外源5-氨基乙酰丙酸对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的影响

为探究外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的调控效应,以绥玉13（低温敏感型）和郑单958（耐低温型）为试验材料,于三叶一心期叶面喷施20mg/L ALA,在昼/夜温度为14℃/5℃的低温条件下培养48h,恢复常温48h后取样,分析外源ALA对玉米幼苗生长、叶绿素含量、光合作用参数及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：低温胁迫显著抑制两个玉米品种幼苗的株高、叶面积、鲜重和干重。低温处理导致幼苗SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、最大荧光（F_m）、最大光化学效率（F_v/F_m）、潜在光化学效率（F_v/F_o）及光化学猝灭系数（q_P）水平降低,初始荧光（F_o）和非光化学猝灭系数（NPQ）升高。外源ALA能够促进低温胁迫下玉米幼苗形态建成与物质积累,叶片SPAD值增加。外源ALA能够缓解由低温胁迫导致的叶片P_n、T_r、G_s和C_i下降,提高F_m、F_v/F_m、F_v/F_o及q_P水平,降低F_o和NPQ水平。由此可见,外源ALA能够促进叶片光合作用,提高PSⅡ反应活性,促进物质积累,增强玉米苗期的抗低温能力,且对低温敏感型玉米品种的缓解低温伤害效果更好。     

脱落酸对低温胁迫下玉米幼苗生长和光合特性的影响

脱落酸（ABA）是作物生产中广泛应用的一种植物激素。探究ABA对低温胁迫下玉米幼苗光合特性的影响,为阐明低温胁迫下玉米幼苗叶片光合结构的防御保护机制提供理论依据。以玉米品种“久龙5号”为试验材料,采用盆栽试验,探讨了低温胁迫0、2、4、6、8d下不同浓度脱落酸对玉米幼苗生长及光合特性的影响。结果表明,低温胁迫显著抑制玉米幼苗的正常生长,导致SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ光化学最大效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）水平下降,初始荧光（F_o）显著升高。外源喷施适当浓度的ABA能够显著缓解由低温胁迫导致的玉米叶片P_n、T_r和G_s下降幅度,提高F_v/F_m和F_v/F_o,降低F_o水平。由此可见,外源施加适当浓度的ABA能提高幼苗叶片的光合能力,提高PSⅡ反应中心活性,促进物质积累,提高玉米幼苗的耐冷性。同时,外源施加ABA存在一定的浓度效应,即“低促高抑”。本研究所设计浓度范围中15mg/L ABA浓度对光合抑制缓解效果最显著。     

不同玉米种子萌发期耐旱性分析

种子萌发期是研究玉米生长和耐旱性的关键时期。为了鉴定不同玉米自交系的萌发期耐旱性,采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱条件,对42份不同玉米自交系进行干旱处理,通过研究发芽指数、发芽率、发芽势等种子发芽性状,以其相对值为指标,鉴定不同玉米自交系种子萌发期的耐旱性。结果表明,在PEG-6000处理胁迫下,玉米自交系种子萌发受到抑制,不同自交系的耐旱性存在较大差异,通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出丹3140为萌发期强耐旱自交系,农系1315、YML 1615、京2416为萌发期中等耐旱材料。     

氮肥对大麦灌浆期叶片光合性能的影响及其相关性分析

为探究氮肥对春大麦叶片光合性能的影响,以蒙啤3号和蒙啤5号两个品种为材料,研究不同施氮水平下内蒙古东部灌区春大麦灌浆期间叶片叶绿素（Chl）含量,叶绿素荧光参数（最大荧光F_m、最大光化学效率F_v/F_m、光化学猝灭系数q_P）,光合参数（净光合速率P_n、气孔导度G_s、蒸腾速率T_r）的动态变化及其相关性。结果表明:随着灌浆时间延长,不同氮肥处理两品种大麦叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P均呈先升高后降低的趋势,P_n、G_s、T_r均呈下降趋势;随着施氮水平升高,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r均逐渐升高。相关分析结果显示,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r间均呈极显著正相关关系。显示增施氮肥可促进大麦灌浆期间叶片光合性能。本研究为优质高产大麦生产实践提供理论依据。     

