盐胁迫下菊芋根系脱落酸对钠离子转运和光系统Ⅱ的影响

通过根系施加脱落酸(ABA)合成抑制剂钨酸钠,研究盐胁迫(150 mmol·L^-1 NaCl)下菊芋根系ABA信号对根系Na⁺转运、叶片Na⁺积累和光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响。结果表明:钨酸钠抑制盐胁迫下根系ABA合成,降低根系Na⁺外排,提高根系Na⁺向叶片的转运系数。盐胁迫增加叶片Na⁺含量,没有影响叶片膜脂过氧化、PSⅡ反应中心蛋白合成和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)。根系ABA合成受抑制,显著增加盐胁迫下叶片Na⁺积累,加剧叶片膜脂过氧化,损伤PSⅡ反应中心蛋白,显著降低F_v/F_m,诱发PSⅡ光抑制。总之,盐胁迫下菊芋根系ABA信号诱导根系Na⁺外排,抑制Na⁺向地上部转运,有利于减少叶片Na⁺积累,防御PSⅡ氧化损伤。     

钙与脱落酸对干旱胁迫下黄瓜幼苗光合及相关酶活性的影响

为探讨在干旱胁迫下钙与脱落酸对黄瓜幼苗光合作用及相关酶活性的影响,以黄瓜为试材,正常营养液栽培为对照,利用PEG-6000(聚乙二醇)营养液添加模拟干旱胁迫,设干旱胁迫条件下幼苗叶片喷施清水、脱落酸(ABA)、CaCl₂+ABA、LaCl₃(钙离子通道抑制剂)+ABA及EGTA(钙离子螯合剂)+ABA等5个处理.结果表明: 干旱胁迫抑制了黄瓜幼苗的营养生长、降低了幼苗叶片的抗氧化酶和硝酸还原酶活性,以及光合作用和荧光参数等,通过叶面喷施ABA减小了幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,以及光合作用(P_n、g_s)和荧光参数(F_v′/F_m′、q_P和ETR)的下降幅度,有效缓解了干旱胁迫对植株造成的伤害;喷施CaCl₂+ABA显著促进了ABA的这种正向缓解作用,而喷施LaCl₃+ABA和EGTA+ABA都没有表现出促进作用.     

酸雨胁迫对苦槠幼苗气体交换与叶绿素荧光的影响

常绿阔叶树苦槠(Castanopsis sclerophylla)是亚热带地带性顶极群落的建群种之一, 在区域森林资源保护和可持续利用方面具有重要的地位。在该区域日益严重的酸雨胁迫下, 研究其对于胁迫的生理生态响应具有重要的理论价值和实践意义。该文以苦槠幼苗为研究材料, 研究了酸雨胁迫对苦槠幼苗光合生理的影响。结果表明: (1)短时间内, pH 2.5处理下的幼苗叶绿素相对含量最低, 且与pH 5.6处理下的存在显著性差异(p < 0.05); 经过一段时间处理后, pH 4.0处理下的叶绿素相对含量最高, 表明低浓度的酸雨会促进叶绿素相对含量的增加。(2) 2007年4月, 光合速率(P_n)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ的潜在活性(F_v/F₀)在不同酸雨浓度处理下基本无变化。随着酸雨处理时间的延长, pH 2.5处理下的P_n、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率有显著降低, 且与pH 5.6处理下的存在显著性差异(p < 0.05)。pH 2.5处理组与pH 5.6处理组之间的F_v/F_m和F_v/F₀差异性逐渐减小。表观量子效率和气孔导度变化规律不明显。综合来说, 酸雨处理前期, 高浓度的酸雨胁迫对苦槠幼苗叶绿素相对含量、光合生理参数有显著影响, 但随着酸雨处理时间的增加, 酸雨胁迫对苦槠幼苗的影响逐渐减小, 表明其对外界不良环境具有一定的抵御能力和适应能力。     

