胡杨异形叶光合作用对光强与CO2浓度的响应

胡杨(Populus euphratica)叶形多变, 随个体生长发育, 植株出现条形、卵形和锯齿阔卵形叶。在新疆塔里木河上游人工胡杨林内选择具有此3种叶形的成年标准株, 将枝条拉至同一高度, 通过活体测定, 比较其光合作用-光与CO₂响应及叶绿素荧光响应特征。结果表明: 胡杨异形叶光合速率对光强/CO₂浓度与电子传递速率对光强的响应曲线均可用直角双曲线修正模型来拟合, 得出的主要光合参数与实测值较吻合。胡杨卵形叶、锯齿阔卵形叶光合速率-光响应参数与生化参数及快速光响应参数与条形叶差异显著, 而光合速率-CO₂响应参数则无显著差异。胡杨异形叶CO₂饱和浓度下的最大净光合速率(P_nmax)较饱和光强下的P_nmax高, 表明胡杨强光下光合速率在很大程度上受CO₂供应和1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)再生能力的限制。卵形叶、锯齿阔卵形叶的初始量子效率(α)、初始羧化效率(CE)、P_nmax、光合能力(A_max)与最大羧化速率(V_cmax)均显著高于条形叶; 锯齿叶光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(ETR_max)与光呼吸速率(R_p)高于卵形叶, 条形叶光补偿点(LCP)与LSP、α、CE最低。表明荒漠干旱环境下胡杨锯齿叶最耐强光, 高R_p可能是其耗散过剩光能、保护光合机构免于强光破坏的重要途径; 卵形叶高的α、CE、磷酸丙糖利用效率(TPU)、PSII实际光化学效率(Φ_PSII)与低LCP及叶氮分配策略是其保持高光合速率的原因; 条形叶Φ_PSII、ETR、P_n低, 因其制造光合产物不足而难以满足树体生长逐渐减少并处于树冠下部。可见, 胡杨条形叶光合效率低、抗逆性差, 主要以维持生长为主; 随着树体长大, 条形叶难以适应荒漠环境来维系其生长, 出现了卵形叶; 卵形叶光合效率高, 易于快速积累光合产物而加快树体生长, 但其LSP低和耐光抑制能力弱, 逐渐被更耐强光、高温与大气干旱的锯齿叶所取代, 从而使胡杨在极端逆境下得以生存, 这是胡杨从幼苗到成年叶形变化及异形叶着生在树冠不同高度的原因。     

胡杨异形叶叶绿素荧光特性对高温的响应

胡杨(Populus euphratica Oliv)是塔里木极端干旱荒漠区优势乔木树种,由于其生长在荒漠环境中,极端高温远高于其它地区,因此研究胡杨对高温胁迫的响应特征对于解释胡杨的抗逆机理与生态适应策略具有极为重要的意义。以胡杨3种典型的异形叶为材料,研究不同温度对其叶绿素荧光特性和能量分配的影响。结果表明,25-45 ℃温度下胡杨异形叶的F₀、F_m、F_v/F_m与F_v/F₀变化不大,尤其F_v/F_m仍能保持在0.78左右,光合反应正常;高温胁迫下(＞45 ℃)F_m、F_v/F₀、F_v/F_m、F'_v/F'_m、qP、ΦPSⅡ、P和ETR均大幅降低;F₀、qN、E显著上升,而D先上升后下降,说明高温抑制了PSⅡ的功能,使PSⅡ反应中心活性下降,QA^-的还原速率加快,光化学电子传递速率降低,某些能量耗散途径受阻,影响了PSⅠ和PSⅡ激发能的平衡分配,最终导致光合机构受损、光合速率降低。胡杨3种异形叶的叶绿素荧光参数随温度升高变幅不同,高温处理下锯齿阔卵形叶各参数均高于卵形叶与条形叶,表明锯齿阔卵形叶比卵形叶和条形叶具有更强的高温耐受能力。用模糊数学的隶属度函数对胡杨3种异形叶的耐热性进行综合评价,锯齿阔卵形叶的耐热性最强。     

渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

用叶绿素荧光诱导动力学技术,研究模拟干旱条件对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数,即原初光能转化效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、qP(光化学猝灭)、qNP(非光化学猝灭)、ETR(表观光合量子传递效率)的影响.结果表明,渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数影响较大.随着渗透胁迫的加剧,F_v/F_m和F_v/F_o都表现出现降低-增加-降低的趋势,在渗透胁迫2 h以前,小麦叶片内部没有发生光抑制,但随着胁迫的加剧,F_v/F_m值增加,使得小麦幼苗叶内发生光抑,导致ΦPSⅡ和ETR的下降;在渗透胁迫过程中,小麦叶片吸收光能的光化学猝灭(qP)的下降和光化学猝灭(qNP)呈现先降低后增加的趋势,说明小麦在受到干旱胁迫前期,PSⅡ反应中心的开放比例降低;在胁迫2h后,随着胁迫的加剧,qP和qNP增加有利于提高PSⅡ反应中心开放部分的比例,将更多的光能用于推动光合电子传递,提高了光合电子传递能力,同时非光化学能量耗散的提高,有助于耗散过剩的激发能,以保护光合机构,缓解环境胁迫对光合作用的影响,体现了小麦叶片的自我保护机制.两个品种相比,长武13的叶绿素荧光参数的变化幅度比陕253小,具有更强的抵御干旱胁迫的能力.     

胡杨、灰叶胡杨光合及叶绿素荧光特性的比较研究

比较研究了两年生胡杨和灰叶胡杨叶片的光合及叶绿素荧光特性.结果表明:胡杨和灰叶胡杨均表现出净光合速率(Pn)日变化呈单峰曲线,只是在12:00时胡杨的Pn略微降低;气孔导度日变化均呈单峰型曲线;胞间CO2浓度日变化呈近“V”字型曲线.相同的试验条件下,胡杨的净光合速率、气孔导度高于灰叶胡杨,净光合速率与气孔导度峰值出现在上午10:00时;胡杨胞间CO2浓度低于灰叶胡杨,胞间CO2浓度最低值均出现在中午14:00时.经充分暗适应后的叶片叶绿素荧光参数初始荧光、PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性均为胡杨显著大于灰叶胡杨.以太阳光为光化学光,测定的叶绿素荧光参数日变化显示,胡杨PSⅡ实际的光化学反应量子效率、非循环电子传递速率、光化学猝灭系数均大于灰叶胡杨,而非光化学猝灭系数却较灰叶胡杨小.胡杨与灰叶胡杨在光合与叶绿素荧光特性上的差异,是胡杨更能适应干旱荒漠区高光、高温与低相对空气湿度环境,从而表现出高净光合速率的部分生理学原因之一.     

干旱胁迫对胡杨PSII光化学效率和激能耗散的影响

选取塔里木河下游4处地下水位埋深〉4 m的监测井位,结合地下水位数据,调查并分析了在地下水位下降引发的干旱胁迫下,胡杨（Populus euphratica）的叶片水分特征及叶绿素荧光特性,从能量代谢与转换角度分析了干旱胁迫对胡杨的PSII光化学效率和激能耗散的影响。结果表明：随着地下水位下降引发的干旱胁迫程度的加剧,胡杨的叶水势显著降低,而叶片相对水分含量差异不显著,总体处于适宜状态（80.38%–86.19%）;在干旱胁迫的影响下,胡杨的综合光合活性明显降低,叶片光饱和点显著下降;同时胡杨的光合作用电子传递速率、PSII光下实际光化学效率以及光化学猝灭均随着光强的增大而显著降低,且干旱胁迫越剧烈,下降幅度越大;干旱胁迫下,胡杨的非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参数则随着光强的增大显著升高,但是其潜在最大光化学效率却处于适宜状态（0.80–0.86）。说明干旱胁迫下,胡杨的光合作用光能利用份额下降,耐受高光强的能力减弱,捕获的光能过剩程度加剧。胡杨主要通过热耗散来缓解光能过剩带来的压力。虽然研究区胡杨的PSII尚未发生不可逆的光损伤,但是其发生光抑制以及由此带来的光系统损伤的潜在危险在增加。     

