不同磷效率小麦品种的光合特性及其生理机制

以典型的不同磷效率小麦品种为材料,对磷低效（L）、吸收高效（Ha）和利用高效（Hu）品种的光合特性及其生理机制进行了研究。随着叶片生长进程,供试品种旗叶CO₂传导参数气孔导度（G_s）、叶肉导度（G_m）和碳酸酐酶（CA）活性,春4叶和旗叶叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（SP）、叶绿体无机磷（P_i）浓度和Mg²⁺-ATPase活性以及光合速率（P_n）均不断降低。光合暗反应关键酶RuBPCase活性则以叶片全展后15 d较高,叶片全展时次之,全展后30 d最低。在缺磷条件下,春4叶和旗叶各测定时期上述参数均以L较低,Ha和Hu较高。表明磷高效小麦品种（Ha和Hu）叶片光合碳同化作用的相对提高,是其光合器官捕光能力较强、光合作用的气孔限制和非气孔限制程度较低和暗反应速率较高综合作用的结果。叶片全展后15 d的RuBPCase活性及单位RuBPCase蛋白的比活性较叶片全展时有所增加,暗示着在叶片老化过程中或在磷营养逆境胁迫条件下,植物体内部分代谢酶类,如RuBPCase,存在着一定的自我调节和保护机制以维持自身功能。     

花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响

于2004—2005在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置干旱与对照2个土壤水分处理, 每个处理再设置3个氮素水平, 研究了花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花叶片光合作用与叶绿素荧光参数的影响, 以期为棉花花铃期干旱时的合理氮肥运筹提供理论依据。结果表明, 与对照相比, 干旱处理显著降低了棉株凌晨叶水势、土壤相对含水量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与胞间CO₂浓度(C_i), 但提高了叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chl a+b)及类胡萝卜素(Car)的含量。干旱处理下, P_n、G_s、C_i、Chl a、Chl b、Chl a+b及Car均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫下叶绿素初始荧光(Fo)明显升高, 且随氮素水平的提高而增大; 而最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统II(PS II)量子产量(ΦPS II)、电子传递速率(ETR)与光化学猝灭系数(qP)均显著降低, 干旱胁迫亦增大了非光化学猝灭系数(NPQ)。干旱胁迫下F_v/F_m、ΦPS II、ETR与qP均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫显著降低叶片蒸腾速率(Tr), 导致叶温升高, 增施氮肥进一步增大了叶温。干旱胁迫降低了棉株各器官干物质重, 而施氮则增大水分胁迫指数。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于提高棉花叶片光合性能。两年试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg hm^-2纯氮, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。     

施氮水平对冬小麦旗叶光合特性的调控效应

在大田试验条件下,对大穗型小麦品种兰考矮早八旗叶光合特性及氮素调控效应进行了研究。结果表明,旗叶叶绿素含量随籽粒灌浆进程呈逐渐降低的趋势。PSⅡ潜在活性、PSⅡ光化学的最大效率、荧光光化学猝灭系数等随生育进程呈先升高后降低的变化趋势,且均在开花期达到最大值,之后逐渐下降;荧光非光化学猝灭系数则在成熟期达到最大值。氮肥对旗叶光合特性有一定的调控效应,Chl,F_v/F_o,F_v/F_m及qP均随施氮水平的增加呈增加的趋势,其中Chl和F_v/F_o以N3（180 kg hm^-2）处理最大,F_v/F_m和qP（除孕穗期外）以N4（360 kg hm^-2）处理最大;qN则随施氮水平增加呈降低的趋势,以N4处理最小。适宜的施氮量（180 kg hm^-2）改善了兰考矮早八的光合色素性状,提高PSⅡ潜在活性及PSⅡ光化学的最大效率,减少荧光非光化学猝灭系数,从而有助于籽粒产量的提高。     

连作对花生光合特性和活性氧代谢的影响

大田和池栽试验结果表明,连作显著降低花生单叶光合速率（P_n）、群体光合强度（CAP）和叶面积系数(LAI),并随生育期的推进而降低更甚;LAI与CAP和作物生长速率（CGR）呈极显著正相关,Chl含量与P_n相关密切。LAI的降低是导致连作花生干物质积累少、荚果产量低的主要原因;不同品种类型对连作障碍的敏感性不同,鲁花12最敏感,而8130耐性最好。连作花生叶片的SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白质含量显著降低,MDA含量明显增加,且其变化随连作年限延长而加大;CGR与叶片中POD和SOD相关密切。植株中POD、SOD等叶片保护酶活性降低是导致花生生育不良和后期早衰的主要原因之一。     

