寒害及适应处理下黑皮果蔗幼苗不同器官抗氧化生理机制

为揭示黑皮果蔗(Saccharum officinarum L.cv Badila)不同器官在寒害低温和适应条件下的抗氧化能力和抗氧化机制, 对其幼苗进行直接低温(4 ℃)、亚适温(15 ℃)、低温加亚适温(15 ℃ +4 ℃)处理, 测定其根系(R)、老叶(OL)、成熟展开叶鞘(FS)和叶片(FB)、幼嫩-1 叶鞘(NS)和叶片(NB)的细胞外渗电导率(IL)、H2O2 含量、花青素(Anth)含量及经典抗氧化物质含量(或活性)。结果表明: (1)低温处理后, 所有器官IL 随H2O2 呈抛物线增加, 增幅以NB 最高, OL 最低; NB 和FB 中除抗坏血酸外, 其它经典抗氧化物质含量(或活性)均明显增加, NB 增幅低于FB, 但NB 合成更多Anth;OL、FS 和NS 主要经典抗氧化物质含量(活性)变化不明显, 但Anth 含量和过氧化物酶活性则明显高于其它器官; 根系主要抗氧化物质含量(或活性)处于中等水平, 但谷胱甘肽还原酶活性最高; (2)适应处理后, 各器官花青素和经典抗氧化物质含量(活性)均有不同程度的提高, 尤以叶片最明显。研究认为, 黑皮果蔗幼苗不同器官抗氧化御寒能力和御寒机制差别明显, 其抗氧化系统对适应处理的响应机制也明显不同。     

4种木本植物叶片的光合电子传递和吸收光能分配特性对光强的适应

以气体交换和叶绿素荧光测定相结合的方法研究了亚热带自然林乔木荷树、黧蒴和林下灌木九节、罗伞幼苗的光合电子传递及激发能利用的分配对生长光强的适应特性。4种植物生长于100%、36%和16%的自然光下8个月,叶片的光化学速率和热能耗散速率随光强增大而提高,热能耗散占总的光能吸收的比例也因光强不同而改变,16%光下的相对热耗散率约为40%～45%,100%自然光下增大至50%～75%。叶片总的非环式电子流速率及其分配到光呼吸的比例在100%光强下最高。乔木和灌木的电子传递和光能分配特性在16%光下相似,在100%光下差别较明显。除灌木种有较高的热耗散比例之外,其余的参数皆比乔木的低。结果表明乔木与灌木皆可通过提高激发能热耗散比例和提高光合电子传递向光呼吸的比例来适应于高光强条件。     

栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响

以‘泰农18’小麦为材料,于2012—2013年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培模式(FP)、超高产栽培模式(SH)和高产高效栽培模式(HH)3个处理,研究了不同栽培模式对小麦光能截获量、光能利用效率、干物质积累量、收获指数、籽粒产量和肥料偏生产力的影响.结果表明: SH模式小麦全生育期的光能截获量、光能利用效率、干物质积累量和籽粒产量显著高于FP模式.相对于FP模式,虽然HH模式的小麦全生育期光能截获量较低,但其光能利用效率、干物质积累量及收获指数均显著提高,从而使其籽粒产量显著提高.相对于SH模式,虽然HH模式的籽粒产量在高、低肥力水平下分别降低3.8%和2.8%,而氮、磷、钾肥的偏生产力在两肥力水平下分别提高26.4%、68.5%、92.6%.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量和养分利用效率,以“降肥、增密、延播”为技术特点的高产高效栽培模式为推荐的优化栽培模式.     

遮阴对黄波罗幼苗的光合特性及光能利用效率的影响

一直以来黄波罗(Phellodendron amurense)被认为是不耐阴树种, 然而引入美国纽约后, 发现它具有一定的耐阴性, 在全光和林下均能更新, 在纽约已经成为生物入侵种。为了探讨黄波罗的耐阴性问题, 通过设置自然光与遮阴(15%自然光)两种光环境, 观测了三年生黄波罗幼苗(遮阴1 a后)光合生理参数、光能利用效率、叶绿素和比叶重的变化。结果表明, 与自然光处理相比, 遮阴处理的黄波罗幼苗最大光合速率、表观量子效率和暗呼吸速率略有下降, 但差异不显著(p>0.05), 光补偿点下降显著(p＜0.05); 同时, 单位面积叶绿素含量无显著差异(p>0.05), 而单位干重叶绿素含量显著升高, 比叶重显著下降, 叶面积显著增大(p＜0.05)。上述结果说明: 遮阴的黄波罗幼苗通过降低光补偿点和暗呼吸速率利用环境中的弱光, 同时通过减小比叶重、增大叶面积和提高叶绿素b相对含量来增强对光的捕获, 使其在弱光时的光能利用效率提高。由此推断, 黄波罗幼苗能适应一定程度的遮阴。     

