干旱胁迫下杨树无性系苗期光合与气孔形态变异研究

为了解不同干旱胁迫处理下,杨树叶片光合特性和气孔形态的变化规律,本研究以4个杨树无性系为材料,对其干旱胁迫下光合指标与气孔形态指标进行测定分析,方差分析结果表明：除气孔器长在处理间差异不显著外,其他性状在无性系间、处理间和无性系与处理交互作用间均达极显著差异水平。随着土壤相对含水量的逐渐降低,无性系净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都呈现出不同程度的下降;而胞间二氧化碳浓度呈现为先降后升趋势,表明当土壤相对含水量大于40%时,光合作用的主要限制因子是气孔因素,当土壤相对含水量低于40%时,光合作用的主要限制因子转换为非气孔因素。气孔形态研究结果表明,各指标均随土壤相对含水量的持续降低呈现出持续下降趋势。利用隶属函数法对不同干旱胁迫下4个杨树无性系的抗旱性进行综合评价,结果表明：白城小青黑杨的抗旱性优于其他三个无性系。     

土壤水分、光照和空气湿度对木薯气孔导度的影响

为探讨土壤水分、光照等环境因子对华南8号木薯气孔导度的影响,构建气孔导度与相关环境因子的数学模型,设置7个土壤水分梯度(相对含水量20%～80%),盆栽华南8号木薯,测量净光合速率、气孔导度和空气相对湿度等参数.结果表明:空气相对湿度与气孔导度之间呈极显著正相关;光合有效辐射、土壤相对含水量与气孔导度之间呈显著正相关,但它们对气孔导度的影响程度随土壤相对含水量的变化而变化,当土壤相对含水量较低时,土壤相对含水量是影响气孔导度的主导因子,而当土壤相对含水量较高时,光合有效辐射是影响气孔导度的主导因子;土壤相对含水量、光合有效辐射、空气相对湿度与气孔导度的关系可用指数模型表达;华南8号木薯的适宜土壤相对含水量的低限临界值为52%.     

土壤水分对温室盆栽番茄叶片生理特性的影响及光合下降因子动态

以温室盆栽番茄(Lycopersicon esculentum Mill．)为试验材料,研究了土壤水分对叶水势(LWP)、细胞液浓度(CSC)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和叶片光合特性的影响,以及引起光合下降的因子动态。结果表明,随着土壤水分胁迫程度的增加,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、LWP明显下降．Gs具有相同的趋势,而CSC显著升高。土壤水分胁迫和高水分处理的Pn与Tr日变化呈双峰曲线,但在适宜土壤水分下为单峰曲线。随着土壤含水量的增加,光合下降的非气孔限制出现的时间具有滞后现象。本文对非气孔限制出现的临界点动态作了进一步的探讨。     

不同土壤水分条件下珍珠油杏的光合光响应特征

用CIRAS-2便携式光合仪测定了不同土壤水分条件下(土壤相对含水量为84.7%～22.8%)2年生珍珠油杏叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、胞间CO2浓度等光合生理参数的光响应过程,探讨其光合生理特性对土壤水分和光照强度的响应规律。结果表明:(1)随着土壤水分含量的降低,珍珠油杏叶片净光合速率、蒸腾速率、暗呼吸速率、光饱和点均呈降低趋势,表观量子效率先升高后降低,光补偿点先降低后升高。(2)利于珍珠油杏进行高光合作用并维持高水分利用效率的土壤相对含水量为43.6%～84.7%,适宜的光照强度为800～2 000μmol.m-2.s-1,即珍珠油杏对土壤水分和光照强度适应范围较广。(3)在土壤相对含水量43.6%～73.5%范围内,气孔限制是导致珍珠油杏光合速率下降的主要原因,在低于43.6%范围内,非气孔限制是导致光合速率下降的主要原因。研究认为,珍珠油杏是一种抗旱性比较强的植物,适合在华北干旱瘠薄山地引种栽培。     

水分胁迫对短枝型果树光合作用的非气孔限制

水分胁迫使叶片相对含水量降低,气孔阻力增大.水分胁迫光合速率的下降除受气孔因素影响之外,随着胁迫时间的延长和胁迫程度的加剧,水分胁迫导致O-·2累积,H2O2含量增加,从而引发膜脂过氧化,造成膜渗漏,质膜相对膜透性增大,膜脂过氧化产物MDA含量升高,由膜系统破坏而诱发的非气孔因素成为光合速率下降的主要原因.     