局部根区灌溉对裸燕麦光合特征曲线及叶绿素荧光特性的影响

为探讨局部根区不同灌溉方式下裸燕麦(Avena nuda L.)光合能力下降的生理机制,采用盆栽及渗水盘供水方法,比较了交替根区灌溉(APRI)、固定根区灌溉(FPRI)和常规灌溉(CTRI)下,裸燕麦旗叶相对叶绿素含量(SPAD值)、光合特征曲线及叶绿素荧光动力学特性的差异。与CTRI处理相比,局部根区灌溉(包括APRI和FPRI处理)降低了叶片SPAD值、净光合速率(P_n)和初始羧化速率(CE),但APRI处理未明显降低初始量子效率(α)、PSII最大量子效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(Ф_PSII)、电子传递效率(ETR)和光化学效率 (q_P)。在2种局部根区灌溉模式中,APRI较FPRI显著提高了叶片SPAD值(P<0.05),而且APRI的叶片最大净光合速率(P_max)、α、光饱和点(LSP)、光能利用率(LUE)、C_i/C_a、CE、CO₂饱和点(C_i,sat)、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、Ф_PSII、ETR、q_P和非光化学效率(NPQ)均高于FPRI。APRI和FPRI的光合速率降低与气孔因素有关,FPRI光合速率降低还与PSII结构损伤有关;局部根区灌溉提高了裸燕麦干旱胁迫逆境下的耐受能力,APRI有利于保持更高的光合速率。     

不同种质玉米自交系种子萌发的干旱胁迫

种子萌发期是植物生长的重要时期,也是评价作物耐旱性强弱的主要时期。为了明确不同玉米自交系的耐旱性,本研究采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱条件,对254份不同种质玉米自交系进行种子萌发期处理。通过检测发芽指数、发芽率、根数、根鲜重、根干重、茎鲜重、茎干重、根长、苗高等种子发芽性状,以其相对值为指标,鉴定不同自交系种子萌发期的耐旱性。结果表明,在PEG6000处理胁迫下,玉米自交系种子萌发受到抑制;各性状相对指标都与品种综合抗旱能力呈显著或极显著正相关;不同自交系的耐旱性存在较大差异,通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出99份中等耐旱材料。因此,该方法可以作为一种简单的玉米自交系萌发期耐旱性鉴定方法。     

甘蓝型油菜黄化突变体的光合特性及叶绿素荧光参数分析

调查油菜自发黄化突变体(NY)、野生型(NG)及其正反交后代材料(F₁和rF₁)的光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数及农艺性状,分析五叶期各参数的变化规律。表明,突变体叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素均大幅减少,其中叶绿素b减幅最大;净光合速率显著降低,胞间CO₂浓度升高,但气孔导度与野生型等相当,表明光合速率不受气孔限制;光补偿点和光饱和点升高,暗呼吸速率与野生型等相当,表观量子效率和光补偿点处量子效率显著降低;CO₂补偿点、光呼吸速率和羧化效率均显著降低,CO₂饱和点则显著升高;突变体的荧光参数,包括F_o、F_m、F_v/F_m、F_v'/F_m'、Φ_PSII、q_p、NPQ和ETR均显著降低,说明光合色素含量降低导致PSII反应中心捕光能力弱和光化学转化效率低,使叶片光合速率降低。突变体的黄化持续时间较长,对生长发育产生影响较大,单株籽粒产量只有野生型的57.09%,但与正常材料组配F₁的光合特性和农艺性状均能恢复到正常水平。     

叶面喷施亚硒酸钠对甜荞光合特性、产量及硒积累效应的影响

膳食补硒是人类摄入硒的主要途径,通过硒生物强化技术能有效提高作物硒含量。本研究以甜荞品种西农9976为试验材料,亚硒酸钠为硒源,采用大田试验,设置纯硒施用量0 (Se0)、5 (Se5)和20 g hm^–2 (Se20) 3个水平。于2020—2021年连续两个作物生长季,研究不同外源硒浓度下甜荞光合特性、干物质积累与转运、农艺性状及产量的变化规律及其对各器官硒含量、硒转运因子及籽粒硒利用率的影响。结果表明,叶面喷施亚硒酸钠使甜荞叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO₂浓度(C_i)和水分利用效率(WUE)较对照平均增加13.12%、11.50%、5.48%、5.95%和5.77%,改善了叶片光合物质生产能力;喷硒处理显著增加甜荞叶片光系统Ⅱ的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)及光化学淬灭系数(q_p),降低非光化学淬灭系数(NPQ...     

