杨树苗叶片光合特性和抗氧化酶对干旱胁迫的响应

以鲁林1号杨扦插苗为试材,采用盆栽控水试验,研究不同干旱胁迫处理对杨树苗叶片相对含水量、光合速率、叶绿素荧光及相关生理指标的影响。结果表明,随着胁迫时间的延长,杨树苗叶片的相对含水量、净光合速率(Pn)和气孔导度在轻度胁迫下缓慢降低,而在中度和重度胁迫下迅速降低;胞间CO2浓度在轻度胁迫下缓慢下降,在中度胁迫下先降后升,而在重度胁迫下一直升高,表明Pn的降低在轻度胁迫下是由气孔因素引起,中度胁迫下是由气孔因素和非气孔因素共同引起,而在重度胁迫下是由非气孔因素引起。随着胁迫时间的延长,叶片的PSⅡ原初光能转化效率和光化学猝灭系数在轻度胁迫下缓慢降低,而在中度和重度胁迫下快速降低;非光化学猝灭系数在轻度胁迫下显著升高,而在中度和重度胁迫下先升高后降低;叶片SOD和POD活性先升高后降低。因此,轻度胁迫下杨树苗通过热耗散和抗氧化酶活性调节的协同作用稳定了光合机构的功能,Pn降低主要受气孔限制因素影响;而中度和重度胁迫下光系统Ⅱ和抗氧化酶系统损伤,是Pn降低的非气孔限制因素。     

侧柏叶温及叶绿素荧光特性对土壤水分胁迫的响应简

为了研究土壤水分与植物生长间的关系,以侧柏为材料进行盆栽试验,人工控制土壤水分,设置4个水分梯度（正常供水、轻度水分胁迫、中度水分胁迫、重度水分胁迫）,测定其叶温和叶绿素荧光参数.结果表明：随着干旱胁迫的加剧,叶温和非光化学淬灭升高;初始荧光F0总体上表现为逐渐上升的趋势;而最大荧光Fm、可变荧光Fv、PSⅡ最大原初光化学量子效率Fv/Fm、PSⅡ的潜在活性Fv/F0、PSⅡ实际光化学量子效率和表观光合电子传递速率均表现为下降.参数的日变化呈现单峰型曲线：PSⅡ实际光化学量子效率和非光化学淬灭的日变化曲线为凹形,而表观光合电子传递速率日变化曲线为凸形.可知干旱胁迫导致PSⅡ的电子传递效率降低,降低了光能利用率,影响其光合作用.     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

磷胁迫对水土保持先锋植物类芦光合特性的影响

以水土保持先锋植物类芦为研究材料,通过5个不同浓度磷胁迫的盆栽试验,测定类芦的光合色素、叶绿素荧光参数和光合参数,研究磷胁迫对类芦的光合特性的影响。结果表明:随着磷胁迫程度的加剧,类芦叶绿素含量逐渐下降。低磷胁迫与正常供磷条件下,类芦叶片气孔导度、光合速率和蒸腾速率日变化规律一致,均为单峰型,峰值在12:00;日均值表现为正常供磷>极度磷胁迫>轻度磷胁迫>中度磷胁迫>重度磷胁迫,光合速率、蒸腾速率与气孔导度呈正相关。在不同磷浓度胁迫下类芦叶片叶绿素荧光参数差异不大,极度磷胁迫与有磷条件下的光合作用机理可能不同,但PSⅡ光合反应中心没有受到破坏,类芦具有极强的耐低磷能力。     

干旱胁迫对水土保持先锋植物类芦光合特性的影响

以水土保持先锋植物类芦为研究材料,通过4个不同梯度干旱胁迫的盆栽试验,测定类芦的光合色素、叶绿素荧光参数和光合参数.研究干旱胁迫对类芦的光台特性的影响.结果表明:中度、轻度干旱胁迫类芦叶绿素含量增加,叶绿素a/b比值下降,干旱胁迫下叶绿素荧光参数F0、Fm,Fv提高,Fv/Fm、Fv/F0下降.类芦叶片的胞问CO2浓度随千旱程度加重而逐渐增加,日变化表现为上午缓慢上升,下午快速上升,到16:00达到最高.净光合速率、气孔导度、蒸腾速率日变化均表现为"单峰型",为先升后降,12:00达到高峰,日均值随着干旱程度加重而逐渐下降.中度、轻度干旱胁迫下WUE提高,重度干旱WUE稍有下降,类芦具有较强的耐干旱能力.     

