玉米花生间作复合体系光合特性的研究

以单作玉米和单作花生为对照，研究了间作玉米花生功能叶片的光合速率、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）的日变化以及叶绿素含量。结果表明，间作提高了玉米、花生叶绿素含量，其光合速率日变化呈单峰曲线，中午达到最大值；玉米东西行向种植东侧功能叶片的光合速率，上午间作明显大于单作，下午相反；间作明显提高了玉米阴天和晴天的光合速率，却明显降低了花生光合速率；在晴天，间作玉米花生的F_v/F_m、Φ_PSⅡ日变化均呈倒抛物线，上午间作玉米明显大于单作的，下午相反，间作明显提高了花生的F_v/F_m，中午花生的Φ_PSⅡ间作低于单作，上午和下午反之；阴天的F_v/F_m、Φ_PSⅡ，间作玉米除中午小于外，上午和下午均大于单作玉米，间作花生全天均高于单作花生，说明玉米花生间作提高了花生对弱光的吸收利用效率。     

磷营养对水稻不同耐冷品种光合特性的影响

以不同磷水平的营养液培养水稻幼苗，比较研究了低温处理后耐冷性不同品种光合特性的变化。低温下2个品种的水稻叶片的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp均降低，冷敏感品种比耐冷品种的降低幅度更大。与缺磷和正常磷水平培养的材料相比，高磷培养的材料在低温下具有较高的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp；缺磷培养的材料在低温下叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp下降加剧，耐冷品种的NPQ升高，但冷敏感品种的NPQ变化不大。磷营养水平对冷敏感品种光合作用的影响比对耐冷品种更明显，通过体外施磷，可以提高水稻的耐冷性。     

外源24-表油菜素内酯对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响

【目的】研究外源24-表油菜素内酯(24-Epibrassinolide,EBR)对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响,为EBR作为生长调节剂提高棉花耐冷能力提供依据。【方法】以中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号为试验材料,在中棉所试验农场东场(河南省安阳县)进行大田试验,棉花苗期第一次低温来临前叶面喷施蒸馏水(CK)和不同浓度的EBR(0.1 mg·L~(-1)和0.2 mg·L~(-1)),3 d后测定叶片的相对电导率、叶绿素含量和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)及荧光参数。【结果】低温胁迫下,中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号喷施EBR后相对电导率较对照下降17.7%~32.8%,中棉所60和鲁棉研28不同浓度EBR处理没有显著差异,但泗棉3号0.2 mg·L~(-1)EBR处理较0.1 mg·L~(-1)EBR处理叶片相对电导率显著降低;棉花叶片喷施EBR后叶绿素a和叶绿素b含量较对照分别提高9.7%~32.6%和15.0%~18.9%,光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)最大光化学效率(FV/FM)和基于吸收光能的性能指数(PIABS,Performance index on absorption basis)显著提高,其中中棉所60在0.1 mg·L~(-1)EBR处理后PIABS提高幅度最大为75.6%,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)EBR后PIABS增加幅度最大,分别提高101.1%和265.6%,单位受光面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位有活性反应中心将电子传递到电子传递链QA下游其他电子受体的能量(ETo/RC)和将电子传递到QA下游电子受体的概率(φEo)显著提高。【结论】外源EBR可以降低低温胁迫下棉花幼苗的相对电导率,通过提高叶片光能捕获能力、光合电子传递能力和叶绿素含量缓解低温对棉花光合作用的抑制,其中中棉所60喷施0.1 mg·L~(-1)EBR处理效果较好,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)处理效果较好。     

冠菌素对棉花幼苗盐害的缓解效应

 以转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所45为材料,通过水培试验研究了冠菌素对盐胁迫下棉花萌发出苗和幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫严重抑制棉花种子萌发和幼苗生长,且对地上部的抑制程度大于对根系的抑制。盐胁迫对棉花萌发出苗和幼苗生长的抑制程度能被0.01 μmol·L^-1 的冠菌素缓解。苗期盐胁迫21 d内,冠菌素处理的棉花根、茎和叶的生物积累量较未施加冠菌素的盐处理增加1倍;活体组织化学原位检测结果显示,低浓度冠菌素处理降低盐胁迫诱导的主根H₂O₂含量。上述研究结果说明低浓度的冠菌素能提高棉花萌发出苗和苗期的耐盐性。     