田间冬小麦叶片光合午休过程中的非气孔限制

1　引　　言作物的光合午休是近几年作物栽培生理研究的热点之一 ,研究大都从生态、生理的各个方面阐述光合午休的成因与机理 ,如土壤水分降低 ,ＣＯ2 浓度下降 ,ＶＰＤ过高 ,气孔限制与非气孔限制 ,羧化效率降低等[4 ,6,10 ] .其中有关作物光合午休过程中的非气孔限制问题 ,多数研究仅根据Ｆａｒｑｕｈａｒ判据[2 ] 判断发生了非气孔限制即止 ,至于非气孔限制的具体内容 ,多见于讨论 ,缺乏直接的实验证据 .本文对大田生态条件下 ,冬小麦生育后期旗叶光合午休过程中的非气孔限制问题进行了较深入的研究 .2　材料与方法2 1　供试材料选用冬…     

增强UV-B辐射和NaCl复合胁迫下绿豆光合作用的气孔和非气孔限制

研究了0.35 W/m2的UV-B辐射、0.4%NACl及其复合胁迫下绿豆(Phaseolus radiatus L.)幼苗光合作用的气孔和非气孔限制.发现各胁迫处理下,幼苗净光合速率、气孔导度、光合能力、羧化效率和Rubisco含量均明显降低;细胞间隙CO2浓度在各胁迫处理前期低于对照,后期高于对照;气孔限制值除复合处理第5天外,其余均高于对照;复合处理下上述指标的变化程度均大于两胁迫因子单独处理.表明各胁迫下光合速率的降低既有气孔因素也有非气孔因素,但前期以气孔限制为主,后期以非气孔限制为主;Rubisco含量的降低是各胁迫下光合速率降低的非气孔因素.     

大豆光合日变化过程中气孔限制和非气孔限制的研究

研究了在典型高温低湿天气下大豆光合日变化过程中气孔限制和非气孔限制的效应。大豆叶片在中午表现出严重的气孔关闭伴随着光合速率的大幅度下降,但中午光合速率下降期间,大豆叶片细胞间隙的CO_2浓度不但没有下降反而有所增加,同时气孔限制值也在下降。实验结果表明,大豆叶片的光合午休现象主要是因为大豆叶片的羧化效率、光合能力,RUBP再生能力的下降以及CO_2补偿点升高造成的。大豆叶片在中午时气孔导度的下降不是造成光合午休的原因,而是在特定环境中实现水分利用最优的一种对策。     

烤烟伸根期的光合特性及其对土壤水分的研究

烤烟NC89、LJ851、LJ911伸根期的生长中心在地下部分。合理地控制土壤水分含量,协调地上部分和地下部分的生长是此期生产管理的重要环节。土壤相对含水量在75%～85%的光合速率提高,但水分利用效率最高的土壤相对含水量在65%～75%之间,且此土壤水分含量有利于烤烟烟苗的蹲苗、壮苗,是烤烟生长的最佳土壤水分条件。     

烤烟伸根期的光合特性及其对土壤水分的响应

烤烟NC89、LJ851、LJ911伸根期的生长中心在地下部分。合理地控制土壤水分含量,协调地上部分和地下部分的生长是此期生产管理的重要环节。土壤相对含水量在75%~85%的光合速率最高,但水分利用效率最高的土壤相对含水量在65%~75%之间,且此土壤水分含量有利于烤烟烟苗的蹲苗、壮苗,是烤烟生长的最佳土壤水分条件。     

Photosynthetic responses of a C3 and three C4 species of the genus Panicum (s.l.) with different metabolic subtypes to drought stress