干旱胁迫和复水对夏蜡梅幼苗光合生理特性的影响

以盆栽二年生夏蜡梅(Sinocalycanthus.chinensis)实生苗为材料,分对照、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫4组,研究了不同程度干旱胁迫和复水对夏蜡梅光合特性的影响。结果表明,在干旱胁迫下,夏蜡梅的光合日变化曲线由典型的双峰型转变为峰值很小的单峰型。在较高强度的干旱胁迫下,夏蜡梅光补偿点、CO2补偿点和气孔阻力升高,光饱和点、表观量子效率、最大净光合速率、羧化效率、Fv/Fm和蒸腾速率下降;而暗呼吸速率先升后降、胞间CO2浓度先降后升。轻度和中度干旱胁迫下光合能力的下降主要由气孔限制引起,而在重度胁迫下则由非气孔限制起主要作用。重度胁迫复水3d后,夏蜡梅的光合能力恢复很弱。过分干旱胁迫对夏蜡梅造成一定伤害。     

开花后水分胁迫对冬小麦旗叶光合作用和保护酶活性的影响

为了解干旱对冬小麦光能利用与耗散机制的影响,研究了花后水分胁迫对冬小麦光合作用参数、叶绿素荧光参数及保护酶与光合作用相关酶活性的影响.结果表明,水分胁迫增加了旗叶可溶性糖和丙二醛含量,提高了叶片的渗透调节和抗氧化能力.中度水分胁迫下旗叶的光合速率和蒸腾速率与充分供水处理的相近,而重度胁迫处理的光合速率和蒸腾速率则降低较为明显.适度的水分胁迫可诱导叶片保护酶活性升高,从而减轻干旱伤害.适度的水分胁迫可增强PSⅡ反应中心的电子捕获效率,增强光呼吸作用,较好的保护光合机构.水分胁迫促进了冬小麦灌浆前期的蔗糖合成能力,但同时也导致灌浆中后期旗叶衰老的加剧,使得叶片的蔗糖合成能力急剧下降.水分胁迫降低了旗叶的RuBP羧化酶活性,除非受旱严重,否则RuBP羧化酶活性的降低不会限制叶片的光合作用.     

水分胁迫对刺五加幼苗光合生理特性的影响

 通过对刺五加（Acanthopanax Senticosus）幼苗的盆栽实验,模拟4个土壤水分梯度（对照、轻度水分胁迫、中度水分胁迫和重度水分胁迫）下,刺五加幼苗的光合色素、光合作用以及脯氨酸和丙二醛含量的变化特性。结果表明:光合色素含量随水分胁迫程度的加强呈下降的趋势,中度和重度水分胁迫组的光合色素含量较低,均显著低于对照组,而轻度水分胁迫组的光合色素含量与对照组差异不明显,且一直保持很高水平。各组的叶绿素与类胡萝卜素含量比值在3.02～3.65之间波动。在轻度的水分胁迫环境下,其净光合速率未受到显著影响,保持与对照组一致的较高水平,其蒸腾速率较低,比对照组下降27.25%,而水分利用效率比对照组增加26.97%。在中度水分胁迫环境下,刺五加幼苗表现出了较低的净光合速率和蒸腾速率以及较高的水分利用效率,与对照组相比,净光合速率下降29.46%,蒸腾速率下降50.67%,水分利用效率升高33.70%;重度的水分胁迫下的净光合速率和蒸腾速率均处于最低水平,但此时水分利用效率却最大,高出对照77.51%。在整个实验期,叶片脯氨酸和丙二醛含量随着干旱胁迫强度的增加和胁迫时间的延长而持续上升。研究表明,刺五加幼苗具有一定的抗旱能力,但不适应相对干旱的土壤水分环境。研究结论为人工栽培刺五加提供了科学依据。     