5-ALA对干旱胁迫下小麦幼苗光合作用及D1蛋白的调节作用

为了探究5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid,5-ALA）对干旱胁迫下小麦幼苗光合作用损伤的缓解机制,选用矮抗58小麦品种为试验材料,在两叶一心期对叶片喷施浓度为100mg/L的5-ALA,处理3d后对根部施加20%聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟干旱环境,2d后取样进行光合以及psbA基因表达分析和D1蛋白含量测定。结果表明,干旱胁迫明显降低了小麦叶片的相对含水量以及叶绿素含量,而喷施外源5-ALA能够明显缓解干旱造成的伤害,同时也减缓了干旱胁迫下小麦幼苗净光合速率（P_n）、实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、原初光化学效率（F_v/F_m）和光化学猝灭系数（q_P）值的降低,以及非光化学猝灭系数（q_N）值的升高,并且提高了psbA基因表达水平和D1蛋白的含量。以上结果显示,喷施外源5-ALA可缓解干旱胁迫下小麦幼苗的光合性能,同时诱导psbA基因表达水平提高,加快新D1蛋白的合成与受损D1蛋白的降解,从而提高小麦幼苗的干旱胁迫耐受性。     

不同种质玉米自交系种子萌发的干旱胁迫研究

种子萌发期被认为是作物生长的关键时期,也是衡量作物耐旱性强弱的重要时期。为了明确不同玉米自交系的耐旱性,本研究采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱条件,对254份不同种质玉米自交系进行种子萌发期处理。通过检测发芽指数、发芽率、根数、根鲜重、根干重、茎鲜重、茎干重、根长、苗高等种子发芽性状,以其相对值为指标,鉴定不同自交系种子萌发期的耐旱性。结果表明,在5%PEG6000浓度胁迫时,种子萌发程度低,当PEG浓度为10%时,种子萌发受抑制程度较高；各性状相对指标都与品种综合抗旱能力呈显著或极显著正相关；不同自交系的耐旱性存在较大差异,通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出99份中等耐旱材料。因此,该方法可以作为一种简单的玉米自交系萌发期耐旱性鉴定方法。     

半干旱区沟垄集雨对玉米光合特性及产量的影响

在中国西北黄土高原半干旱区, 沟垄集雨种植(RFPRH)系统被逐步推行, 以改善农田水分状况, 提高作物水分利用效率(WUE), 达到高产稳产的目的。为了探索该种植方式的适宜降雨量, 在人工模拟不同降雨量下, 以传统平作为对照, 研究了沟垄集雨种植对夏玉米土壤水分含量、功能叶片的光合参数、荧光参数和叶绿素相对含量(SPAD)以及籽粒产量的影响。结果表明, 在230 mm和340 mm降雨量下, 集雨处理的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PS II最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)和光化学猝灭系数(qP)均较对照显著增加; 叶绿素相对含量(SPAD)分别提高17.7%和13.9%, 叶片瞬时水分利用效率提高26.9%和10.1%, 籽粒产量增加75.4%和36.7%。在440 mm降雨量条件下, 集雨处理的F_m、F_v/F_m、F_v/F_o、qP和SPAD值在拔节期显著增加, G_s在抽雄期显著增加, P_n在抽雄期和孕穗期显著下降, 水分利用效率在全生育期比对照平均低13.2%, 其他各生育时期光合生理特性及籽粒产量与对照相比差异不明显。说明沟垄集雨种植在偏旱的年份, 可显著提高玉米光合效率和叶片水分利用效率, 其全生育期适宜雨量上限可能是440 mm。     

Heterosis in CMS hybrids of cotton for photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters

Summary The characterization of photosynthetic, chlorophyll fluorescence parameters and yield and yield components was compared between two newly developed CMS cotton hybrids (H1, H2) and their parents, as well as currently planted hybrid and conventional cultivars (C1, artificially produced hybrid CCRI 29 and C2, conventional cultivar CCRI 12) under the field condition. The results showed that P_n, F_v/F_m, Φ_PSII and qP of hybrids was significantly higher than that of C1 and C2. Furthermore, heterosis was found on photosynthetic parameters in hybrids over their parents at the first four growth stages, while only heterosis over mean of parents (HOMP) was detected in chlorophyll fluorescence parameters. It was clearly shown that one male-sterile line M2 was higher than the hybrids in F_v/F_m, Φ_PSII and qP over all growth stages. Significantly positive correlations (P < 0.01) were found between LAI or Yield and P_n, C_s, T_r, F_v/F_m, Φ_PSII, or qP, while significantly negative correlations between C_i and LAI or Yield, and no significance between qN and Chl a, C_s and qP were found. It was concluded that CMS hybrid cottons showed better potential to maintain relatively higher photosynthetic ability during the growth, which contributes to the increased lint yield.     