水稻生理生化特性对氮肥的反应及与氮利用效率的关系

选用水稻氮高效基因型IR72和9311及氮低效基因型Lemont和PECOS,采用土培方法,在5个施氮量（0、0.51、1.02、1.53、2.04 g N 钵^-1,分别相当于0、75、150、225、300 kg N hm^-2）处理下,研究了生理生化特性对氮肥的反应及与氮效率的关系。结果表明,在幼穗分化期,氮高效基因型水稻的可溶性蛋白含量相对低,而谷氨酰胺合成酶（GS）活性高;不同氮效率基因型间1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)含量的差异不大;两种氮效率基因型间的净光合速率（P_n）在幼穗分化期差异不明显。而在齐穗期,氮低效基因型的P_n比高效基因型的低28.66%左右;氮低效基因型在两个时期的单位叶绿素光合速率（P_n/Chl）比氮高效基因型分别低18.51%和29.67%左右。在成熟期,氮高效基因型干物质积累能力强,籽粒产量高。这些结果说明氮效率不同的基因型对氮肥的生理反应差异大。相关性分析表明,低氮水平时(0~1.53 g N 钵^-1), GS酶活性与收获时生物量呈显著或极显著正相关;氮肥偏生产力（PFP）、氮肥农学利用率（AE）及氮素生理利用率（NUEb）分别与GS活性、P_n/Chl和齐穗期的Pn呈显著正相关,而与可溶性蛋白含量、Rubisco含量显著负相关;氮肥吸收效率（RE）与这些生理指标没有显著相关。结果表明水稻光合特征及氮代谢与水稻氮效率间存在紧密的关系,GS活性和可溶性蛋白含量对评价水稻氮肥利用率具有重要的参考价值。     

氮、钾水平对小麦花后旗叶光合特性的影响

在大田栽培条件下,以冬小麦（Triticum aestivum L.）弱筋品种宁麦9号和中筋品种扬麦10号为材料,研究了不同氮、钾施肥水平下花后旗叶叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（P_n）和荧光参数的变化特征及其与开花期叶片氮、钾营养的关系。结果表明,与不施氮、钾的对照（N0K0）相比,施氮、钾肥增加小麦开花后旗叶SPAD和P_n,提高PSⅡ最大光量子产量（F_v /F_m）、潜在光化学活性（F_v /F_o）、有效光量子产量（F_v’/F_m’）和实际光量子产量（Φ_PSⅡ）等叶绿素荧光参数,其中氮肥效应高于钾肥。除SPAD外,扬麦10号的Pn及叶绿素荧光参数（F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’ /F_m’和Φ_PSⅡ）均高于宁麦9号。相关分析表明,F_v /F_m、F_v /F_o、F_v’/F_m’和Φ_PSⅡ等叶绿素荧光参数受开花期叶片氮/钾比的显著影响,是施氮、钾肥提高净光合速率的主要生理原因,较高的光能转化特性是满足扬麦10号较高能量需求的生理基础。     

玉米种子萌发过程中Na+、K+和Ca2+含量变化与耐盐性的关系

玉米耐盐品种登海9号和盐敏感品种浚单18在含0、50、100、150和200 mmol L^-1 NaCl的营养液中萌发生长, 采用等离子质谱分别测定其萌动种子种皮、胚、胚乳和幼苗根、根颈、叶中Na⁺、K⁺、Ca²⁺的含量。结果表明, 随着培养液中NaCl浓度的增加, 玉米体内Na⁺含量逐渐升高, 在幼苗中表现地下部(根和根颈)显著高于地上部(叶); 在萌动种子中, 胚中Na⁺积累量显著高于种皮和胚乳。根系积累Na⁺能力较强, 胚拒Na⁺能力较弱, 种皮具有一定的Na⁺累积能力。随NaCl浓度的增加, K⁺和Ca²⁺含量逐渐降低, 尤其是Ca²⁺含量急剧减少, 达38.4%~55.9%(登海9号)和65.6%~78.2%(浚单18)。玉米根、根颈、种皮的Na⁺积累能力、叶的拒Na+能力和幼苗选择吸收Ca²⁺的能力可能与品种耐盐性有关。     

氮肥对玉米穗位叶光合作用及其生理生化特性的影响

为明确氮素营养对玉米光合作用影响的可能机制,在河北农业大学标本园进行了田间试验。试验设4个施氮水平,分别为0,112.5,225和337.5 kg/hm2。对穗位叶光合作用参数的系统测定表明,在试验设计的施氮量范围内,氮肥提高了穗位叶叶片的Pn、叶绿素含量和可溶性蛋白质含量、延迟了叶绿素和可溶性蛋白质的分解。各测定时期,施用氮肥的处理,其叶片的Hill反应活力、PEPCase活性均高于对照,并且施氮肥越多,各项光合参数值的增加幅度越大,表观光合速率对氮肥的反应与各项光合生理生化指标的反应基本一致。说明氮肥通过调节光合电子传递能力和光合羧化酶的活性而影响表观光合速率的高低。     

