不同生态习性热带雨林树种的幼苗对光能的利用与耗散

研究了生长于100％、25％和8％光照条件下的热带雨林先锋树种团花、演替顶极阶段的冠层树种绒毛番龙眼和中下层树种滇南风吹楠幼苗的光合能力及光能分配特性对光强的响应。与绒毛番龙眼和滇南风吹楠相比,团花具有较高的最大光合速率和最大电子传递速率,从光能分配对光强的响应曲线可以看出,随着光强的增加,3个树种幼苗叶片吸收的光能分配到光化学反应的比例减少,分配到热耗散的比例增加,光能在光化学反应与热耗散之间的分配呈显著负相关,与其它两个种相比,100％光下的团花幼苗将较多的光能分配到光化学反应中,热耗散较弱且未达到饱和。过剩光能少,没有引起长期光抑制,绒毛番龙眼和滇南风吹楠将叶片吸收的较多光能分配到热耗散中,但生长于100％光下的幼苗过剩光能仍然较多,导致幼苗遭受长期光抑制,结果表明,不同生态习性热带雨林树种幼苗更新对光环境的要求与这些幼苗对光能的利用和耗散特性密切相关。     

夜间低温对2种热带雨林树种幼苗叶绿素荧光的影响

研究了夜间低温(5℃±1℃,12h,连续3个晚上)对生长于3种光照条件下(100%、25%和8%光照)的热带雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometiatomentosa)和中层树种滇南风吹楠(Horsfieldiatetratepala)幼苗叶绿素荧光的影响。结果表明:低温处理使生长于全光下的绒毛番龙眼幼苗的Fv/Fm(PSII最大光化学量子产量)急剧降低,中午发生了强烈的光抑制,但随着低温胁迫的解除Fv/Fm能很快恢复,表明没有发生不可逆的光氧化损伤。低温使生长于全光和25%光照条件下2个树种幼苗的NPQ(非光化学猝灭,热耗散)受到抑制,但没有引起2个树种幼苗Fo(初始荧光)的升高,不会导致幼苗PSII反应中心的失活。2种热带雨林植物对低温的抗性可能与这些植物的地理分布和历史渊源有关。     

低温胁迫对广玉兰幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

以广玉兰幼苗为材料,对其进行0,-4℃、-8℃,-12℃和-16℃ 5个梯度低温处理,研究了广玉兰幼苗的光合作用与叶绿素荧光特性变化.结果表明:随着温度降低,广玉兰幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(G3)、叶肉细胞间隙CO2浓度(Ci)、叶绿素含量均逐步降低,最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/F0)、最大量子产额(Yield)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)也均同时下降,而初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(qN)则逐步上升.可见,低温胁迫除导致光合作用的气孔抑制外,还直接损伤光合机构使PSⅡ反应中心失活,引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱,增加了通过热辐射消耗的光能比例,最终导致广玉兰幼苗光合作用能力减弱.     

四种热带雨林树种光合和形态解剖特征对不同生长光强的适应

研究了西双版纳热带雨林2种喜光树种中平树(Macaranga denticulata)、倒樱木(Pnravallaris macrophylla)和2种耐荫树种云南肉豆蔻(Myristica yunnanensis)、金丝李(Garcinia paucinervis)幼苗叶片光合和形态解剖特征对3种不同生长光强(5％、25%和50％相对光强)的适应。研究结果表明,与强光下相比,弱光下生长的4种植物最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、叶绿素a／b、叶片和栅栏组织厚度、气孔密度和比叶重都降低,而海绵组织／栅栏组织和叶绿素含量升高。在相同光强下,与2种耐荫树种相比,2种喜光树种有较大的最大净光合速率、暗呼吸速率、气孔密度和较低的叶绿素含量。在不同光强下,4种植物均表现出了对光适应有利的生理和形态解剖可塑性,而喜光树种比耐荫树种有较大的生理和形态可塑性,表明喜光树种具有比耐荫树种对强光有更强的适应能力。4种植物的生理指标的可塑性均大于叶片解剖结构的可塑性。     

高温胁迫对新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响

在5个温度梯度处理下,研究高温胁迫对4种新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:随着温度从25℃持续升高至45℃,新疆榛叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和光能利用效率逐渐降低,且在35～ 45℃之间降幅最大;光系统Ⅱ的实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数随温度的升高缓慢上升,至35℃后急速下降;蒸腾耗水和热耗散随温度的升高而增大.4种新疆榛品种中,新榛3号的光合作用对高温的耐受力较高,属耐热性品种.     