持续干旱胁迫下外源精胺对红椿幼苗的形态与生理调节效应的影响

为了掌握持续干旱胁迫下外源精胺(Spm)对红椿幼苗的形态和生理调节效应,本研究以2年生红椿盆栽幼苗为试验对象,在人工遮雨棚中开展干旱胁迫及外源精胺调节试验,试验设置4个持续干旱胁迫处理:(1)对照(土壤相对含水量45%~50%,每天浇水至饱和状态,CK);(2)轻度干旱胁迫(土壤相对含水量30%~38%,持续干旱7 d);(3)中度干旱胁迫(土壤相对含水量25%~30%,持续干旱14 d);(4)重度干旱胁迫(土壤相对含水量20%~25%,持续干旱21 d)。然后,连续3天对轻度、中度和重度干旱胁迫处理喷施外源Spm(浓度为1 mmol·L-1)进行修复调节,并正常管护5天。结果表明:喷施Spm对重度干旱胁迫下植株形态损伤的修复速度远低于轻度和中度干旱胁迫植株;在对照、轻度干旱胁迫(或中度、重度)以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片相对含水量和叶绿素含量均差异极显著(P0.01);在对照、中度干旱胁迫(或重度)以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片相对电导率均差异极显著(P0.01);在对照、轻度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片MDA含量和POD含量差异显著(P0.05);在对照、重度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片MDA含量和POD含量差异极显著(P0.01);在对照、重度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片游离脯氨酸含量差异极显著(P0.01);喷施1 mmol·L-1Spm可修复红椿在遭受干旱胁迫时造成的形态和生理损伤并提高植株的持续抗旱能力,其修复作用对轻度和中度干旱胁迫更为显著。     

苗期干旱及复水条件下不同花生品种的光合特性

为探索不同花生(Arachis hypogaea)品种的旱后恢复能力, 研究花生品种耐旱性与光合特性的关系, 通过盆栽土壤水分控制实验, 测定了12个花生品种苗期对干旱胁迫与复水过程的光合响应特征, 并讨论了所测各性状参数与抗旱性强弱的关系, 包括对水分胁迫伤害的修复能力。结果表明, 根据苗期生物量抗旱系数, ‘山花11号’、‘如皋西洋生’、‘A596’、‘山花9号’、‘农大818’的抗旱性较强, 且复水后植株产生超补偿生长效应, 补偿生长能力与抗旱性呈极显著正相关。叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)随干旱进程逐渐降低, 复水后逐渐增加, 抗旱性强的花生品种变幅较小。干旱7天, 大多数花生品种的光合参数值未有显著性差异。干旱14天, 抗旱性越强的花生品种光合参数值越高, 不同抗旱性花生品种的光合参数值有显著差异。‘山花11号’、‘如皋西洋生’、‘A596’、‘山花9号’的P_n、G_s、Φ_PSII、F_v/F_m、q_P在复水5天时恢复至对照水平, 复水10天时超过对照, ‘79266’、‘ICG6848’、 ‘白沙1016’、‘花17’在复水10天时仍未达到对照水平, 复水过程中抗旱性强的品种的光合参数显著高于抗旱性弱的品种。相关分析表明, 干旱胁迫14天和复水5天后, 花生的P_n、Φ_PSII、F_v/F_m、q_P与品种抗旱性呈极显著正相关。因此, 可在苗期用40%土壤相对含水量胁迫14天及复水5天时花生的P_n、Φ_PSII、F_v/F_m、q_P鉴定品种的干旱伤害程度及修复能力, ‘山花11号’可作为强干旱适应性鉴定的标准品种。     

钼在桃树干旱胁迫响应中的作用解析

以毛桃(Amygdalus persica)实生苗为试材, 研究干旱胁迫下, 钼酸铵处理对钼辅因子硫化酶编码基因(LOS5/ABA3)表达量、脱落酸(ABA)含量及抗旱相关生理指标的影响。结果表明, 干旱胁迫下, 喷施不同浓度钼酸铵处理毛桃实生苗叶片, 其含水量及叶绿素和脯氨酸含量显著高于对照, 且以0.04%钼酸铵处理效果最好; 电解质渗漏率显著低于对照。干旱胁迫下, 与对照相比, 喷施0.04%钼酸铵的毛桃实生苗叶片中LOS5/ABA3表达量显著提高; ABA含量、水分利用效率和净光合速率均高于对照, 蒸腾速率低于对照, 且差异显著; 叶片抗氧化酶活性显著升高, MDA含量显著降低; 离体处理的叶片质量损失减缓, 且差异显著。研究表明毛桃实生苗在干旱胁迫下喷施钼酸铵可通过上调钼辅因子硫化酶编码基因的表达水平, 提高叶片中ABA和脯氨酸含量及抗氧化酶活性, 从而缓解干旱胁迫下的细胞膜氧化伤害, 降低叶片失水速率, 减轻干旱胁迫对毛桃实生苗的伤害。     