不同水分供给对小麦叶与非叶器官叶绿体结构和功能的影响

在田间不同灌水条件(春季不灌水、春季灌2水和春季灌4水, 每次灌水750 m3 hm^-2)下, 于灌浆后期对小麦叶片与非叶器官(穗颖、穗下节和叶鞘)叶绿体结构进行了电镜观察, 并对不同器官的净光合速率(P_n)和光化学效率(F_v/F_m)进行了测定, 以期探明小麦叶与非叶器官光合结构和功能对水分变化的适应性差异。结果表明, 在充足供水条件(春季灌4水)下, 叶片的叶绿体数目明显多于各非叶器官, 但护颖和外稃叶绿体含有较多的淀粉粒。在灌浆期上层土壤重度水分亏缺(春季不灌水)条件下, 植株各器官叶绿体均出现明显的衰老特征, 但衰老程度存在器官间显著差异, 旗叶叶片叶绿体受损程度明显大于非叶器官。在所测非叶器官中, 外稃叶绿体对干旱胁迫反应较为敏感, 而护颖、穗下节间和旗叶鞘叶绿体结构具有较强的稳定性。水分胁迫下各器官P_n和F_v/F_m值均降低, 叶片降低幅度最大, 且随灌浆进程其光合下降最快, 但穗下节间、旗叶鞘和穗器官较为稳定, 可能与其叶绿体结构的稳定性有关。说明小麦非叶绿色器官光合结构与功能对水分亏缺具有较强的耐性。     

灌水次数对杂种小麦冀矮1/C6-38旗叶光合特性和产量的影响

在大田中研究了灌2水（底水+冬水）、3水（底水+冬水+拔节水）和4水（底水+冬水+拔节水+开花水）3种灌水处理对杂种小麦旗叶光合特性和产量的影响。结果表明，随灌水次数增多，杂种及其亲本旗叶净光合速率（P_n）、叶绿素含量（Chl）、可溶性蛋白质含量（Pr）、气孔导度（g_s）和叶肉导度（g_m）升高，光合功能持续期（RSP和PAD）延长，叶源量（LSC）增加，籽粒产量和产量构成因素增加。杂种旗叶的P_n、Chl、Pr、g_s和 g_m对灌水次数的反应较亲本敏感。上述性状的离中优势（H_m）也随灌水次数的增多而增大。     

干红酒用葡萄果实成熟期间的叶片光合特性

在葡萄浆果成熟期,干红酒用葡萄品种果枝主梢叶片的净光合速率随着叶片着生节着的升高而增加,副梢叶片的光合速率大于主梢叶片,赤霞珠品种夏芽副梢与冬芽副梢叶片光合速率基本相同,具单果穗或双果穗果枝叶片的光合速率在不同的酒用葡萄品种上表现不一。     

茄子Pn日变化及光合“午休”的生理生态子分析

以两个品种圆茄（二苠茄和快圆茄）为试材，系统研究了其光合速率（Pn）日变化及影响光合“午休”生理生态因子。结果表明，茄子晴天Pn日变化无论品种是否相同（二苠茄和快圆茄）、生育期是否相同（苗期、初花期和盛果期）、叶位是否相同（上部叶片、中部叶片和底部叶片），无一例外地表现为“双峰”曲线，即有光合“午休”现象存在，只是“午休”的时间和程度上有差异；光合“午休”时气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、细胞间隙CO2浓度（Ci）、大气CO2浓度（Ca）均下降，而光合有效辐射（PAR）和叶片温度（TL）此时几乎处于最大值，茄子光合“午休”是由气孔因素引起的。     

油茶优良无性系光合特性的影响因子——叶龄、叶位

以油茶优良无性系为试材,对油茶年生长周期（新稍生长期、果实生长期、果实成熟期、花期和休眠期）中光合特性的影响因子--叶龄、叶位进行了研究。结果表明:(1)不同叶龄叶片的净光合速率日变化曲线存在单峰和双峰两种类型,1年生叶片的平均净光合速率与最大净光合速率在果实成熟期达到最高值,2年生叶片的平均净光合速率与最大净光合速率均在新稍生长期达到最高值;(2)1年生叶片的叶绿素含量先升高后降低,2年生叶片的叶绿素含量一直降低,可溶蛋白含量随着叶龄的增加而减少,叶片全磷含量年变化趋势为“M”型;(3)上、下部叶片的净光合速率日变化趋势一致,上午上部叶片的净光合速率值高于下部叶片,下午下部叶片的净光合速率值高于上部叶片。     