低温对水稻类囊体膜蛋白磷酸化及光合机构光能分配的影响

研究了低温胁迫对水稻类囊体膜蛋白磷酸化和光能分配的影响。类囊体膜蛋白组分的SDS-PAGE和免疫印迹分析结果显示,低温弱光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)功能蛋白的稳态水平均有所降低。低温(77K)荧光分析表明,低温处理后类囊体膜光能吸收明显下降,而且FPSⅡ/FPSⅠ的比值均较对照组下降,表明低温弱光条件下有更多的激发能被分配到PSⅠ。低温处理同时还改变了类囊体膜蛋白磷酸化水平,捕光天线LHCⅡ蛋白中lhcb1的磷酸化水平明显降低,lhcb2的磷酸化水平增加,进一步证实lhcb2向PSⅠ移动,改变光能分配。PSⅡ反应中心D1、D2蛋白和核心天线CP43的磷酸化水平增高,有利于PSⅡ二聚体的稳定。     

香蕉种植密度对蕉园光能利用与产量的影响

本试验研究了福建沿海地区蕉园种植密度与光能利用效率和产量之间的关系。结果表明,适当提高种植密度,可增加香蕉单位空间的光能利用,充分利用地力,改善蕉园生态条件,显著地提高香蕉亩产量。亩植160～180株是沿海地区达到高产稳产的有效措施。     

群体分布和灌溉对冬小麦农田光能利用的影响

于2006-2008年进行冬小麦田间试验,设置行距×株距分别为：7 cm×7 cm（A）、14 cm×3.5 cm（B）、24.5cm×2 cm（C）、49 cm×1 cm（D）4种群体分布方式,每种分布方式设4种灌溉处理：整个生育期内不灌溉,灌拔节水,灌拔节和抽穗水,灌拔节、抽穗和灌浆水（每次灌水量相同,均为0.60 m³）,研究在同一群体密度(2.04×10⁶ 株·hm^-2)下不同群体分布和灌溉对冬小麦光能利用状况的影响及其在生产中的利用价值.结果表明：A、B处理的群体分蘖数和叶面积指数（LAI）显著高于C、D处理;随着行距的加大,光合有效辐射（PAR）透射率逐渐增多,而PAR截获率呈下降趋势;增加灌溉可提高冬小麦群体单茎数和LAI,降低PAR透射率,从而明显提高了PAR总截获率.冠层内PAR截获率表现为上强下弱的趋势,相对均匀的群体分布和所有灌溉处理均显著增加了冠层40 cm以上的PAR截获率.冬小麦光能利用率（RUE）随行距增大而逐渐降低,其中,A、B、C、D处理总RUE两年的均值分别为1.24%、1.27%、1.21%和1.06%,B处理较C、D处理分别提高了5.21%和19.56%,差异显著.群体分布相对均匀的A、B处理可显著改善冬小麦群体结构和PAR截获状况,有利于充分利用光能;所有灌溉处理也可影响群体结构,进而明显提高作物的RUE.     

作物的群体光能利用

作物产量的形成靠其绿色的叶子利用太阳光能将空气中的二氧化碳和水合成碳水化合物并转化成其它有机物。因而单位土地面积上的叶面积量「称为叶面积系（指）数〕是决定太阳光能利用率的重要因素。叶面积系数小于1，太阳光能吸收利用不充分；那么是否叶面积系数等于1时最好呢？农田里除了西瓜、南瓜等少数作物之外，小麦、水稻、玉米、棉花等，叶子都有很多层，叶面积系数常常达到3或5，这有没有好处呢？如果多长叶片没有好处，不是徒然浪费制造叶子（还有叶柄和支持它们的茎秆）所用的有机物吗？因为作为光合作用的原料之一的CO2。在空气里…     

长期耕作方式对小麦光合特性和产量的影响

以济麦22为供试材料,在大田条件下,9年定位设置旋耕(R)、翻耕(P)、间隔2年深松+条旋耕(SRS)、间隔2年深松+旋耕(RS)4种耕作方式,在2014—2015年和2015—2016年小麦生长季研究不同耕作方式对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和产量的影响.结果表明: SRS处理小麦旗叶净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)在开花后21～35 d均显著高于其他处理.灌浆期SRS处理平均冠层光合有效辐射(PAR)截获率显著高于RS和P处理,R处理最低.成熟期SRS处理干物质积累量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理.SRS处理小麦籽粒产量和水分利用效率均显著高于其他处理;总耗水量与RS处理无显著差异,显著高于P和R处理.在本试验条件下,间隔2年深松+条旋耕的耕作方式是节水高产高效的最佳耕作处理.     

