各参数的值大,而两指数模型各参数拟合值基本一致;在LSP计算方法中,用光通量200μmol·m^-2·s^-1以下的点拟合的Pn-I直线与其它模型相结合得到光饱和点的方法不可靠,会使计算结果明显偏小,用接近最大总光合速率Pmax一定比例的方法估计LSP也存在较大偏差,而P＇max由于消除了Rd的影响,计算光饱和点时各模型的估计比例相对固定,是一个比较理想的LSP估计方法,初步得出直角、非直角及指数模型用P＇max来估计光饱和点时应选取的比例分别为（78±1）％、（82±1）％及（96±1）％。     

光对4种木本植物叶片清除有机自由基能力的影响

生长在没光强下的４种木本植物荷对（Ｓｃｈｉｍａ ｓｕｐｅｒｂａ Ｇａｒｄｎ．ｅｔ Ｃｈａｍｐ．）、黧蒴（Ｃａｓｔａｎｏｐｓｉｓ ｆｉｓｓａ （Ｃｈａｍｐ．ｅｘ Ｂｅｎｔｈ．）Ｒｅｈｄ．ｅｔ Ｗｉｌｓ．）（乔木）和九节（Ｐｓｙｃｈｏｔｒｉａｒｕｂｒａ （Ｌｏｕｒ。．）Ｐｏｉｒ）,罗伞（Ａｒｄｉｓｉａ ｑｕｉｎｑｕｅｇｏｎａ Ｂ１．）（林下灌木）幼苗（盆栽）或幼树（自然林下）叶片的５０％乙醇提取液具     

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.     

花粒期光照对夏玉米光合特性和叶绿体超微结构的影响

在大田条件下,以夏玉米品种‘登海605’为试验材料,研究花粒期不同光照强度(正常光照、开花至收获期遮阴和开花至收获期增光)对夏玉米叶片光合、荧光性能和叶绿体超微结构的影响.结果表明:与对照相比,花粒期遮阴影响叶绿体排布及内部结构发育,基粒个数和基粒片层数均有不同程度减少,叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量下降,PSⅡ反应中心的实际光化学效率和最大光化学效率降低,非光化学淬灭系数数值增加,导致产量降低;增光后叶绿体结构良好,基粒片层排列紧致、清晰且数量增加,PSⅡ反应中心的实际光化学效率增加,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量上升,叶片光合性能增强,产量增加.即花粒期遮阴破坏了夏玉米叶片叶绿体超微结构,降低了叶片光合能力,产量下降;花粒期增光增加了叶肉细胞中叶绿体的基粒和基粒片层,导致基粒片层排列紧密有序,有利于增加作物产量潜力.     

低温弱光胁迫及恢复对切花菊光合作用和叶绿素荧光参数的影响

以切花菊品种‘神马’为试材,在偏低温弱光(16℃/12℃,PFD100μmol.m-2.s-1)和临界低温弱光(12℃/8℃,PFD60μmol.m-2.s-1)下分别胁迫11d,然后转入正常条件(22℃/18℃,PFD450μmol.m-2.s-1)恢复11d,研究不同低温弱光强度及恢复对菊花光合作用和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:低温弱光导致菊花叶片的净光合速率(Pn)和气孔限制值(Ls)下降,而胞间CO2浓度(Ci)上升.偏低温弱光胁迫下菊花叶片暗适应下最大光化学效率(Fv/Fm)和初始荧光(Fo)无明显变化,但光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)在处理前期略有下降,后期则有所回升;而临界低温弱光处理的Fo明显升高,Fv/Fm和Fv′/Fm′显著降低.PSⅡ光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和表观光合电子传递速率(ETR)均随着低温弱光胁迫程度的增加和时间的延长而降低;偏低温弱光处理植株在解除胁迫后能迅速恢复到对照水平,而临界低温弱光处理植株回升速度较慢;同时,低温弱光胁迫下吸收光强用于分配光化学反应部分(Prate)的比例减少,而天线热耗散(Drate)和反应中心的能量耗散(Ex)比例上升,但天线热耗散为过剩光能的主要分配途径.     

温度、湿度、光照对桔小实蝇飞行能力的影响

本文明确温度、相对湿度和光照强度等3个环境因子变化对桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)雌、雄成虫飞行能力的影响。在不同温度、相对湿度和光照强度下,通过室内静风吊飞测试桔小实蝇雌、雄成虫的飞行距离、时间及速度。结果表明,适宜桔小实蝇飞行的温度范围是20℃-32℃,雌虫比雄虫更耐高温;最适宜飞行的空气相对湿度在60%-75%;桔小实蝇雌、雄成虫在有光照的条件下飞行,在500-2000 lux光照强度下飞行能力最强。分析表明,环境温度、空气相对湿度以及光照强度对桔小实蝇的飞行影响明显。低温或太高温对桔小实蝇飞行不利;较湿润的空气环境对桔小实蝇飞行有利,干燥或湿度过大均不利于桔小实蝇的飞行活动;光刺激是导致桔小实蝇飞行活动的基本条件,光照强度过弱或过强均不利于桔小实蝇飞行。     