生长光强对4种热带雨林树苗光合机构的影响

于雾凉季研究了西双版纳热带雨林 4种植物幼苗对光抑制及光破坏的防御。发现不同光强下生长的玉蕊和滇南红厚壳日间光抑制均较团花树和滇南插柚紫重 ,在中光强下还发生了长期光抑制。中光强下生长的团花树和滇南插柚紫叶绿素含量降低 ,光合能力升高 ,同时增加热耗散量 ,维持光能平衡 ,避免了光破坏的发生。中光强下玉蕊和滇南红厚壳减少光能吸收、提高热耗散的同时 ,发生了光系统II光化学量子产量长期下调。中光强下生长的 4种植物叶片的类胡罗卜素的绝对含量并不高 ,但单位叶绿素的类胡罗卜素含量显著升高 ,相对保护作用增强。先锋树种团花树类胡罗卜素含量低于另 3种植物 ,这与其较低的热耗散速率相一致 ,光合能力的提高对其光破坏的防御有重要的作用     

干旱胁迫下黄条金刚竹的光合和叶绿素荧光特性

通过盆栽试验,研究了自然干旱胁迫处理下,黄条金刚竹植株形态、土壤含水量(SWC)、叶片含水量(LWC)、叶片水势(LWP)、光合作用参数和叶绿素荧光参数的变化,及与环境因素的关系.结果表明:自然干旱胁迫后第17天,黄条金刚竹出现干旱伤害症状,叶片失水下垂、内卷,第43天地上部分失水死亡;复水后10 d,叶片叶绿素荧光参数与第43天无显著差异.在干旱胁迫0～21 d,SWC显著下降,而在17 d以后,LWP急剧下降,29 d以后LWC显著降低.随着干旱胁迫程度的加剧,叶片蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)持续下降,而光合速率(P_n)波动较大,瞬时水分利用效率（PWUE）则先升高后降低;17 d后,P_n由气孔限制为主转为非气孔限制为主,实际光合效率(Φ_PSⅡ)开始下降;25 d后,黄条金刚竹的光合机构被破坏,最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在热耗散能力(q_N)分别由0.64、0.79下降到-0.11、0.33.T_r、g_s、PWUE与LWP密切相关,大气湿度对P_n、T_r、g_s的影响显著,气孔是光合参数变化的主导因素.本试验条件下,黄条金刚竹适宜在土壤相对含水率≥12%的土壤中生长,且干旱胁迫持续时间不超过25 d.     

野生酸枣光合及叶绿素荧光参数对土壤干旱胁迫的响应

为探究鲁中地区自然条件下野生酸枣光合生理参数对土壤逐渐干旱的响应机制,明确其与土壤水分的定量关系。该研究以2年生野生酸枣盆栽苗为实验材料,采用人工给水和自然耗水相结合法模拟自然条件下土壤干旱过程,分析野生酸枣叶片光合作用和荧光参数对土壤水分含量(RWC)的响应过程及其机制。结果表明:(1)野生酸枣叶片气体交换参数净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)均随着土壤含水量的增加表现出先升高后降低的趋势。当RWC38.5%时,P_n下降,而胞间二氧化碳浓度(Ci)上升,气孔限制值(L_s)下降,叶片光合速率下降主要是非气孔限制因素所致;当RWC在38.5%~65.1%范围内,野生酸枣P_n下降,伴随C_i、气孔导度(G_s)均降低,野生酸枣叶片光合速率下降处于气孔限制阶段。(2)通过P_n和WUE对土壤水分的阈值模拟,发现维持野生酸枣叶片具有较高光合生产力的土壤水分范围为46.0%~0.5%,维持其较高水分利用效率的水分范围为56.3%~73.9%。(3)在土壤逐渐干旱过程中(RWC范围为29.9%~86.5%),野生酸枣最大荧光(F_m)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)逐渐降低,初始荧光(Fo)显著升高,光化学猝灭(qP)先升高再降低,非光化学猝灭(NPQ)在过高(RWC83.7%)或过低(RWC38.5%)的土壤水分下呈现较高值,表现出热耗散增加。研究认为,野生酸枣叶片气体交换参数及叶绿素荧光参数对土壤水分均具有明显的阈值响应,阈值点的土壤相对含水量大约为38.5%,低于阈值时叶片光合速率由气孔限制转向非气孔限制,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻,光合机构受到破坏。     

