曼陀罗光合特性研究

采用LI-6400型便携式光合测定仪对潜在能源植物曼陀罗(Datura stramonium L.)在6月份至9月份的光合特性指标(净光合速率、光合有效辐射强度和气孔导度)的日变化以及净光合速率和叶绿素含量的月平均值变化进行了研究,并采用非直角双曲线对曼陀罗叶片净光合速率的光响应曲线和C02响应曲线进行了拟合.结果表明:实验期间(6月份至9月份),光合有效辐射强度和曼陀罗叶片净光合速率的日变化均呈"单峰型",峰值出现在11:00左右;7月份的净光合速率峰值最高,为19.01μmol·m-2·s-1;气孔导度日变化呈"双峰型",最大峰值和次峰值分别出现在12:00和14:00.不同月份的净光合速率月平均值有极显著差异(P＜0.01),其中7月份的净光合速率月平均值最大,为9.41 μmol·m-2·s-1;不同月份叶绿素的月平均含量变化与净光合速率月平均值的变化相似,7月份叶绿素的月平均含量也最高,但叶绿素a、b及总叶绿素月平均含量有一定差异.曼陀罗叶片净光合速率的光响应曲线和CO2响应曲线相似,在光合有效辐射强度和CO2浓度较低的条件下呈线性升高,至饱和点后缓慢升高并趋于稳定;曼陀罗叶片的光补偿点为22.42 μmol·m-2·s-1,光饱和点为689.26 μmol·m-2·s-1;CO2补偿点为74.06μmol·mol-1,CO2饱和点为1 331.97μmol·mol-1.研究结果说明,曼陀罗为具有一定耐阴能力的阳性植物,但CO2同化能力较弱.     

6个不结球白菜品种光合作用特性的研究

对6个不结球白菜品种的光合作用特性进行了研究。结果表明,在800μmol·m-2·s-1的光强下,不结球白菜的净光合速率以‘正大抗热青3号’最高,达16.37μmol CO2·m-2·s-1,其光合作用表观量子效率、羧化效率和水分利用效率也最高,分别为0.0442、0.0854mol·m-2·s-1和6.20μmol CO2·mmol-1H2O;暗呼吸速率以‘绿星’最低,为2.24μmol CO2·m-2·s-1;Pn-PFD响应曲线显示,在光强300μmol·m-2·s-1以下,各品种的净光合速率差异较小,在光强为300~1000μmol·m-2·s-1区段时,净光合速率随着光照强度增加而迅速增加。‘正大抗热青3号’光饱和点最高,达1910.3μmol·m-2·s-1,其光饱和点的净光合速率也最高,达20.2μmol CO2·m-2·s-1;不结球白菜不同品种净光合速率日变化进程相似,不论数值高低均呈双峰曲线型,有明显的“午休”现象。     

崖柏与侧柏光合特性和叶绿素荧光参数的比较研究

以盆栽的中国特有濒危植物崖柏及其近缘广布种侧柏幼苗为材料,测定了二者的光照和二氧化碳响应特征参数、光合作用气体交换参数和叶绿素荧光参数,比较分析两者间差异并探讨崖柏异地保存的可行性。结果显示:(1)在光响应参数方面,崖柏和侧柏的表观量子效率分别为0.039和0.027 mol.mol-1,但二者差异不显著;崖柏的光补偿点(81.04μmol.m-2.s-1)显著高于侧柏(59.72μmol.m-2.s-1),但二者的最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)均无显著差异;崖柏的CO2补偿点(129.17μmol.mol-1)显著高于侧柏(95.86μmol.mol-1),而光呼吸速率则崖柏略高于侧柏,但二者的羧化效率相当。(2)气体交换参数方面,崖柏的叶片气孔导度和蒸腾速率均低于侧柏,而瞬时水分利用效率和气孔限制值则略高于侧柏;随着光照强度增加,崖柏和侧柏的净光合速率和胞间CO2浓度增加,而气孔限制值则降低。(3)2个树种的叶绿素荧光参数,如初始荧光、最大荧光、可变荧光、光系统Ⅱ原初光能转换效率、光系统Ⅱ实际光化学量子效率、非光化学猝灭等均无显著差异,但崖柏光化学猝灭系数(0.218)显著低于侧柏(0.322)。研究表明,崖柏与侧柏在光合特性和叶绿素荧光参数方面具有较大的相似性,也表明崖柏在生长季对北迁环境具有较强的适应性。     