两种杂交杨品系光合系统Ⅱ叶绿素荧光特征

比较研究伊犁地区两种典型杨树苗大叶杨（大叶钻天杨P.balsanifera Linn（Da））和伊犁杨5号（P.euramerieana cv（I-467））对太阳辐射光能的利用和耗散特性。光照条件下光合系统Ⅱ反应中心（PSⅡ）的最大光化学效率（Fv′/Fm′）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光合功能的相对限制（L（PDF））的分析表明,高的光合有效辐射强度（PAR）会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。淬灭分析表明,Da的光化学淬灭系数（qP）大于I-467,非光化学淬灭（NPQ）则相反（p〈0.05）。Da的NPQ显著小于I-467的,意味着I-467将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散等非光化学过程消耗的能力大于Da,因而相应降低了用于qP的份额。两种杨树的NPQ日变化趋势很相似;Fv′/Fm′和ΦPSⅡ的日变化趋势相似。Da的PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应平均的相对份额（P）高于I-467,在较低的PAR环境中Da比I-467能更好的利用光能;Da用于天线热能耗散的相对份额（D）则小于I-467,两者具有极显著差异（p〈0.01）。Da的ΦPSⅡ比I-467大,是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于P或光化学淬灭的比例较大,而分配于D或非光化学过程的比例较小的缘故,反应中心的ΦPSⅡ也较Da小。在有效的利用光能方面,Da比I-467更适宜在新疆伊犁地区大面积推广栽植。     

对马耳蕨光合作用对生境光强增加的响应

以林下阴生蕨类植物对马耳蕨为材料,采用盆栽试验比较了全光照和阴棚生境下对马耳蕨对强光的光合响应特征,以探讨其光适应机制.结果显示:(1)与荫棚条件下相比,全光照下对马耳蕨叶片叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)及叶绿素(a+b)[Chl(a+b)]含量分别显著下降了48.3%、28.2%、40.0%,而其类胡萝卜素(Car)和总黄酮含量分别显著增加了158.3%、93.9%;(2) 全光照下对马耳蕨叶片PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、初始荧光(F0)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ光能捕获效率(Fv′/Fm′)、光化学淬灭系数(qP)分别比荫棚的下降了3.7%、23.4%、9.5%、2.5%、3.2%;(3)随着光照强度的增加,全光照下对马耳蕨表观电子传递速率(rETR)及热耗散(qN)上升幅度较荫棚显著提高.研究发现,经过一定时期的光适应,通过减少对光能的捕获、降低PSⅡ反应中心活性及光能转化效率、提高光合能力、增强热耗散能力以及增强活性氧的清除能力,阴生植物对马耳蕨的光合作用可适应高光生境;在无水分胁迫条件下,全阳光照不会导致阴生植物对马耳蕨的光合作用发生光损害.     

外源水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响

以黄瓜品种‘中农203号’幼苗为试材,采用水培法研究了根际施用0.05、0.10和0.50 mmol/L水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响,以探讨水杨酸对光合作用的调节机制。结果显示:黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、荧光参数和光能分配对水杨酸的响应存在明显的浓度依赖性。0.05和0.10 mmol/L水杨酸处理提高了叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP),降低了非光化学猝灭系数(NPQ),使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,并以0.10 mmol/L水杨酸施用效果最明显,差异达极显著水平(P<0.01);而0.50 mmol/L水杨酸处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。研究表明,水杨酸对黄瓜叶片光合的正负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。     

青海薄荷的光合及热能耗散特性研究

对青海省民和、西宁和湟源3个地区的药用植物薄荷(Mentha haplocalyx Briq.)的净光合速率和叶绿素荧光参数的变化进行分析比较。结果显示:(1)最大净光合速率(Pn)湟源>西宁>民和;(2)PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)以及PSⅡ反应中心活性参数(1/Fo-1/Fm)和实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)的变化趋势相同,均以西宁最高,而相应的光合功能的相对限制(LPDF)西宁最低;(3)西宁薄荷的光化学猝灭系数(qP)最高(0.875),而非光化学猝灭(NPQ)则最低(1.114)。研究表明,青海薄荷有光抑制现象发生,但并没有造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏;西宁薄荷光化学能力较高而湟源薄荷对于过剩光能的耗散能力较高。     