外源褪黑素对高温胁迫下菊花光合和生理特性的影响

以切花菊品种‘神马'为试材,研究外源褪黑素(MT)对菊花抗高温胁迫的影响。将供试菊花叶面喷施200 μmol·L^-1的MT后,进行40 ℃(昼)/35 ℃(夜)高温胁迫,观察菊花叶片叶绿体和内囊体超微结构,测定光合和生理指标。结果表明:与常温对照(CK)相比,高温胁迫下菊花叶片叶绿体和类囊体受损,叶绿素含量和最大荧光(F_m)显著降低,OJIP曲线发生变化,K点和J点荧光升高,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)均显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)均显著增加;相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性显著增加。外源喷施MT可维持高温胁迫下植株叶绿体和类囊体结构的完整性,明显降低OJIP曲线中K点和J点上升的幅度,F_m、P_n、g_s、T_r和光合色素含量显著提高,C_i显著下降,缓解了高温胁迫对菊花光合和荧光作用的抑制。同时,外源喷施MT处理显著降低了高温胁迫下菊花REC、MDA和ROS含量,增强了菊花叶片中渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。可见,外源MT可通过保护菊花叶片叶绿体结构的完整性,增强光合作用,抑制高温胁迫下菊花植株体内ROS的过度产生,提高抗氧化酶系统的活性,降低膜质过氧化水平和保护脂膜的完整性,从而提高菊花植株抗高温胁迫能力。     

超声波对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻生理特征及竞争生长的影响

铜绿微囊藻是常见的水华蓝藻,常常在湖泊中与蛋白核小球藻共存或竞争生长。超声波可用于藻华即时治理,能够降低藻类生理活性,影响藻类生长,还可能改变藻类种间竞争关系。为了探究超声胁迫(35 kHz,0.035 W·cm^-3)对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻的生理特征及种间竞争的影响,本研究设置纯藻组和1:1混合组(细胞浓度比)进行试验。结果表明: 铜绿微囊藻对超声胁迫更加敏感。超声处理600 s后,铜绿微囊藻的光合活性(F_v/F_m)和酯酶活性存在显著变化,纯藻组和混合组的F_v/F_m分别降低了51.8%和64.7%。而各组中蛋白核小球藻的光合活性变化较小。同时,铜绿微囊藻释放的荧光溶解性有机物(类色氨酸、类酪氨酸、类富里酸物质)含量多于蛋白核小球藻。两种藻的细胞浓度对超声波的响应也不同,蛋白核小球藻变化较小,而铜绿微囊藻的细胞浓度出现不同程度的下降。尤其是600 s超声处理大幅降低了混合组中铜绿微囊藻的细胞浓度(-42.6%),在超声胁迫解除后的8 d内蛋白核小球藻占优势,种间关系由铜绿微囊藻单边抑制蛋白核小球藻转变为两者互相抑制。在超声处理后,铜绿微囊藻的活性能够逐渐恢复,为了提高控藻效果的持久性,建议在一周后再次进行超声处理。     