基于统计和过程模型的河南省夏玉米最适播种期时空分布特征

播种期是影响夏玉米产量的重要因素,研究夏玉米最适播种期的时空分布特征对指导夏玉米生产有重要意义.本文应用统计模型和APSIM Maize过程模型分析了河南省夏玉米最适播种期的时空分布特征.结果表明: 河南省夏玉米的最适播种期为5月30日至6月13日,南早北晚,北部地区以6月4日至13日播种为宜,西部山区应在5月30日左右播种,南部地区应尽量保证在6月8日前播种.晚熟品种‘农大108’应比中熟品种‘丹玉13’至少提前播种2 d,气候变暖背景下若收获期可推迟1周,则最适播种期将至少推迟3 d.在生长季降水偏少年型下,夏玉米应较正常年型晚播7 d左右;而在生长季降水偏多年型下,夏玉米应早播7 d左右.1971—2010年,河南省夏玉米最适播种期变化趋势不显著,但是由于温度变化和品种改良对冬小麦成熟期的影响,导致河南省驻马店以南地区、中部的伊川、内乡、南阳,以及北部的林州和西部的三门峡地区夏玉米可播种期提前,可播种范围扩大.统计方法和APSIM模型计算的夏玉米最适播种期在76.7%的研究站点无显著差异.结合两种方法,北部地区应保证需水关键期降水充足和灌浆期温度适宜,做到“见雨即播”.南部地区在满足上述两个指标的条件下,应在播种期降水达到一定有效值时进行播种,对于南部和偏南部地区,该有效值分别为3.9和8.3 mm.     

基于Illumina MiSeq测序平台分析长期不同施肥处理对黑土真菌群落的影响

【目的】不合理施肥所引发的土壤环境问题逐渐成为制约我国农业可持续发展的重要因素之一,土壤真菌作为一类重要的土壤微生物,研究长期施肥对土壤真菌多样性及群落分布格局,探讨其理化因子对真菌群落结构的影响具有一定意义。【方法】本研究以东北黑土玉米田长期定位施肥试验(1984–2017)为基础,通过常规分析和Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析长期施肥对黑土玉米田土壤养分含量和真菌群落结构变化的影响。【结果】长期施用氮肥明显降低土壤p H,却增加了玉米产量,秸秆与化肥配施可以增加土壤有机质和全氮的含量。稀释曲线结果表明长期施肥降低了土壤真菌序列的丰度和均匀度,并且在秸秆与化肥配施中序列数最低;在优势菌群中,共检测出5个已知真菌门,分别是子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、接合菌门(Zygomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota),子囊菌门占总序列平均值的57.0%,并且在氮磷钾配施高量秸秆有机肥(NPK+S0.5)的土壤中,子囊菌门丰度高达70.35%。在土壤真菌属水平的物种丰度分析中,共检测出109个已知真菌属,Humicola、Fusarium、Verticillium、Mortierella这4个菌属为优势菌属;Chaetomium、Trichocladium、Podospora、Preussia 4个菌属在秸秆与化肥配施处理中丰度较高,并同属一个分支聚类。从多样性指数分析得出,秸秆与化肥配施可以增加物种丰度和群落多样性;从热图分析可知,施用氮肥和不施用氮肥处理间真菌群落组成存在明显差异。RDA分析中,土壤理化性质影响着土壤真菌群落结构,尤其是土壤的p H、全量氮磷钾(T-N、T-P、T-K)、有效磷钾(A-P、A-K)和铵态氮(NH4+-N)浓度是重要环境因素。【结论】因此,施用氮肥虽然增加了产量,但也造成土壤酸化,真菌数量增加,其丰富度和多样性明显降低。而秸秆与化肥配施可以维持土壤健康生态环境和真菌群落多样性。     

不同营养源对稻虱缨小蜂寿命及寄生能力的影响

研究了蜂蜜、玉米花粉、大豆花、褐飞虱蜜露和黄脊飞虱蜜露对稻虱缨小蜂寿命、寄生能力以及寄生行为对稻虱缨小蜂寿命和存活率的影响。结果表明,蜂蜜、玉米花粉、褐飞虱蜜露和大豆花均能明显延长稻虱缨小蜂的寿命。并且显著地提高了对褐飞虱卵的寄生能力,其中蜂蜜最有效,大豆花次之,玉米花粉和褐飞虱蜜露这两种营养源以玉米花粉(水和褐飞虱蜜露+水的形式)对提高稻虱缨小蜂寿命最有效,而单一玉米花粉、花粉液、褐飞虱蜜露稀释液和纯褐飞虱蜜露均不能延长稻虱缨小蜂寿命,黄脊飞虱蜜露对稻虱缨小蜂的寿命和寄生能力均无影响。寄生行为对稻虱缨小蜂的寿命基本无影响。但致使其40～48h内的存活率提高,此后的存活率降低较快,在稻田周围的作物和植被上调查到约10种飞虱,非稻田生境能为稻田寄生性天敌提供寄主和食物,是理想的庇护所,对保护和提高稻田天敌种群数量,提高稻田天敌的生物控制作用。