去除遮阴后自然强光对小偃54和8602及其杂交后代光合特性的影响

黄淮地区冬小麦生育后期常出现阴雨寡照及连阴骤晴等不良气候,本试验目的是阐明弱光逆境解除后自然强光对冬小麦光合特性的影响。在抽穗至开花期对小偃54和8602及其杂交后代小偃81和212遮阴处理(约自然光40%),10 d后去除遮阴,测定恢复过程中亲本与杂交后代旗叶叶绿素含量、光合气体交换、叶绿素荧光等参数。去除遮阴初期,亲本与杂交后代都发生了光抑制,净光合速率(Pn)、叶绿素a/b比值、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、光系统II(PSII)最大量子效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、非光化学猝灭(NPQ)和电子传递到QA下游的概率(Ψo)都低于对照,并且随着去除遮阴时间的延长逐渐恢复。杂交后代小偃81在去除遮阴后比其2个亲本和另一杂交后代品系212具有相对更高的Pn、ΦPSII和Ψo,表明小偃81对环境光强变化的适应性优于其亲本,且相对较高的PSII光化学效率活性和稳定性是其在去除遮阴后拥有更高Pn的原因之一。小偃81更能适应黄淮地区小麦生育后期光照不足和连阴骤晴的不良气候。     

沼液与尿素配施对冬小麦光合特性及产量的影响

2007—2009年度,在总施氮量相同的条件下,比较了沼液与尿素氮肥不同基追比对冬小麦品种温麦28光合特性及产量的影响。在基施沼液的基础上追施尿素,提高叶片PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII光化学最大效率(F_v/F_m)和荧光光化学猝灭系数(q_P),降低荧光非光化学猝灭系数(q_N),其PSII量子效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)优势明显,具有较高的光合速率,尤其是基施25%沼液氮+追施75%尿素氮处理,光合功能强,籽粒产量最高,2007—2008年度达8 277.90 kg hm^-2,2008—2009年度为7 318.07 kg hm^-2。整个生育期单施沼液处理使小麦营养生长过旺,荧光参数变劣,光合速率下降,产量显著降低。单施尿素氮肥处理F_v/F_o和F_v/F_m在开花期前具有明显优势,但在开花期后不再延续前期优势,Φ_PSII和ETR参数年度间存在差异,q_P值持续低于基施沼液追施尿素的配施处理,而q_N值表现相反,荧光参数间不够协调,产量较基施沼液追施尿素处理降低,而较单施沼液处理显著提高。     

Genetic analysis of photosynthesis‐related traits in faba bean (Vicia faba) for crop improvement

Increasing productivity through improvement of photosynthesis in faba bean breeding programmes requires understanding of the genetic control of photosynthesis‐related traits. Hence, we investigated the gene action of leaf area, gas exchange traits, canopy temperature, chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and biomass. We chose inbred lines derived from cultivars 'Aurora' (Sweden) and 'Mélodie' (France) along with an Andean accession, ILB 938, crossed them (Aurora/2 × Mélodie/2, ILB 938/2 × Aurora/2 and Mélodie/2 × ILB 938/2), and prepared the six standard generations for quantitative analysis (P₁, P₂, F₁, F₂, B₁, and B₂). Gene action was complex for each trait, involving additive and dominance gene actions and interactions. Additive gene action was important for SPAD, photosynthetic rate, stomatal conductance and F_v/F_m. Dominance effect was important for biomass production. It is suggested that breeders selecting for productivity can maximize genetic gain by selecting early generations for canopy temperature, SPAD and F_v/F_m, then later generations for biomass. The information on genetics of various contributing traits of photosynthesis will assist plant breeders in choosing an appropriate breeding strategy for enhancing productivity in faba bean.     

1,2,4-三氯苯对2个不同耐性水稻品种光合特性与产量的影响

为明确不同类型水稻品种的响应规律,为水稻高产稳产、安全生产提供依据。在盆栽土培条件下,研究了5种1,2,4-三氯苯(TCB)浓度(0、10、20、40、80 mg kg^-1土)对2个水稻品种(宁粳1号,敏感;扬辐粳8号,耐性)灌浆期剑叶光合特性与产量的影响。结果表明,TCB的影响品种间差异显著。低浓度TCB (10 mg kg^-1)下,扬辐粳8号的株高、鲜重和产量显著增加,叶绿素含量、净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和q_N略有升高,但与对照的差异不显著,而F_v/F_m和F_v/F_o略有下降;宁粳1号的净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、Φ_PSII、F_v/F_m、F_v/F_o、q_p和产量略有下降,气孔导度显著降低。在20 mg kg^-1 TCB处理下,宁粳1号的光合参数、产量、株高、地上部和地下部鲜重均显著降低,而扬辐粳8号略有降低,表现出较强耐性;在中高浓度TCB (40 mg kg^-1,80 mg kg^-1)处理下,2个水稻品种的光合特性、株高、鲜重和产量均受显著抑制,且以宁粳1号的降幅较大。TCB对水稻光合特性与产量的影响不仅与其浓度有关,且存在显著品种差异,耐性水稻品种表现出低浓度TCB处理对其株高、鲜重、叶绿素含量、光合特性及其产量有一定的促进作用,在中高浓度TCB处理时表现出较强的耐性,受胁迫程度小     