水分处理对油菜叶位光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响

通过对不同水分处理下油菜不同叶位叶片光合速率（Pn)、蒸腾速率（E）和水分利用效率（WUE）的测定表明，油菜主茎叶片的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率随叶位的降低而降低；干旱胁迫下油菜水分利用效率显著提高，光合速率变化不明显，但上部、下部时间光合速率差异大，充分供水时叶片的蒸腾速率提高，水分利用效率则降低，从到下叶片水分利用效率、光合速率降低不剧烈，而蒸腾速率表现为上部和下部叶高，而中部叶低。据测定，干旱处理下油菜单株生物量为37.45g，充分供水时为38.76g，干旱导致油菜行政区牧师 降低；水分胁迫能提高作物水分利用效率。在充分供水条件下叶片蒸腾速率较高，这可能是气孔行为的结果。     

水分胁迫对银水牛果和沙棘叶水势日过程及水分利用效率的影响

2009年7—9月,以盆栽3年生银水牛果(Shepherdiaargentea)和沙棘(Hippophaerhamnoides)幼苗为研究对象,设置正常供水、轻度水分胁迫、中度水分胁迫、重度水分胁迫四种供水水平,研究植物的叶水势日变化及水分利用效率的变化规律,从而确定银水牛果和沙棘的蒸腾速率和叶水势之间的关系以及水分利用效率与土壤含水量之间的关系。结果表明:随着水分胁迫程度的加剧两种植物叶水势逐渐下降;银水牛果和沙棘最适宜的土壤含水量分别为11.4%~17.06%和11.9%~17.17%。     

沙尘胁迫对榅桲叶片光合和叶绿素荧光特性的影响

以榅桲（Cydonia oblonga Mill）为研究材料,以无沙尘覆盖为对照（CK）,设置轻度沙尘胁迫（5mg·cm-2）和重度沙尘胁迫（12mg·cm?2）两个处理,并分别在处理第10、20、30和40天时,测定其叶片光合特性和荧光参数的变化。结果表明：沙尘处理下榅桲叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）均随处理时间的延长呈下降趋势,胞间CO2浓度（Ci）呈先升后降的变化趋势;最大光量子效率（Fv/Fm）在处理第10天显著下降,此后随处理时间的延长逐渐回升至与对照一致水平。最大荧光（Fm）、非光化学淬灭（NPQ_Lss）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、光化学反应淬灭（qP_Lss）随处理时间的延长整体均呈上升趋势,初始荧光（Fo）呈下降趋势。说明榅桲在沙尘胁迫处理前期受非气孔因素的影响较大,沙尘胁迫导致榅桲叶片PSⅡ原初光能转换效率较低,对榅桲产生光抑制,导致Pn下降。而在处理后期,榅桲叶片主要通过增加qP_Lss、Fm、NPQ_Lss等来增强PSⅡ电子传递能力,提高非辐射性热耗散来消耗过剩光能,保护光合机构。     

铈对UV-B胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响

用水培法研究了Ce（Ⅲ）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响。结果表明,20mg·L-1CeCl3能有效减缓紫外辐射（T1/3.34kJ·m-2和T2/11.76kJ·m-2）胁迫所导致的叶绿素与类胡萝卜素含量减少、光能转换效率（Fv/Fm）及传递能力（Fv/F0）降低,且对低剂量胁迫的调控效果优于高剂量,即以上指标Ce＋T1〉T1,Ce＋T2〉T2,Ce＋T1〉Ce＋T2。从光合原初反应的能量分配看,Ce（Ⅲ）能促使大豆叶片吸收光能的总量增加,加快内囊体膜上光电的转换和电子的传递,降低UV-B辐射伤害而导致的过剩激发能积累,从而消除过剩激发能诱发的膜脂过氧化对光合器官的潜在威胁。     