不同光照强度和温度对金钗石斛生长的影响

为了系统地研究不同光照强度下温度对金钗石斛(Dendrobium nobile)生长的影响,在金钗石斛分蘖期,于80μmol·m-2·s-1、160μmol·m-2·s-1、320μmol·m-2·s-1、640μmol·m-2·s-1的不同光强下,各设置5个温度(15℃、20℃、25℃、30℃、35℃)梯度对石斛进行处理。结果表明：石斛的生长与代谢随温度由低到高,表现出弱—强—弱的变化规律;80μmol·m-2·S-1光强下,石斛生长以25～30℃较为适宜;160μmol·m-2·s-1光强下则以20～25℃为适宜温度范围;320μmol·m-2·s-1与640μmol·m-2·s-1的中、强光照下,25℃处理石斛的生长优势尤为明显;不同光强下,石斛鲜重的增长大多以25℃处理更快,繁殖力则以20℃与25℃处理较高,各光强下的MDA含量随温度升高而先降后升,且均以25℃最低;可溶性蛋白质、可溶性总糖及叶绿素含量则表现出随温度由低到高而先增后减的趋势,其含量最高点均出现在25℃左右;净光合速率和叶绿素含量随光强和温度的变化趋势基本一致;各种光强下的暗呼吸速率均随温度升高而增大。因此,在不同的光照条件下,石斛生长的适宜温度均在25℃左右。光温处理引起石斛生理生化过程明显的相应变化表现出：高温和弱光照条件有利于石斛的株高增长,但不利于产量和质量提高;石斛的生长与MDA含量呈显著负相关(r80＝-0.9082、r160＝-0.9816、r320＝-0.8075、r640＝-0.8586),与可溶性糖含量呈一定正相关(r80＝0.7673、r160＝0.8892、r320＝0.8179、r640＝0.9278),并且石斛的生长与可溶性蛋白质含量、叶绿素含量、光合速率之间的变化趋势基本一致。     

入侵植物小飞蓬及其伴生植物的光合特性

为探讨小飞蓬的入侵机制和制定有效的治理措施,对入侵植物小飞蓬及其主要伴生植物山苦荬和鸭跖草的光合特性进行研究.结果表明:小飞蓬的光饱和点和光补偿点分别为1634.00和23.84 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;光饱和点下的最大净光合速率为28.12μmol· m-2·s-1,显著高于2种伴生植物;表观量子效率为0.06,与山苦荬差异不显著,但显著高于鸭跖草.小飞蓬的CO2饱和点和CO2补偿点分别为834.00和23.69μmol·mol-1;CO2饱和点下的最大净光合速率为31.97 μmol·m-2·s-1,介于2种伴生植物之间;羧化效率为0.078,显著高于伴生植物.有效光合辐射和CO2浓度的变化对小飞蓬及其伴生植物的气孔导度、蒸腾速率影响不显著,但显著影响其水分利用率.小飞蓬具有较高的光合速率和物质积累能力,较高的生产力是其成功入侵的重要因素之一.     

榨菜胞质雄性不育系瘤状茎形成期间植株叶片生长与光合速率的变化

榨菜胞质雄性不育系在瘤状茎形成时期植株的生长速率、叶片厚度 ,比叶重及叶绿素含量明显低于保持系 ,叶面积发育速度也较慢。光合速率比保持系的低 ,但二者的变化趋势相似。榨菜的单叶净光合速率以第 2、3、4叶片最强。不育系和保持系的光饱和点分别为 180 0 μmol光量子·m- 2 ·s- 1和140 0 μmol光量子·m- 2 ·s- 1,而光补偿点分别为 130μmol光量子·m- 2 ·s- 1和 50 μmol光量子·m- 2 ·s- 1。     

烟草花叶病毒对烟草叶片光合特征和POD表达的影响

以烤烟(Nicotiana tabacum L.)品种'中烟5号'为实验材料,对烟草健康株与感染烟草花叶病毒(TMV)株的叶绿素、光合速率、光合速率对光强的响应曲线、光暗反应荧光特征、POD活性及其表达等进行研究,以探讨TMV感染对烟草植株生理生态特征的影响.结果显示:病株的叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)含量显著低于健康株,但Chl a/Chl b值基本相同;病株暗中初始荧光(F0)、暗中最大荧光(Fm)、暗中可变荧光(Fv)、光下初始荧光(F0′)、光下最大荧光(Fm′)、光下可变荧光(Fv′)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ捕光效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)及光饱和点显著低于健康株;净光合速率在光强较大(＞1 500 μmol·m-2·s-1)时病株比健康株低,光强适中(1 500 μmol·m-2·s-1左右)时两者相差不大,光强较弱(＜1 500 μmol·m-2·s-1左右)时病株比健康株高;病株叶片的过氧化物酶(POD)活性显著升高,POD同工酶中一些大分子量蛋白分子表达量加大.研究表明,感染TMV使烟草植株对光抑制更为敏感,叶片的荧光激发能力和热耗散能力下降,PSⅡ反应中心捕光效率和光化学反应效率降低,光合电子传递能力和碳同化能力受到抑制;POD活性提高和表达量增加可能是诱导烟草抗病性的一个关键生理过程.     