盐胁迫对甜樱桃砧木生理特性及光合荧光参数的影响

以1年生甜樱桃砧木‘吉塞拉6号’和‘考特’幼苗为材料,采用盆栽试验,研究不同浓度NaCl(0、50、100、150 mmol·L^(-1))处理对其主要渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合特性以及叶绿素荧光参数的影响,探究甜樱桃砧木对盐胁迫响应的生理机制。结果表明:(1)NaCl处理促进了甜樱桃砧木叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等渗透调节物质的积累。(2)随着NaCl处理浓度的升高,甜樱桃砧木叶片中SOD活性呈现升高趋势,而POD活性表现出先升高后降低趋势。(3)随着NaCl处理浓度的升高,甜樱桃砧木叶片的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))逐渐降低,而胞间CO_(2)浓度(C i)逐渐升高,非气孔限制为甜樱桃砧木叶片P_(n)下降的主要因素。(4)NaCl处理抑制了甜樱桃砧木叶片的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(q P)和电子传递效率(ETR),增加了非光化学淬灭系数(NPQ)。研究发现,盐胁迫破坏了甜樱桃砧木的光合机构,抑制了电子传递速率和光化学量子效率,降低了对光能的利用率,导致光合速率降低;甜樱桃砧木在盐胁迫条件下主要通过增加渗透调节物质含量和提高抗氧化酶活性来缓解渗透胁迫并降低氧化损伤,从而提高对盐胁迫的适应能力;‘吉塞拉6号’在盐胁迫条件下表现出更强的适应能力,其耐盐性更强;甜樱桃砧木在高于100 mmol·L^(-1)NaCl处理时表现出明显受害症状。     

不同光照梯度的遮荫处理对绒毛番龙眼幼苗生长的影响

在不同光照梯度,即100%自然全光照(natural sunlight,NS)、37.3%NS、15.5%NS、4.2%NS、1.6%NS和0.6%NS的人工遮荫条件下,研究了西双版纳季节雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)幼苗的早期生长和定居后的生长特点。结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子。生长早期的幼苗基径和复叶数随遮荫程度的增加而降低;主根长、根冠比、总干重和单株叶面积均以37.3%NS处理最大;比叶面积随遮荫程度的增加而增大,而相对生长率则降低;幼苗株高在0.6%NS下增长最快,表明种子中贮藏的营养物质对幼苗的早期生长可能具有重要作用。37.3%NS处理对定居后绒毛番龙眼幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、复叶数、叶轴长、复叶最多小叶数、单株叶面积、相对生长率和净同化率均在37.3%NS处理下获得最大增长;幼苗总干重随光照强度的减弱而降低;比叶面积在15.5%NS处理时最大。幼苗比叶面积和根冠比在生长过程中的波动可能是光照和土壤水分共同作用的结果。     

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.     

盐胁迫对不同种源麻栎叶片光合特征的影响

采用5 个不同盐浓度处理,研究了盐胁迫对山东费县、安徽滁州和四川万源3个种源地麻栎叶片光合特征的影响.结果表明：随着盐浓度的增加,3个种源的麻栎叶片叶绿素a、叶绿素b、净光合速率（P_n）均呈下降趋势,其中叶绿素a在山东种源中降幅最大,下降了21.5%～36.1%,四川种源降幅最小,在3.5%～19.8%之间.所有种源对照组的P_n均成“单峰”曲线,未出现“午休”现象;高盐浓度处理下则有明显的午休现象,经通径分析,P_n主要受饱和水汽压差和叶温的影响,气孔导度、胞间CO₂浓度和光强是次要因子.不同种源对照处理的麻栎叶片光合特征受原种源地环境因子的影响较大.麻栎的耐盐胁迫能力大小为：四川万源种源>安徽滁州种源>山东费县种源.     