土壤干旱及复水对侧柏叶绿素荧光参数的影响

为了研究不同程度土壤干旱及旱后复水对侧柏幼苗叶绿素荧光参数的影响,以盆栽1年生侧柏幼苗为试验材料,设置4个水分梯度[土壤相对含水量(RSWC)为:40%,52.16%,70%,87.84%],以充分供水(RSWC为100%)为对照,经干旱胁迫60 d后复水,测定了复水前及复水后2,24,48,72 h叶绿素荧光参数。结果显示:随着土壤干旱胁迫程度的加剧,侧柏幼苗PSⅡ的最大光化学量子产量Fv/Fm、相对光合电子传递速率ETR和实际光化学量子产量Yield总体上呈现下降的趋势,而非光化学淬灭系数NPQ则呈现上升的趋势,其中土壤相对含水量为40%的重度胁迫Fv/Fm,ETR和Yield分别比对照下降1.1%,4.5%,4.9%,而NPQ比对照增加22.6%。复水后叶绿素荧光都得到了恢复,在复水24 h除70%的处理其他处理Fv/Fm达到最大,其中重度胁迫40%的处理比对照上升3.1%。在复水48 h各胁迫处理Yield,ETR达到了最大值,40%的重度胁迫分别比对照上升1.0%,1.2%。由此可知,干旱胁迫尤其是重度胁迫,虽然对侧柏幼苗PSⅡ有一定的破坏,对光合作用有一定程度的影响,但复水后各指标都得到了相应的恢复。     

土壤相对含水量对不同茬口番茄叶片PSⅡ光化学活性和光能分配影响

为探明不同茬口番茄光合特性对土壤水分响应机制,采用盆栽方式研究50%、65%和80%土壤水分处理对冬春两茬番茄叶片PSⅡ光化学活性和光能分配的影响。结果表明,随着土壤相对含水量减少,春茬番茄叶片的叶绿素含量下降,电解质渗透率增加,叶片最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q P)和吸收光能用于进行光化学反应份额(P)降低,非光化学猝灭(NPQ)、双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)、天线热耗散份额(D)和非光化学猝灭量子产量[Y(NO)]显著升高,表明叶片用于PSⅡ反应中心的光化学活性降低,用于非化学反应的能量增加,叶片发生光抑制和光损伤程度增加,且与水分亏缺程度呈显著正相关,春茬番茄以80%土壤含水量表现较好。冬茬番茄以50%水分处理的F_v/F_m、ΦPSⅡ、ETR、q P和P较低,但生长中后期时,65%水分处理的F_v/F_m、ΦPSⅡ、ETR、q P和P却显著高于80%处理,与充足供水相比,轻度水分胁迫下的番茄叶片的光抑制发生程度较轻。综上可知,春茬番茄以80%水分处理的叶片光化学活性较高,而冬茬番茄以65%水分处理表现较好。本研究结果为不同茬口番茄生产的合理灌溉提供了理论依据。     

2,4-表油菜素内酯对亚适温弱光下黄瓜幼苗光合特性和抗氧化系统的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(EBR)对亚适温弱光(18/12℃,光照80μmol·m~(-2)·s~(-1))下黄瓜幼苗生长的调节作用,以优博1-5为试材,以常温喷施清水为对照,采用叶面喷施EBR的方法,研究其对叶绿素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、碳同化关键酶活性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,亚适温弱光下黄瓜幼苗的净光合速率(Pn)和叶绿素相对含量(SPAD值)分别比对照显著降低53.61%和21.73%,丙二醛(MDA)含量增加78.90%,进而导致干物质积累减少。亚适温弱光下喷施0.1μmol·L~(-1)EBR后,比叶重、Pn、SPAD值、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(q P)显著增加,非光化学猝灭系数(NPQ)减小,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性显著增加,膜脂过氧化程度减轻。由此可见,外源EBR可以通过提高叶绿素含量、光化学效率和碳同化关键酶活性改善亚适温弱光下黄瓜幼苗的光合性能,并通过提高抗氧化酶活性以降低膜脂过氧化伤害,从而有效缓解亚适温弱光对黄瓜幼苗的伤害。本研究结果为阐明EBR缓解黄瓜幼苗亚适温弱光胁迫的调控机制提供了一定理论依据。     