状态转换在光强响应中的作用

在低于和高于400 μmol·m·s-1的光照下,苹果(Malus pumila Mill.cv.Tengmu No.1/Malus hupehensisRehd.)叶片稳态荧光(Fs)随光强增加而分别呈现升高和降低的变化趋势,但是光适应下的最大荧光(Fm′)和最小荧光(Fo′)在整个光照范围内一直表现为下降,而且更多的光系统Ⅱ(PS Ⅱ)反应中心(RC)处于关闭状态((Fs-Fo′)/(Fm′-Fo′)).这表明在高于400 μmol·m-2·s-1的光照下,Fs降低并不是PSⅡ反应中心关闭的结果,而主要是光能从PSⅡ聚光天线(LHCⅡ)向PSⅡ RC的传递减少所导致的.在引入状态转换抑制剂NEM的情况下,Fs在400 μmol·m-2·s-1至苹果叶片饱和光强700 μmol·m-2·s-1的范围内继续上升.另外,在叶黄素循环抑制剂DTT预处理下,Fs可在高于700 μmol·m-2·s-1的光照下继续升高.这些变化说明在饱和光强以下和以上的光照下,苹果叶片Fs变化分别受状态转换和叶黄素循环的影响.在NEM预处理下,PSⅡ表观光化学反应速率(P-rate)和光化学猝灭(qP)在600800 μmol·m-2·s-1光照下显著降低,与此同时,非光化学猝灭(qN)在600-800 μmol·m-2·s-1光照下轻微上升,而在800 μmol·m-2·s-1以上光照下略微下降.这些现象说明状态转换对于苹果叶片在低于饱和光强的光照下主要起光化学作用,在高于饱和光强光照下主要起非光化学作用.     

三峡库区消落带芦苇(Phragmites communis (reed))的光合生理响应和叶绿素荧光特性

模拟三峡库区消落带土壤含水量变化特征,设置了T1(淹水超过土壤表面2cm)、T2(土壤含水量为田间持水量的70%～100%)、T3(土壤含水量为田间持水量的40%～60%)3个不同处理组,用嘉陵江江水灌溉芦苇(Phragmites communis (reed)),研究了三峡库区不同消落带带位土壤不同含水量条件下芦苇穗期的光合生理生态响应机理和适应对策.结果表明,土壤不同含水量对芦苇植株光合色素、叶片气体交换参数、资源利用效率以及叶绿素荧光参数有不同影响.其中,T1的光合色素含量最低,T3的类胡萝卜素含量最高.在T1条件下,芦苇表现出较低的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP),但与其它耐水淹植物相比,T1条件下的穗期芦苇仍具有较高的光合速率(17.067μmol·m-2·s-1),说明芦苇具有较强的耐水淹能力.在T2和T3条件下,芦苇具有较高的光能利用率(LUE)、CO2利用率(CUE)、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)和光化学荧光猝灭系数(qP).水分利用效率(WUE)大小顺序为T3>T1>T2.虽然T1的PSII有效光化学量子产量(F′v/F′m)最高,T2的光化学荧光猝灭系数(qP)最大,而T3的电子传递效率(ETR)和非光化学淬灭系数(NPQ)最高,表明在高光强和高温条件下,T3具有较强的热耗散能力,能有效保护光合机构,因而光合速率最高(20.47μmol·m-2·s-1).研究证实芦苇不仅具有耐水湿的特点,还具有耐旱性,芦苇适合作为三峡库区消落带植被恢复建设禾本科先锋物种.     

入侵植物马缨丹(Lantana camara)及其伴生种的光合特性

马缨丹(Lantana camara L.)是粤东地区的入侵植物之一.采用LI-6400光合作用仪对马缨丹及其常见主要伴生种鬼针草(Bidens pilosa L.)、肖梵天花(Urena lobata L.)、土牛膝(Achyranthes aspera L.)在不同有效光合辐射(PAR)和不同CO2浓度下的光合生理指标进行测定,结果表明:(1)马缨丹的光饱和点(LSP)与光补偿点(LCP)分别为1225、13.58 μmol·m-2·s-1,均低于伴生种,且和伴生种差异达到显著水平,光饱和点时的最大净光合速率(Pmax)为13.89μmol·m-2·s-1,表观量子效率(AQY)为0 0503 μmol·m-2·s-1,与土牛膝相当,而显著高于肖梵天花;(2) 马缨丹的CO2饱和点(CSP)与CO2补偿点(CCP)分别为1350、61.78 μmol·mol -1,CO2饱和点时马缨丹的最大净光合速率(Pmax)为20.08 μmol·mol-1,显著高于土牛膝,马缨丹的表观羧化效率(CE)与鬼针草相当,为0.0424 μmol·mol -1;(3)有效光合辐射与CO2浓度的增加,对马缨丹气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)影响不明显,但大大提高了其水分利用率(WUE),提示马缨丹对于环境中光强和CO2的变化具有良好的适应能力.这些信息对马缨丹生理生态学特性的认识是一个补充,并能为马缨丹入侵机制的研究提供一些有价值的参考.