Young plants of Panicum bisulcatum (C(3)), Zuloagaea bulbosa [NADP-malic enzyme (ME)-C(4)], P. miliaceum (NAD-ME-C(4)) and Urochloa maxima [phosphoenolpyruvate carboxykinase (PCK)-C(4)] were subjected to drought stress (DS) in soil for 6?days. The C(3) species showed severe wilting symptoms at higher soil water potential (-1.1?MPa) and relative leaf water content (77?%) than in the case of the C(4) species (-1.5 to -1.7?MPa; 58-64?%). DS decreased photosynthesis, both under atmospheric and under saturating CO(2). Stomatal limitation of net photosynthesis (P (N)) in the C(3), but not in the C(4) species was indicated by P (N)/C (o) curves. Chlorophyll fluorescence of photosystem II, resulting from different cell types in the four species, indicated NADPH accumulation and non-stomatal limitation of photosynthesis in all four species, even under high CO(2). In the NAD-ME-C(4) and the PCK-C(4) species, DS plants showed increased violaxanthin de-epoxidase rates. Biochemical analyses of carboxylating enzymes and in vitro enzyme activities of the C(4) enzymes identified the most likely non-stomatal limiting steps of photosynthesis. In P. bisulcatum, declining RubisCO content and activity would explain the findings. In Z. bulbosa, all photosynthesis enzymes declined significantly; photosynthesis is probably limited by the turnover rate of the PEPC reaction. In P. miliaceum, all enzyme levels remained fairly constant under DS, but photosynthesis can be limited by feedback inhibition of the Calvin cycle, resulting in asp inhibition of PEPC. In U. maxima, declines of in vivo PEPC activity and feedback inhibition of the Calvin cycle are the main candidates for non-stomatal limitation of photosynthesis under DS.     

砂仁光合作用的CO2扩散限制与气孔限制分析

目前常用从气体交换参数计算的胞间CO₂浓度(C_i)来计算气孔限制值(L_s),但由于胁迫情况下计算的C_i偏高常导致结果不准确。该文引入扩散限制分析概念,以砂仁为例介绍了一种不需 C_i的计算扩散限制值(L_d)的新方法。同时通过叶绿素荧光参数间接估算受干旱胁迫植株的C_i(用C_i'表示)计算气孔限制值(L_s')。采用这3种方法分析了生长在100%和40%土壤相对湿度(RSM)下的砂仁(Amomum villosum)净光合速率的限制因素。结果表明两种水分状况下砂仁午后净光合速率的限制因素不同。100%RSM下,午后砂仁L_s没有升高,说明光合作用气孔限制并未增强;午后其L_d升高表明光合作用的CO₂扩散限制增强,这主要是由叶肉阻力相对增大所致。40%RSM下,午后砂仁L_s'升高比L_d升高明显,说明气孔阻力在所有扩散阻力中占主导作用,是限制净光合速率的主要原因;而其 L_s午后并未升高,暗示传统的气孔限制分析会得出非气孔限制的错误结论。C_i'低于C_i,说明干旱胁迫时传统的气体交换方法高估了C_i。上述结果都证明水分胁迫情况下传统方法不可靠,该文介绍的两种新方法比较准确可靠,同时使用两种新方法还可定性推测叶肉阻力的变化方向。     

夏玉米叶片气体交换参数对干旱过程的响应

目前已经开展了大量的干旱对作物叶片气体交换参数影响的研究,但关于作物叶片气体交换参数对干旱过程的响应及其关键阈值的研究仍较少。基于夏玉米七叶期开始的5个初始水分梯度的长时间持续干旱模拟实验资料,分析了不同强度持续干旱过程中夏玉米叶片气体交换参数(净光合速率Pn,气孔导度Gs,蒸腾速率Tr,胞间CO_2浓度Ci和气孔限制值Ls)的变化规律及其关键阈值。结果表明,玉米的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)在干旱发生初期呈大幅度下降,但随着干旱持续会出现一定的适应性。利用统计容忍限方法确定了夏玉米拔节期Pn,Tr和Gs响应干旱的临界土壤相对湿度(0—30cm)分别为53%,51%和48%,对应的临界叶含水率分别为81.8%,81.3%和81.2%。夏玉米光合作用由气孔限制向非气孔限制转换的0—30cm土壤相对湿度均为44%±2%,对应的叶含水率均为77.6%±0.3%。研究结果可为夏玉米干旱发生发展过程的监测预警提供依据。     

Limitations to photosynthesis of lettuce grown under tropical conditions: alleviation by root-zone cooling.