外源一氧化氮对干旱胁迫下杨树光合作用的影响

NO是生物体中一种自由基分子,其NO对树木叶片光合作用的影响研究未见报道.本文研究了外源NO对杨树叶片水分状况、光合作用和抗氧化物酶活力的调节作用.不同浓度SNP处理对杨树叶片含水量具有显著影响,杨树叶片含水率随着SNP浓度的提高而增加.当SNP浓度增加到00μmol·L^-1后各处理杨树叶片含水率变化趋于稳定.外源NO能提高水分胁迫下杨树叶片的光合、原初光能转化率Fv/Fm、Fm/Fo和Fv/Fo等的比值.其效果随水分胁迫时间的延长而降低.与此对应的是,短时间水分处理(1 h)的杨树叶片SOD和POD抗氧化物酶的活性显著高于长时间(3h)水分胁迫处理.SNP能显著提高不同干旱时间处理组的POD活性,而对SOD活性影响不明显.同时,随SNP浓度的增加,POD和SOD活性呈现先升后降的趋势.因此,干旱胁迫可引起杨树叶片光合效率降低,出现氧化伤害症状,外源NO可诱导抗氧化物酶POD和SOD活性的升高,缓解原初光能转化率Fv/Fm、Fm/Fo和Fv/Fo等值的降低,从而延缓活性氧积累,减轻水分胁迫对杨树叶片光合作用的影响.     

Genotypic response of detached leaves versus intact plants for chlorophyll fluorescence parameters under high temperature stress in wheat

The genotypic response of wheat cultivars as affected by two methods of heat stress treatment (treatment of intact plants in growth chambers versus treatment of detached leaves in test tubes) in a temperature controlled water bath were compared to investigate how such different methods of heat treatment affect chlorophyll fluorescence parameters. A set of 41 spring wheat cultivars differing in their maximum photochemical efficiency of photosystem (PS) II (F_v/F_m) under heat stress conditions was used. These cultivars were previously evaluated based on the heat treatment of intact plants. The responses of the same cultivars to heat stress were compared between the two methods of heat treatment. The results showed that in detached leaves, all of the fluorescence parameters remained almost unaffected in control (20 °C at all durations tested), indicating that the detachment itself did not affect the fluorescence parameters. In contrast, heat induced reduction in the maximum photochemical efficiency of PSII of detached leaves occurred within 2 h at 40 °C and within 30 min at 45 °C, and the response was more pronounced than when intact plants were heat stressed for three days at 40 °C. The proportion of total variation that can be ascribed to the genetic differences among cultivars for a trait was estimated as genetic determination. During heat treatment, the genetic determination of most of the fluorescence parameters was lower in detached leaves than in intact plants. In addition, the correlation of the cultivar response in intact plants versus detached leaves was low (r = 0.13 (with expt.1) and 0.02 with expt.2). The most important difference between the two methods was the pronounced difference in time scale of reaction, which may indicate the involvement of different physiological mechanisms in response to high temperatures. Further, the results suggest that genetic factors associated with cultivar differences are different for the two methods of heat treatment.     

Photosynthetic characteristics and water use efficiency of three coastal dune plants

To clarify the ecophysiological characteristics of plants growing on a coastal dune, net photosynthetic rate (Pn) and leaf conductance (g1) of three perennial species in Japanese coastal regions,Ischaemum anthephoroides (C₄),Carex kobomugi (C₃) andCalystegia soldanella (C₃), were compared under controlled environmental conditions and field conditions at the kado-ori coast at Ohno Village, Ibaraki.I. anthephoroides achieved photosynthetic CO₂ saturation at ca. 100 μll⁻¹ intercellular CO₂ concentration (C ₁), and itsPn was not light-saturated at a high photosynthetically active photon flux density (PPFD) of 1000 μmol m⁻²s⁻¹. This C₄ species showed a high optimal leaf temperature forPn (35°C) and a lowg1 (0.1 mol H₂O m⁻²s⁻¹), permitting maintenance of the highest water use efficiency (WUE, the ratio ofPn to transpiration rate (Tr)) in the field among the three species. At light saturation,C. soldanella had the lowestPn andg1 and a similar carboxylation efficiency related toC ₁ (Pn/C₁ ratio) asCarex kobomugi. Calystegia soldanella also had a high optimal temperature forPn (30°C), and achieved higherWUE thanCarex kobomugi, as a result of efficient stomatal regulation. In contrast, at the optimum temperatureC. kobomugi had a highPn comparable toI. anthephoroides due to a highg1 of 0.3 mol H₂O m⁻²s⁻¹, but with high temperature treatmentsPn andg1 were significantly decreased.C. kobomugi always had the lowestWUE among the three species in the field. It is therefore clear thatI. anthephoroides is a heat-resistant species,Calystegia soldanella is a heat-enduring species andCarex kobomugi is a heat-evading species due to its eraly phenology.     