长期施肥对水稻光合特性及水分利用效率的影响

在实施了27年的长期田间定位试验区,研究了长期不同施肥对红壤区水稻光合特性及水分利用效率的影响.结果表明:在不施肥(CK)、无机肥(N、NP、NPK)、有机肥(猪粪+紫云英绿肥,M)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施提高水稻各生育期剑叶叶绿素含量、净光合作用速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率和水稻产量,降低水稻剑叶胞间CO_2浓度;水稻剑叶叶绿素含量、净光合作用速率、气孔导度、蒸腾速率随发育阶段演进而减小,孕穗期>齐穗期>乳熟期,而胞间CO_2浓度相反;水分利用效率以齐穗期为最大;水稻发育阶段叶绿素含量、净光合速率和水稻产量之间均呈显著正相关;长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施更有利于红壤区水稻的生长发育、产量和水分利用效率的提高.

Abstract：

A field experiment has being conducted for 27 years in Jinxian County, Institute of Red Soil in Jiangxi Province (116°20'24" E, 28°15'30" N) to study the effects of fertilization on the rice photosynthetic traits and water use efficiency. Four treatments were installed,i. e., no fertilization (CK), chemical fertilization (N, NP, NPK), organic fertilization (M), and chemi-cal and organic fertilization (NPKM). Long-term fertilization, especially treatment NPKM, in- creased the flag leaf chlorophyll content, net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpi-ration rate, and water use efficiency of rice at its all growth stages and the rice yield, and de-creased the flag leaf intercellular CO_2 concentration. With the growth of rice, the chlorophyll content, net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate decreased, but the intercellular CO_2 concentration increased. The water use efficiency was the greatest at full-head-ing stage. There were significant positive correlations between the chlorophyll content and net photosynthetic rate at various growth stages and the rice yield, Long-term fertilization, especially the combined chemical and organic fertilization, was favorable to the rice growth and develop-ment, water use efficiency, and yield production in red soil region.     

间作对不同类型饲料作物光能利用特征及生产能力的影响

为探究豆-禾间作模式中的光能利用特征及产量效应,本研究以苜蓿、小黑麦、燕麦、玉米、甜高粱5种单作模式为参照,对苜蓿-小黑麦、苜蓿-燕麦、苜蓿-玉米和苜蓿-甜高粱4种间作模式开展田间试验,研究其光能利用特征和生产能力,并采用通径分析法探讨光能利用各指标对产量形成的贡献程度.结果表明: 光能利用各指标对产量的贡献由大到小依次是叶面积指数(LAI,1.236)、净光合速率(P_n,0.519)、冠层开度(DIFN,0.302)、胞间CO₂浓度(C_i,-0.026)、气孔导度(g_s,-0.116)、蒸腾速率(T_r,-0.188)、光合有效辐射(PAR)截获率(FIPAR,-1.708);光能利用率(LUE)作为光能利用各指标的综合体现,其数值最大(1.367).与单作相比,间作提高了4种禾本科牧草的LAI、P_n、g_s、T_r和FIPAR,降低了DIFN和C_i,而苜蓿则呈相反的变化趋势.4种禾本科牧草间作下LUE与单作相比均显著提高,其中,小黑麦和燕麦的平均增幅(35.2%和30.4%)高于玉米和甜高粱(28.7%和26.3%),且与小黑麦、燕麦间作的苜蓿其LUE的平均降幅(6.1%和8.3%)明显低于与玉米、甜高粱间作(21.8%和24.5%).4种间作模式的土地当量比(LER)均大于1,其中,苜蓿-小黑麦和苜蓿-燕麦的LER值显著大于苜蓿-玉米和苜蓿-甜高粱.LAI对产量的直接贡献最大,其次是P_n.4种间作模式中,苜蓿-小黑麦和苜蓿-燕麦的光能利用提升潜力和增产潜力更大.     

内生固氮菌对甘蔗伸长期光合生理特性的影响

利用联合生物固氮是有效降低甘蔗生产成本的途径之一.在温室无氮栽培条件下,将内生固氮菌株A01分别接种到6个不同基因型甘蔗(GT24、GT9、YC84/153、GT18、CP65/357和F172)中,在甘蔗伸长期测定+1叶片的叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b)、光合作用参数净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔...     