Deg2蛋白酶在拟南芥光损伤D1降解及光保护中的作用

己有研究表明叶绿体内有200种蛋白酶,然而,多数蛋白酶的作用机制尚不清楚,尤其哪些蛋白酶参与了D1蛋白周转。其中Deg2蛋白酶体外实验证明,其参与了光损伤D1蛋白的的初步剪切。为了进一步研究Deg2蛋白酶在植物体内的作用机制,我们筛选了拟南芥De醇蛋白酶功能缺陷型突变体。在120μmol·m-2：·S^-1光照生长条件下,出萨突变体与野生型的生长曲线基本一致;在进一步的高光胁迫（1800μmol·m-2·S^-1）处理及相同的光胁迫处理条件下,无论林可霉素存在与否,突变体PSⅡ的最大光化学效率（Fv／Fm）都和野生型没有区别;利用蛋白免疫印迹实验同样证明了光损伤D1蛋白的降解速度在cfe霞突变体和野生型之间也没有明显区别。我们认为Deg2蛋白酶在光抑制情况下对于光损伤D1蛋白的降解以及PsⅡ的修复不是必需的。     

外源EBR对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗微量元素 吸收及叶绿素荧光动力学参数的影响

为明确外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其可能的生理调节机制,采用营养液水培法,以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料,研究Na Cl胁迫下施用外源EBR对紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶片PSⅡ功能、电子传递速率和光能分配的影响。结果表明:150 mmol·L~(-1) Na Cl胁迫下,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著升高,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量和Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著降低,无机离子的吸收、运输和分配等代谢平衡被打破;同时Na Cl胁迫造成苜蓿幼苗叶片PSⅡ反应中心受损,天线耗散、反应中心耗散增加,光合能力下降。Na Cl胁迫下,施用0.1μmol·L~(-1)外源EBR后,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著降低,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量及Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著升高,幼苗体内无机离子的吸收、运输得到有效调控,Na+和Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等阳离子间的拮抗作用减小;苜蓿幼苗叶片的F_0、NPQ显著降低,F_m、F_v/F_0、F_v/F_m、ФPSⅡ、F_v′/F_m′、q P和ETR显著升高,苜蓿幼苗叶片吸收的光能用于光化学反应部分(P)增加、天线色素耗散部分(D)和反应中心过剩光能部分(E)降低。说明外源EBR能够促进Na Cl胁迫下苜蓿幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,维持体内的离子代谢平衡,通过提高光合电子传递效率,降低天线热耗散和反应中心过剩光能,维持较高的PSⅡ光化学活性,进而平衡激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配,降低Na Cl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤程度,有效缓解Na Cl胁迫对苜蓿幼苗所造成的伤害。     

水分胁迫下黄瓜叶片光响应过程的模拟

以黄瓜品种"博新525"(Boxin525)为试材,设置4个土壤水分处理,即正常灌溉CK(土壤相对湿度为70%~80%)、轻度胁迫T1(土壤相对湿度为60%~70%)、中度胁迫T2(土壤相对湿度为50%~60%)、重度胁迫T3(土壤相对湿度为35%~45%),利用LI-6400便携式光合仪测定不同水分处理下黄瓜叶片的光响应曲线,采用直角双曲线、非直角双曲线、指数和叶子飘等4种光响应模型对黄瓜叶片光响应过程进行模拟,运用统计方法进行模拟效果评价,以探讨水分胁迫对黄瓜叶片光响应过程的影响。结果表明:(1)水分胁迫导致黄瓜叶片净光合速率(Pn)下降,当光合有效辐射PAR(photosynthetically active radiation)为800μmol·m~(-2)·s~(-1)时,T1、T2和T3处理叶片Pn分别比CK下降17.92%、26.49%和50.00%。实测与模拟的光响应曲线对水分胁迫的响应趋势一致,随着胁迫程度增加,Pn-PAR曲线变化幅度减小。(2)水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应曲线参数。4种模型模拟的叶片初始量子效率均随胁迫加重呈先升高后降低的变化趋势;叶片暗呼吸速率以T2处理最高;4种模型计算的T1、T2和T3处理叶片光饱和点平均值较CK分别下降24.28%、31.99%和38.33%,叶片最大净光合速率平均值分别降低23.88%、33.19%和55.78%。(3)CK处理的黄瓜叶片光响应曲线模拟值偏离程度及光响应曲线参数的平均相对误差均最低,水分胁迫降低了黄瓜叶片光响应曲线的模拟效果。(4)4种模型模拟效果以叶子飘模型最佳,其后依次为指数模型、非直角双曲线模型、直角双曲线模型。研究认为水分胁迫显著影响黄瓜叶片的光响应过程,降低黄瓜叶片的光合能力。