人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响

地表硬化影响城市绿化树生长及生态服务功能的发挥,研究人工覆盖地表下城市绿化树关键生理过程具有重要意义.采用田间模拟试验方法,布设对照(自然地表)、透水硬化和不透水硬化3种覆盖地表,栽植北京2种典型绿化树白蜡和元宝枫,栽植后第4年野外测定其叶片光合及相关生理生态参数,分析人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响.结果表明:白蜡和元宝枫光合作用对不同人工覆盖地表的响应存在差异,对于白蜡而言,透水硬化和不透水硬化地表均使其净光合速率显著降低,对于元宝枫而言,仅不透水硬化地表导致其净光合速率显著降低,透水硬化地表并未对其造成显著影响.透水硬化和不透水硬化地表的空气相对湿度和土壤体积含水率低于对照,植物可利用水分减少,叶片气孔导度下降是白蜡和元宝枫净光合速率降低的主要原因.透水硬化和不透水硬化地表使白蜡PSⅡ有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)下降,不透水硬化地表使元宝枫PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)和表观电子传递速率(ETR)升高.     

不同光照强度下谢君魔芋的光合作用及能量分配特征

为了探讨喜阴植物谢君魔芋(Amorphophallus xiei)对不同光强的适应策略,测量和分析了不同透光率(高光,透光率100%;中光,透光率32.6%;低光,透光率5.98%)下谢君魔芋对光、CO₂、光斑的响应特征及响应过程中叶绿素a荧光和能量分配特征.结果表明: 随着生长光强的增大,谢君魔芋最大净光合速率(P_max)、暗呼吸速率、表观量子产额、羧化效率显著降低,光补偿点、CO₂补偿点显著升高.中光处理的谢君魔芋对光合诱导的响应更迅速(P<0.05);随着生长光强的增加,暗适应初始气孔导度(g_s-i)显著升高;完成光合诱导中最大净光合速率30%(t_30%P)、50%(t_50%P)和90%(t_90%P)所需的时间与g_s-i呈负相关.高光处理的植株PSⅡ实际光化学效率(ΔF/F_m′)、光化学猝灭(q_P)和电子传递速率(ETR)较高,且在光合诱导过程中所对应的非光化学猝灭(NPQ)值相对较高,而低光处理具有较高的反应中心激发能捕获效率(F_v′/F_m′).高光处理非光化学耗散途径比例(Ф_NPQ)较低,而低光处理Ф_NPQ则相对较高.表明喜阴植物谢君魔芋在中低光下生长时受到高光胁迫能够启动快速耗散机制来保护自身光合机构,长期处于高光环境则采用增加热耗散成本和形成淬灭复合物的策略在一定程度上应对高光胁迫,这可能是其不能很好适应高光环境的原因之一.     

玉米花生间作和磷肥对间作花生光合特性及产量的影响

揭示玉米(Zea mays)和花生(Arachis hypogaea)间作提高花生对弱光利用能力的光合特点及磷(P)肥效应, 对阐明间作花生适应弱光的光合机理和提高间作花生的产量具有重要意义。该试验于2011-2012年在河南科技大学试验农场分析了间作花生功能叶的叶绿素含量与构成、光响应曲线和CO₂响应曲线特点和荧光参数。结果表明: 与单作花生相比, 施P与不施P条件下玉米和花生间作显著(p < 0.01)提高了花生功能叶的叶绿素b含量, 降低了叶绿素a/b, 显著提高了光系统II最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)、表观量子效率(AQY)和弱光时的光合速率, 显著降低了气孔导度、二磷酸核酮糖羧化酶羧化速率(V_cmax)、电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用速率(TPU); 与不施P相比, 施P有利于提高间作花生功能叶的叶绿素含量, 显著提高了Φ_PSII、q_P、V_cmax、J_max和TPU, 说明间作花生通过提高功能叶的叶绿素b含量, 改变叶绿素构成, 提高了光系统II的F_v/F_m、Φ_PSII和q_P, 增强了对光能的捕获和转化能力, 提高了对弱光的利用能力, 而并非提高了对CO₂的羧化固定能力; 施P有利于提高间作花生对弱光的利用能力和产量, 土地当量比提高了6.2%-9.3%。     

A new technology of modulated Chl a fluorescence image: In vivo measurement of the PSII maximum photochemical efficiency and its heterogeneity within leaves