大豆不同生殖生长时期不同冠层光合活性差异与叶片结构关系的探讨

大豆生殖生长各时期充分展开叶片的光合速率和叶片结构差异很大。鼓粒期叶片的光合速率、希尔反应活性、叶片厚度、单位叶面积及单位栅栏细胞中的叶绿体数目、叶绿体基粒的复杂程度、叶片可溶性蛋白质含量均高于结荚和盛花期的叶片,其中以结荚期的最低.单位叶面积光合速率的差异与叶片中栅栏细胞和叶绿体数目及叶绿体片层结构     

小麦叶片老化过程中光合功能衰退的可能机制

在小麦旗叶自然老化过程中,叶绿素含量和光合速率在叶片全展时达最大值,以后至叶片枯黄不断降低,ＲｕＢＰｃａｓｅ活性于全展后１０天达到最大值,ＰＳⅠ,ＰＳⅡ活性在老化前期保持平稳,以后不断下降。ＲｕＢＰｃａｓｅ活性与ＰＳⅠ活生,ＰＳⅡ活性比值也均于全展扣１０天达最大值,以后呈迅速降低趋势,表明在叶片老化中后期,光合机构的光暗反应出现失衡现象。     

干旱胁迫下氮素营养对烤烟光合特性的影响

研究了干旱胁迫下不同氮素营养水平对烤烟叶片光合特性的影响。结果表明:干旱胁迫下,烤烟叶片的相对含水量(RWC)降低,叶绿素(Chl)含量减少,净光合速率(Pn)减弱,硝酸还原酶(NR)活性下降,干物质积累减少,但施氮处理的上述各指标明显高于不施氮处理,表明氮素营养的施用在干旱胁迫下对烤烟的光合作用有促进作用。     

不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响

为了探讨不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响及其作用机制,本试验以玉米杂交种郑单958为供试材料,通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)及820 nm光吸收等技术,深入研究了玉米花后叶片叶绿素含量、含氮量、气体交换参数、光系统II(PSII)、光系统I(PSI)及二者间的协调性。两年研究结果表明,与常规尿素相比,施用控释尿素均可显著提高玉米花后穗位叶叶绿素含量、净光合速率(Pn)及后期气孔导度(Gs),明显改善光系统间协调性。与旋耕相比,深松可进一步加强施氮对玉米叶片光合性能的促进作用。控释尿素结合深松可显著提高叶绿素含量及Pn,明显改善叶片PSII反应中心供体侧和受体侧性能,增强电子由PSII向PSI的传递,使花后叶片PSII与PSI间协调性显著增加,有利于产量形成期光合性能稳定。光合性能的提高显著增加了穗粒数和单株籽粒产量,最终提高玉米产量。因此,深松与控释尿素结合可有效地协调PSII与PSI,提高夏玉米光合性能,促进玉米增产。     

不同基因型绿豆叶片光合性能研究

以夏播区高产绿豆品种(系)冀绿2号、安9910和低产品种(系)赤峰绿豆、泰来绿豆为材料,对其衰老过程中开花节功能叶片的光合参数变化进行了研究。结果表明,绿豆开花后,随着叶片的衰老,各功能叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量逐渐下降,叶质重表现出降低—增大—降低的变化趋势,同一时期不同开花节叶片的光合性能自上而下逐渐降低。不同品种间存在显著差异,冀绿2号和安9910叶片功能期长,叶绿素和可溶性蛋白质降解较慢,生育后期仍具有相对较高的光合性能,这为其积累较多的光合产物提供了生理基础。进一步分析表明,绿豆产量与花后开花节叶片的平均净光合速率呈极显著正相关,叶片净光合速率又与叶绿素、可溶性蛋白质含量呈极显著正相关。综合分析表明,在绿豆开花结荚期间,保持较高的叶绿素含量和功能叶片的光合生产能力,延缓叶片衰老,对籽粒产量形成具有重要作用。     

冬小麦光合速率对施氮量与光照强度的响应分析

为了探索施氮量在不同光照强度下对冬小麦光合速率的影响,基于小区施氮控制试验,设置4个施氮量水平和5个光照强度,分析施氮量对冬小麦叶片氮素含量的响应规律,研究光照强度和叶片氮素对冬小麦叶片净光合速率的影响。结果表明,随施氮量的提高,叶片含氮量逐渐上升,过量施氮会抑制灌浆初期和灌浆中期叶片含氮量的增加;从拔节期-灌浆中期,叶片含氮量总体降低,冬小麦净光合速率随光照强度的增大呈增加趋势,光合速率在低施氮量下先上升后下降,而在不施氮和中、高施氮量下随生育时期推进呈下降趋势;在人工控制的固定光照强度下,冬小麦叶片净光合速率与叶片含氮量呈极显著正相关,即随着叶片含氮量的增加光合速率呈上升趋势,故适量增施氮肥有助于冬小麦光合速率的提高。