国内植物环境胁迫研究应注意的几个基本问题

根据作者多年从事植物逆境研究和教学的经验以及在近几年接触到的国内有关研究工作中发现的问题,为了提高今后研究工作的基础水平和学术期刊稿件的科学水平,特提出几个植物逆境研究中常见到的缺憾和对概念理解上的偏差予以讨论和澄清。问题包括：环境胁迫的定义和定量,植物对环境胁迫的“直接感受”,抗逆性和敏感性,耐逆性和避逆性,适应、驯化和锻炼,环境胁迫的剂量效应关系,伤害和死亡的判定,植物细胞膜的透性和植物自由基清除系统对环境胁迫的反应。     

遮荫条件下绞股蓝光合作用特点的研究

在夏季遮荫条件下栽培绞股蓝的净光合速率日变化呈现不典型的双峰曲线,第1峰值出现在11：00时,达13．8μmolCO2·m^-2·S^-1日净光合速率达到176．97μmol CO2·m^-2,是强光下栽培的3．1倍;净光合速率和光量子通量密度呈正相关,相对湿度对净光合速率的影响小．强光下栽培绞股蓝。光合作用“午休”现象明显,净光合速率日变化呈现双峰曲线,第1峰值出现在10：00时,为3．0μmol CO2·m^-2·s^-1．第2峰值出现在14：00时,为1．25μmol CO2·m^-2·s^-1;相对湿度与净光合速率成正相关,对净光合速率的影响大．当光量子通量超过700μmol·m^-2·s^-1时,净光合速率与光量子通量密度呈负相关．在影响该植物蒸腾速率的诸多因子中,蒸腾速率和气孔导度之间的相关性最为显著．因此绞股蓝属于高度耐荫而怕光的植物．人工栽培应重点考虑光照因子．     

喷施黄腐酸对干旱胁迫下甘蔗苗期叶绿素荧光参数及丙二醛的影响

分别对具4～5张完全叶桶栽甘蔗品种ROC22#和园林6#叶面喷施黄腐酸,分别为正常供水0(CK1)、0(CK2)、200、400、800、1200mg/L黄腐酸,研究在不同胁迫程度下不同浓度黄腐酸对甘蔗叶片叶绿素荧光参数、丙二醛(MDA)含量变化的影响。结果表明,经过黄腐酸处理后甘蔗叶片的PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、光合量子产额(Yield)、光化学淬灭系数(qP)数值在中度和重度水分胁迫下都高于干旱对照CK2,品种和处理间参数的变化有差异;非光化学淬灭系数(qN)值则与正常供水对照比较没有大的差异。黄腐酸处理后甘蔗叶片MDA含量随处理浓度增大而降低,且明显低于干旱对照CK2。从2个参试品种6个处理浓度综合分析,水分胁迫下喷施黄腐酸可提高ROC22#和园林6#甘蔗苗期的抗旱性,以200、400mg/L处理效果较好。     

不同沟灌模式对沙漠绿洲区葡萄生长和水分利用的效应

在甘肃河西荒漠绿洲区研究了覆膜与不覆膜条件下隔沟交替灌溉、常规沟灌对葡萄生长和水分利用的影响.结果表明,隔沟交替灌溉可以保证作物一部分根区处于比较湿润状态,另一部分根区处于相对干燥状态,湿润与干燥区域的交替出现可诱导葡萄的补偿生长效应.隔沟交替灌溉条件下葡萄叶片气孔开度减小,光合速率略有降低或下降不显著,而蒸腾速率明显下降,水分利用效率增大.光合作用日变化也表现出类似规律.隔沟交替灌溉与地膜覆盖技术相结合能显著提高水分利用效率,为在田间实施气孔最优化调控提供了一种有效途径.