QTLs for chlorophyll and chlorophyll fluorescence parameters in barley under post-flowering drought

Drought is one of the major factors limiting barley yields in many developing countries worldwide. The identification of molecular markers linked to genes controlling drought tolerance in barley is one way to improve breeding efficiency. In this study, we analyzed the quantitative trait loci (QTL) controlling chlorophyll content and chlorophyll fluorescence in 194 recombinant inbred lines (RILs) developed from the cross between the cultivar ‘Arta’ and Hordeum spontaneum 41-1. Five traits, chlorophyll content, and four chlorophyll fluorescence parameters, namely initial fluorescence (F_o), maximum fluorescence (F_m), variable fluorescence (F_v), and maximum quantum efficiency of PSII (F_v/F_m) which are related to the activity of the photosynthetic apparatus, were measured under well-watered and drought stress conditions at post-flowering stage. QTL analysis identified a total of nine and five genomic regions, under well-watered and drought stress conditions, respectively, that were significantly associated with the expression of the five target traits at post-flowering stage. No common QTL was detected except one for chlorophyll content, which was identified in both growth conditions, demonstrating that the genetic control of the expression of the traits related to photosynthesis differed under different water conditions. A QTL for F_v/F_m, which is related to the drought tolerance of photosynthesis was identified on chromosome 2H at 116 cM in the linkage map under drought stress. This QTL alone explained more than 15% of phenotypic variance of maximum quantum yield of PSII, and was also associated with the expression of four other traits. In addition, another QTL for F_v/F_m was also located on the same chromosome (2H) but at 135.7 cM explaining around 9% of the phenotypic variance under drought conditions. The result presented here suggest that two major loci, located on chromosome 2H, are involved in the development of functional chloroplast at post-flowering stage for drought tolerance of photosynthesis in barley under drought stress. If validated in other populations, chlorophyll fluorescence parameters could be used as selection criteria for drought tolerance.     

水分胁迫对不同抗旱型玉米自交系苗期生长的影响

通过水分胁迫处理对不同抗旱型玉米自交系苗期的影响研究,为抗旱育种选择自交系提供选择参考。采用人工控水的方法,研究干旱胁迫对夏玉米抗旱型和对敏感型自交系苗期株高、地上部和地下部分干重、叶面积、比叶重、叶绿素和净光合速等的影响。结果表明：不同抗旱型自交系苗期对水分胁迫的响应不同。抗旱玉米自交系从5叶期开始在干旱胁迫期间的株高、地上部和地下部分干重、叶面积、叶绿素和净光合速率等指标均高于对水分敏感的玉米自交系,且比叶重相对稳定。这表明干旱条件下,抗旱型自交系较普通自交系在苗期能够表现出更好的适应性,本研究对加强抗旱自交系的筛选和选育,进一步提高耐旱节水玉米新品种选择效率具有一定参考价值。     

大田遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响

以郑单958和振杰2号为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S1)、穗期遮阴(S2)、全生育期遮阴(S3) 3个处理,遮光度为60%,以自然光照为对照,研究遮阴对夏玉米光合特性和叶黄素循环的影响。结果表明,遮阴后夏玉米产量显著降低,且遮阴时期对产量的影响表现为S3>S1>S2,郑单958和振杰2号的S3分别减产96.87%和90.78%。遮阴后叶片的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶绿体色素含量显著降低,胞间CO₂浓度(C_i)较同期对照先降低后升高,即叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素双重影响,2个供试品种变化一致。遮阴期间光合电子传递量子效率(Ф_PSII)降低,原初光能转换效率(F_v/F_m)和非光化学猝灭(NPQ)显著升高,叶黄素循环库(A+Z+V)和脱环化状态(A+Z)/(A+Z+V)升高,即在长期遮阴条件下叶片捕获的光能分配发生了变化,光合电子传递的能量占吸收光能的比例降低,叶黄素循环的启动辅助过剩光能的热耗散。遮阴结束初期(A+Z)/(A+Z+V)和NPQ迅速升高,说明光恢复初期叶片对弱光适应后的自然光照比较敏感,叶黄素循环增强抑制强光对光合机构的破坏。