硝酸根胁迫对黄瓜幼苗叶片光合速率、PSⅡ光化学效率及光能分配的影响

研究了不同浓度NO₃^-胁迫对黄瓜幼苗叶片光合速率、PSⅡ光化学效率及光能分配的影响.结果表明,当NO₃^-浓度较低时（14～98 mmol·L^-1）,适当增加NO₃^-浓度,可增强黄瓜幼苗叶片对光的捕获能力,促进光合作用.随着NO₃^-浓度的进一步增加（140～182 mmol·L^-1）,PSⅡ光化学效率降低,电子传递受到抑制,净光合速率降低;吸收的光能中,通过天线色素的热耗散增加,用于光化学反应的能量降低,光化学效率下降.140和182 mmol·L^-1 NO₃^-处理黄瓜幼苗叶片6 d后净光合速率(P_n)极显著下降,分别比对照降低了35%和78%;PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、天线转化效率(F_v’/F_m’)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)均低于对照,非光化学猝灭(NPQ)高于对照,激发能在两个光系统间的分配不平衡性(β/α-1)增大.高浓度NO₃^-处理的黄瓜幼苗叶片各荧光参数变化幅度比低浓度大.当光照增强时,高浓度NO₃^-胁迫下黄瓜幼苗叶片吸收的光能中应用于光化学反应的份额(P) 显著降低,天线热耗散的份额(D)显著增加. 天线热耗散是耗散过剩能量的主要途径.     

超高产杂交稻‘华安3号’冠层不同衰老程度叶片的光合功能

 较系统地研究了抽穗期超高产杂交稻‘华安3号’（`X075’×`紫恢100’）冠层顶部5片叶片的光合功能。结果表明,‘华安3号’剑叶的光系统Ⅱ（PSＩＩ）光化学最大效率(Fv/Fm)、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（Fv′/Fm′）、PSⅡ电子传递量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）、表观电子传递效率（ETR）、光合色素尤其是叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）中的新黄素、黄体素和β-胡萝卜素（β-Car）的含量等均优于其下的各叶,而PSⅡ的激发压力（1-qP）低于其它叶片。经对叶片低温（77K）荧光发射光谱的Gaussian解析,与其它各叶片相比,剑叶PSⅡ核心天线复合物CP47和光系统Ⅰ（PSⅠ）的含量较高,而非活性的PSⅡ捕光色素蛋白复合体（LHCⅡ）聚集态含量较少。研究证明：1）水稻在决定籽粒产量的生育后期,其干物质的积累主要是由冠层最上面的3片叶的光合作用所提供;2）在叶片衰老过程中,光合反应中心的衰老早于天线系统;3）杂交稻的光保护途径之一,可能在于光抑制条件下通过增加PSⅠ含量及其对光能的吸收并刺激环式电子传递高速运转,从而对光合器起保护作用;4）水稻叶片在衰老过程中,可能通过部分Chl b还原为Chl a,以降低LHCⅡ的含量,从而减少对光能的捕获,达到降低光抑制的伤害。     

镧胁迫下外源H2O2对裸燕麦幼苗叶绿素荧光参数和光合碳同化酶活性的影响

稀土污染已成为制约农业发展的一种重要因素,为探讨外源过氧化氢(H_2O_2)缓解裸燕麦镧(La)胁迫伤害的光合生理机制,以‘白燕7号’裸燕麦幼苗为材料,采用砂培方法,研究了5 mmol/L H_2O_2喷施预处理对1.20 mmol/L La~(3+)胁迫下裸燕麦幼苗生长、叶片叶绿素荧光参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:La胁迫下,H_2O_2预处理的裸燕麦幼苗根长、株高和生长量的降幅及叶片叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)显著下降,PSⅡ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(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)显著提高,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)明显降低,同时1, 5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1, 7-二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1, 6-二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性显著提高,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化。表明外源H_2O_2能够通过提高PSⅡ光化学效率和碳同化关键酶活性而非依赖叶黄素循环的热耗散来减轻La胁迫导致的光抑制,从而缓解La胁迫幼苗生长的受抑程度,增强裸燕麦对La胁迫的适应性。     