利用延迟荧光研究DCMU对植物光合的影响

敌草隆（DCMU）阻断植物光合器官类囊体膜上的电子从QA到QB的传递。延迟荧光（DF）是光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心电荷分离效率的内在探针。本文以菠菜叶片作为实验材料,从DF衰减动力学及其总强度的变化研究了DCMU对植物光合作用的影响。DCMU作用后叶片DF衰减动力学曲线表明在快相部分有明显上升趋势,而慢相部分出现下降。不同DCMU浓度处理叶片后延迟荧光强度与叶片光合速率的变化表现出很好的相关性。研究结果表明,植物延迟荧光能很好的表征植物叶片DCMU处理后光合速率的变化。     

冷适应微生物产生的冷活性酶

冷适应微生物 (Ｃｏｌｄａｄａｐｔｅｄｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ)包括嗜冷菌和耐冷菌。嗜冷菌可在 0℃生长 ,其最适和最高生长温度分别低于 1 5℃和 2 0℃。耐冷菌可在 0℃～ 5℃生长繁殖 ,其最适和最高生长温度分别低于2 0℃和 35℃。冷适应微生物通过产生冷活性酶 (Ｃｏｌｄ ａｃｔｉｖｅｅｎｚｙｍｅ)来调节它们的代谢活动并以此来适应低温环境。依Ｆｅｌｌｅｒ( 1 996)提出的定义 ,冷活性酶具有如下特征 :1 酶活性曲线作为温度的函数趋向于低温 ;2 在低温范围内 ( <40℃ )酶的转换数 (ｋｃａｔ)或生理系数 (ｋｃａｔ/Ｋｍ)高于来自…     

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光能利用的影响

关于氮素对高大气CO₂浓度下C₃植物光合作用适应现象的调节机理已有较为深入的研究, 但对其光合作用适应现象的光合能量转化和分配机制缺乏系统分析。该文以大气CO₂浓度和施氮量为处理手段, 通过测定小麦(Triticum aestivum)抽穗期叶片的光合作用-胞间CO₂浓度响应曲线以及荧光动力学参数来测算光合电子传递速率和分配去向, 研究了长期高大气CO₂浓度下小麦叶片光合电子传递和分配对施氮量的响应。结果表明, 与正常大气CO₂浓度处理相比, 高大气CO₂浓度下小麦叶片较多的激发能以热量的形式耗散, 增施氮素可使更多的激发能向光化学反应方向的分配, 降低光合能量的热耗散速率; 大气CO₂浓度升高后小麦叶片光化学淬灭系数无明显变化, 高氮叶片的非光化学猝灭降低而低氮叶片明显升高, 施氮促进PSII反应中心的开放比例, 降低光能的热耗散; 高大气CO₂浓度下高氮叶片通过PSII反应中心的光合电子传递速率(J_F)较高, 而且参与光呼吸的非环式电子流速率(J₀)显著降低, 较正常大气CO₂浓度处理的高氮叶片下降了88.40%, 光合速率增加46.47%; 高大气CO₂浓度下小麦叶片J_F-J₀升高而J₀/J_F显著下降, 光呼吸耗能被抑制, 更多的光合电子分配至光合还原过程。因此, 大气CO₂浓度增高条件下, 小麦叶片激发能的热耗散速率增加, 但增施氮素后小麦叶片PSII反应中心开放比例提高, 光化学速率增加, 进入PSII反应中心的电子流速率明显升高, 光呼吸作用被抑制, 光合电子较多地进入光化学过程, 这可能是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个原因。     

螺旋藻细胞培养与光能利用的关系

对钝顶螺旋藻(Spirulina platensis Geitler)细胞培养体系的光衰减以及连续培养条件下藻细胞生长对光能的利用特性进行了分析,结果表明改进的Lambert-Beer定律I=I0exp(-αxL)可较好地描述细胞浓度及光程对光衰减的综合影响;引入平均光强和细胞平均比消光量概念,借鉴Monod方程形式,较好地描述了它们与比生长速率之间的关系,并求得最大比生长速率μm、光强半饱和参数kI、光能维持系数m和得率系数YG分别为μm=1.75/d,kI=1.453×10     

玉米冠层内不同层次对光能利用的差异性

将玉米冠层分为上、中、下3个层次,分析其不同层次对光能利用的规律.结果表明:整个冠层吸收的光合有效辐射(RAR)占总入射的87.7%,其冠层的中、上层吸收比例达到75%;冠层不同层次在可见光范围内的吸收率是上层＞中层＞下层;上、中、下3层叶温日变化规律一致,不同层次的差异主要是与冠层内的小气候有关;非光化学猝灭系数(qN)与叶温、光化学猝灭系数(qp)与光合速率(Pn)的变化趋势一致;用于光化学反应的能量与用于热能转化的能量呈此消彼长的趋势.