The spatial photosynthetic heterogeneity within leaves is an important prerequisite for the studies on the photosynthetic model, the mechanism(s) of photoinhibition and light protection, etc. However, currently the in vivo measurement of the spatial photosynthetic heterogeneity within leaves is difficult. The present study improved the device assembled by Vogelmann & Evans (2002), thereby acquired the photosystem II (PSII) maximum photochemical efficiency (F_v/F_m) images within leaves. Finally, these images were processed and data of F_v/F_m and its spatial variations could be obtained, with the aid of MATLAB software. Based on the innovative technique, an investigation of the effects of strong light on the F_v/F_m and its spatial heterogeneity within leaves has been carried out. It was found that F_v/F_m within leaves was not homogonous. Strong light led to a general decrease of F_v/F_m (PSII photoinhibition) across leaf section, and the palisade tissue close to the epidermis layer had high tolerance to photoinhibition. Compared with control, short-term photoinhibition caused a larger spatial variation of F_v/F_m within leaves, which may be related to the chloroplast-avoidance response induced by high-fluence. On the contrary, long-term light inhibition led to a smaller spatial variation of F_v/F_m within leaves, indicating such mechanism is no longer effective. Compared to other types of chlorophyll fluoremeter, the device in the present study can in vivo obtain the panoramic picture of F_v/F_m within leaves, providing a powerful tool for the studies on the mechanism(s) attributed to the spatial heterogeneity of photosynthetic capacity of leaf, which is critical for the understanding on several hot spots in the research field of photosynthesis.     

UV-B对设施桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响

对温室栽培的油桃中油5号(Prunus persica var. nectarina cv. ‘Zhongyou5’)适量补充UV-B, 分析其对桃叶片光合功能及叶绿体超微结构的影响。结果表明, UV-B处理下各色素含量均有不同程度的增加, 其中叶绿素b的含量和净光合速率(P_n)提升幅度较大。相较于未补充UV-B的桃树(对照), UV-B处理的F_v/F_m无显著变化, F_v'/F_m'比值、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)以及PSII实际光化学量子效率(Φ_PSII)均有显著或极显著升高。透射电镜结果显示, UV-B处理下叶绿体基质片层空隙小, 堆叠紧密, 叶绿体外膜边缘清晰。可见, 温室内适量补充UV-B可快速改善叶片叶绿体的超微结构, 提升叶绿素分子捕获光能及向PSII传递的能力, 增大PSII反应中心的开放程度, 提高实际光能转化效率和PSII电子传递量子效率, 提高叶片的光合功能。该研究为设施果树光合性能改善和UV-B合理利用提供了理论依据。     

增补UV-B辐射对菥蓂生理特性及次生代谢产物的影响

为了解药用植物菥蓂（Thlaspi arvense）在紫外线（UV-B）辐射增强下生长及响应规律,以2月龄菥蓂幼苗为研究对象,在自然光照基础上人工增补3.26 μW·cm^-2（T1）和9.78 μW·cm^-2（T2）2种不同辐射强度处理,以自然光照下生长的菥蓂幼苗为对照,研究菥蓂幼苗中光合指标和叶绿素荧光参数、光合色素（叶绿素a和b）含量、渗透调节物质（丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸）含量、抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化氢酶）活性和总黄酮、总酚和黑芥子苷等次生代谢产物含量对不同UV-B辐射强度的响应。结果表明：2种辐射强度下净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳摩尔分数、最大荧光（F_m）、PSⅡ最大光化学效率（F_v /F_m）和PSⅡ潜在光化学效率（F_v /F_o）均随辐射强度增大而降低;叶绿素a和叶绿素b、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化氢酶活性、总酚和黑芥子苷等次生代谢产物含量均随辐射时间增加呈现先增加后降低的趋势,而总黄酮含量则呈逐渐增加的趋势,在辐射未期与对照差异显著（P＜0.05）。根据研究结果综合分析,在不同辐射强度下,菥蓂通过提高总黄酮和总酚含量的合成、可溶性蛋白和可溶性糖的积累,以及叶绿素含量、超氧化物岐化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化氢酶活性的增加,抵抗紫外胁迫对其造成的影响,进而菥蓂表现一定的抗性和对逆境环境的适应性,这为菥蓂抗逆性培育和进一步利用提供理论基础。