青藏高原3个地方春小麦品种旗叶PSⅡ光化学效率的光响应分析

采用叶绿素荧光分析方法,以高原春小麦(‘互助红’、‘互麦12’和‘互麦13’)为材料,研究了孕穗期旗叶的PSⅡ光化学效率以及光化学和非光化学猝灭的光响应特性。结果显示:(1)3个春小麦品种旗叶的光合色素有差异,最大光化学效率(Fv/Fm)无显著差异。(2)随着光强增加,3个品种旗叶有效光化学效率(Fv′/Fm′)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ反应中心开放比率(qL)均呈降低趋势;低光强范围内,叶片Fv′/Fm′、ΦPSⅡ、qP、qL值均依次按‘互麦12’>‘互助红’>‘互麦13’的顺序降低;中高光强范围内,3个品种的Fv′/Fm′趋于一致,而‘互助红’的ΦPSⅡ、qP、qL较其他两个品种略高。(3)随着光强增加,各品种非光化学猝灭系数(NPQ)、表观电子传递速率(ETR)、调节性能量耗散量子产量(ΦNPQ)、非调节性能量耗散量子产量(ΦNO)均呈升高趋势;中低光强范围内,NPQ、ΦNPQ值均依‘互麦13’>‘互助红’>‘互麦12’的顺序降低,而‘互助红’和‘互麦12’的ETR变化较为一致且‘互麦13’的最低;中高光强范围内,NPQ、ΦNPQ值均依次按‘互助红’>‘互麦13’>‘互麦12’的顺序降低,而ETR值按‘互助红’>‘互麦12’>‘互麦13’的顺序降低;在整个光强变化过程中,ΦNO表现为按‘互麦13’>‘互麦12’>‘互助红’的顺序依次降低。研究认为,3个高原春小麦品种中‘互助红’最适应高光强环境;‘互麦12’光能利用能力强于‘互麦13’,但略弱于‘互助红’;‘互麦13’对光强变化较为敏感,热耗散能力略强于‘互麦12’,在低光环境下有较高的热耗散能力。     

民勤沙生植物园4种云杉属植物光化学特性的趋同适应

采用叶绿素荧光图像分析手段,结合叶绿素含量和主枝生长量测定,研究了沙地云杉、青海云杉、蓝云杉、白扦PSⅡ光化学效率和非光化学能量耗散的光响应特性及对稳态光强的适应性。结果表明:在相同生境和管理条件下,15a苗龄的4种云杉属植物生长势态良好,均能适应民勤荒漠气候环境;蓝云杉针叶的叶绿素含量较高,而青海云杉的叶绿素a、b比值(Chl a/b)较低;4种植物PSⅡ光化学效率的光响应曲线相似,但蓝云杉PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)的光响应明显有别于其余3种;150μmol m~(-2)s~(-1)低光强下4种植物间NPQ的差异与PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)一致,是内禀光合特性的反映;1500μmol m~(-2)s~(-1)高光强下的NPQ和PSⅡ最大效率(Fv'/Fm')在4云杉属植物间没有差异,呈现光合生理的趋同适应。综合比较分析可知,蓝云杉和白扦在低光强具有略低的PSⅡ非光化学猝灭能力,在高光强具有相对高的PSⅡ运行效率(Fq'/Fm'),光驯化适应能力较大;沙地云杉和青海云杉具有几乎一致的PSⅡ光化学和非光化学猝灭特性,其耐荫性和喜光性相近;4种云杉属植物光合机构对干旱荒漠生境的驯化适应具有趋同性,可作为我国北方防护林建设和城市绿化的重要树种。     

低温胁迫下不同甘蔗品种(系)光合特性的变化及其与耐寒性的关系

以广西农科院甘蔗研究所自育的7个新材料和2个生产上的主栽品种为研究对象,在甘蔗苗期进行低温胁迫处理,研究了各品种(系)甘蔗形态特征的冷害指数、叶绿素含量及光合特性相关指标的变化及其光合特性相关指标与甘蔗抗寒性间的相关性。结果表明:随着低温胁迫处理时间的延长,冷害指数不断增大,但变化的大小与快慢因品种(系)不同表现不一样。各甘蔗品种(系)叶片叶绿素含量均随时间延长而降低。叶片净光合速率、气孔导度在低温处理与常温处理间具有显著差异。低温胁迫处理显著降低了各甘蔗品种(系)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率ΦPSⅡ、光适应下PSⅡ反应中心的最大光能转化效率Fv′/Fm′、光化学猝灭系数qP、电子传递速率ETR,而显著提高了初始荧光Fo、稳态荧光Fs、非光化学猝灭系数qNP。相关性分析表明整个测定时期各指标间相关显著,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ与冷害指数I之间的相关系数在0.800以上,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ可以作为甘蔗品种(系)抗寒性鉴定的重要参考指标。     