Aerial parts of lettuce plants were grown under natural tropical fluctuating ambient temperatures, but with their roots exposed to two different root-zone temperatures (RZTs): a constant 20 degrees C-RZT and a fluctuating ambient (A-) RZT from 23-40 degrees C. Plants grown at A-RZT showed lower photosynthetic CO2 assimilation (A), stomatal conductance (gs), midday leaf relative water content (RWC), and chlorophyll fluorescence ratio Fv/Fm than 20 degrees C-RZT plants on both sunny and cloudy days. Substantial midday depression of A and g(s) occurred on both sunny and cloudy days in both RZT treatments, although Fv/Fm did not vary diurnally on cloudy days. Reciprocal temperature transfer experiments investigated the occurrence and possible causes of stomatal and non-stomatal limitations of photosynthesis. For both temperature transfers, light-saturated stomatal conductance (gs sat) and photosynthetic CO2 assimilation (A(sat)) were highly correlated with each other and with midday RWC, suggesting that A was limited by water stress-mediated stomatal closure. However, prolonged growth at A-RZT reduced light- and CO2-saturated photosynthetic O2 evolution (Pmax), indicating non-stomatal limitation of photosynthesis. Tight temporal coupling of leaf nitrogen content and P(max) during both temperature transfers suggested that decreased nutrient status caused this non-stomatal limitation of photosynthesis.     

逐步失水过程中绿竹光响应进程及其拟合

利用便携式光合测定系统Li-6400,在人为浇水至土壤水分饱和后的自然耗水过程中,分析2年生绿竹盆栽苗叶片在连续多级土壤水分下的光合作用光响应过程.结果表明: 在土壤相对含水量53.5%～95.6%条件下,绿竹光合作用光响应过程不会受到明显的强光抑制,且在相对水分亏缺条件下(53.5%～69.6%)达到更高的光合作用水平,而在严重水分亏缺后(土壤相对含水量≤33.6%)产生明显光抑制.在对绿竹叶片逐步失水过程的光响应拟合中,直角双曲线模型对净光合速率(P_{n max})的拟合值远高于实测值;直角双曲线模型、非直角双曲线模型和指数模型3种模型拟合的光饱和点(LSP)远低于实测值.在严重水分亏缺阶段,3种模型对光响应曲线拟合存在较大误差.气孔限制值(L_s)及瞬时水分利用效率(WUE_inst)具有相似的阈值响应过程,表现为随着土壤相对含水量减少而先增大后减小,且最大值出现在53.5%～69.6%条件下,这一结果与光合作用光响应过程取得P_{n max}的土壤相对含水量范围相同,具有一定的表征意义.绿竹旱涝管理最佳的土壤相对含水量为53.5%～69.6%,较高土壤含水量下(69.6%～95.6%)绿竹也有良好的光合表现.直角双曲线修正模型对绿竹在相对含水量为23.1%～95.6%条件下的光合作用光响应过程拟合较好,而其余3种模型均有局限性.     

金矮生苹果叶片气体交换参数对土壤水分的响应

 在黄土高原半干旱地区,通过测定10年生金矮生苹果（Malus pumila cv. Goldspur）叶片气体交换参数与土壤水分的定量关系,探讨了土壤水分胁迫对光合作用的影响规律,以确定苹果园节水灌溉适宜的土壤水分调控标准。结果表明：叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤水分的变化具有明显不同的阈值反应。土壤含水量（SWC）大约在田间持水量的60%～86%范围内,Pn和Tr均保持较高的水平,小于田间持水量的60%～86%后,两者均随土壤湿度的减少而明显下降。维持较高叶片水分利用效率（WUE）的SWC约在田间持水量的50%～71%左右。当SWC小于田间持水量的48%以后,Gs和Ls明显降低,而Ci急剧增加,水分胁迫条件开始直接作用于叶肉细胞,导致光合速率下降,由气孔限制因素转变为非气孔因素。据此我们认为：在半干旱黄土高原地区,金矮生苹果园节水灌溉适宜的SWC范围大约在田间持水量的50%～71%左右,所允许的土壤水分亏缺程度为田间持水量的48%左右。     

黄连木对干旱胁迫的生理响应

研究了自然干旱条件下黄连木（Pistacia chinensis Bunge）的生理变化。结果表明,随土壤含水量的减少,叶绿素b含量、光合速率、叶片相对含水量与叶水势均下降;叶绿素a和可溶性糖含量、叶绿素a和b的比值及总叶绿素含量呈现上升的趋势;超氧化物歧化酶活性先升后降;丙二醛含量干旱胁迫前期升高,后期变化不明显;净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随土壤含水量的减少逐步降低。气孔和可溶性糖含量都是影响黄连木光合速率的关键因子,干旱胁迫前12d光合速率主要受气孔限制,之后为非气孔限制。干旱胁迫前期渗透调节物质以可溶性糖为主,干旱胁迫较重时脯氨酸含量急剧升高,与可溶性糖同时起渗透调节作用。