长期施氮对旱地小麦灌浆期叶绿素荧光参数的影响

探讨了长期施氮对黄土旱塬冬小麦灌浆期叶绿紊荧光的影响．结果表明,PSⅡ反应中心的实际光化学效率(φPSⅡ)随叶片水分胁迫的加剧而降低,施氮可明显提高φPsⅡ．施氮量为0kg·hm^-2、90kg·hm^-2和180kg·hm^-2三个处理中午时叶片的φPSⅡ分别为0．197、0．279和0．283,与上午相比分别降低了57．7％、56．4％和40．2％;下午各处理的φPSⅡ均得以恢复,0kg·hm^-2和90kg·hm^-2处理分别恢复到上午的87．3％和81．5％,180kg·hm^-2处理则完全恢复,并稍高于上午．施氮可提高PSⅡ的最大光化学量子效率(Fv／Fm)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qNP)等荧光参数,表明施氮一方面提高了光能转换效率和PSⅡ的潜在活性,另一方面增强了过剩光能的非光化学耗散,有利于保护光合机构免受环境胁迫的破坏．但90kg·hm^-2和180kg·hm^-2施氮处理之间对光合的促进作用差异不显著,表明过量施氮无助于光合性能的提高,作物的光合能力并不随施氮量而同比例的改善。     

Na2CO3 胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na₂CO₃胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率（Fv′/Fm′）的变化不大;然而在小于-4bar Na₂CO₃胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv′/Fm′均随着渗透势的增大而增大,而ΦPSⅡ、电子传递速率（ETR）、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na₂CO₃胁迫所导致的不同的渗透胁迫下（小于-4bar和大于-4bar）其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大ΦPSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。 

     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对叶绿素含量及其荧光特性的影响

以菜豆幼苗作为试验材料,分析了NaCl胁迫下交替呼吸对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性变化特征的影响,以探讨交替呼吸途径在逆境下的生理学作用以及植物在盐胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)的调节作用机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度(0、100、200、300mmol/L)的增高,菜豆幼苗叶片叶绿素含量显著下降,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学荧光猝灭(qP)与对照相比均显著性下降,而非光化学猝灭(NPQ)较对照组显著增加,同时交替呼吸容量在NaCl胁迫下也显著上升。(2)与单独NaCl胁迫相比,在NaCl胁迫下施加交替呼吸的抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)会导致菜豆幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)和qP进一步显著下降、NPQ进一步显著增加。研究认为,NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率下降和光能耗散增加,交替呼吸途径可有效缓解NaCl胁迫下菜豆叶绿素含量的减少以及光系统Ⅱ光化学反应效率的下降。     

观赏山楂耐热性及其叶片光合与叶绿素荧光特性研究

以引自国内外的15种观赏山楂苗木为材料,于上海夏季自然高温下对其叶片光合气体交换参数及叶绿素荧光参数进行测定,并观察它们的田间耐热性,以揭示其耐热的光合生理机制.结果显示,4种山楂表现出较强耐热性,6种较耐热,而5种耐热性较差;15种山楂叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、瞬时水分利用效率(WUE)的种间差异显著(P<0.05),且耐热性强的品种P_n、T_r、G_s、WUE值较高,高温下能够维持较高的光合固碳水平;各品种山楂叶片的PSⅡ最大光能转换效率F_v/F_m、电子传递效率ΦPSⅡ和光能捕获效率F_v'/F_m'差异显著,耐热性强品种F_v/F_m保持在0.8以上,且ΦPSⅡ值与F_v'/F_m'较高.研究表明,观赏山楂主要通过加大气孔蒸腾散热、降低叶表面温度以及维持较高光能电子传递与转化效率来减轻高温对光合机构伤害,以维持植株正常光合作用;山楂叶片PSⅡ原初光能转换效率及潜在活性与其耐热性密切相关,F_v/F_m值可作为山楂耐热性鉴定指标.     

玉米全生育期黄化材料的光合性能分析

通过对玉米(Zea mays L.)黄化材料和2份正常自交系的光合特性、光响应曲线及荧光动力学参数进行分析,结果表明,黄化材料yglm1的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均显著低于正常自交系Mo17和RP128,而蒸腾速率(Tr)却显著高于正常自交系;黄化材料的光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率及表观量子效率均高于正常自交系Mo17和RP128,但其净光合速率却低于正常自交系;黄化材料的荧光动力学参数初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ原初光能捕获效率(Fv'/Fm')、PSⅡ光下实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)均显著低于正常自交系Mo17和RP128,非光化学猝灭系数(qN)显著高于正常自交系。相对于正常自交系,黄化材料具有较低的电子传递潜力、原初光能捕获效率和转换效率、光能分配及利用率,这可能是导致其净光合能力降低的根本原因。