DPC浸种提高棉苗耐盐性的作用和机理

适当浓度范围 DPC浸种均可提高棉花幼苗耐盐性 ,其中以 1 50 mg· L- 1浓度浸种效果最好。盐胁迫下 1 50 mg·L- 1DPC浸种的幼苗与水浸种相比 ,降低了幼苗对盐分的吸收 ,增强棉苗体内盐分区域化分配 ,促进根系对 K+的吸收和向叶片的选择性运输 ,维持体内的离子平衡 ,降低叶片细胞电解质的外渗 ,改善叶片水分状况和活性氧代谢 ,明显提高叶绿素含量 ,增加干物质积累     

盐渍和涝渍对棉苗生长和叶片某些生理性状的复合效应

 以陆地棉鲁棉研17和鲁棉研28为材料,以无盐正常供水为对照,研究了在盐渍、涝渍和盐涝复合胁迫14 d后棉苗干物质积累、叶片光合速率、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等的变化。结果表明,盐渍、涝渍和盐涝复合胁迫都显著影响两个品种的光合速率和干物质积累。盐渍对棉苗的影响程度小于涝渍,而涝渍又小于盐涝复合胁迫,盐涝双重胁迫对棉苗生长和干物质积累的抑制表现出累加效应。盐渍胁迫下叶绿素含量的下降是光合作用受抑制的重要原因,而涝渍和盐涝胁迫下光合速率下降可能是叶绿体结构和PSⅡ稳定性的下降引起的。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

硝普钠和Ca2+对盐胁迫下棉花幼苗生长的影响

试验以抗虫棉99 B为材料,通过测定发芽率、幼苗叶片电导率、根系活力、POD酶活性和叶绿素、脯氨酸、丙二醛含量等相关指标,研究了硝普钠和Ca2+混合浸种对盐胁迫条件下棉花幼苗生长的影响。结果显示:硝普纳和Ca2+混合液浸种,显著提高盐胁迫条件下99 B棉花种子发芽率、幼苗根系活力、POD酶活性、叶绿素及脯氨酸含量,显著降低幼苗叶片的电导率及MDA含量。其中0.1 mmol/L硝普纳和5 mmol/L Ca2+混合浸种处理,对提高盐胁迫条件下棉花幼苗的抗性效果最佳。     

转Bt基因抗虫棉叶片光合生产特征的探讨

 2003—2004年在江苏高肥力棉田,对9个转Bt基因棉花品种(系)的生长发育特点及其光合生产特征进行了研究。结果表明,中棉所29等3个转Bt基因杂交种在盛蕾期至盛铃期表现为叶绿素和可溶性糖含量高,净光合速率强,生殖器官干物质高,成铃强度大,蔗糖转化酶活性较高,光合生产表现为全生育期旺盛型;常规转Bt基因抗虫棉GK19和GK99088盛花前叶绿素含量、净光合速率和可溶性糖含量等光合生产特征旺盛;科棉4号和鲁棉研22表现为盛花后叶绿素含量,净光合速率,可溶性糖等光合生产特征旺盛;sGK321和鲁棉研16整个生育期叶绿素含量、叶片光合速率等光合生产特征较弱。相关分析表明,叶片蔗糖转化酶活性和生殖器官干重、成铃强度呈显著正相关,相关系数分别为0.9842^**和0.8699。生产上应根据不同类型Bt棉的光合生产特征,采取不同的促控措施,以发挥光合生产潜力,提高产量。     

HgCl2短时处理对蚕豆叶片光合作用的效应

以不同浓度HgCl₂溶液涂抹蚕豆(Vicia faba L.)叶片30 min后, 测定进入叶片组织的汞含量、叶片的气体交换和叶绿素荧光。随着外施HgCl2溶液浓度的增大, 进入叶片组织的汞含量增加。当HgCl₂溶液浓度高于10 mg L^-1时, 处理显著抑制蚕豆叶片的净光合速率(P_n)和表观光合量子效率(AQY), 且随着浓度增加, 抑制程度也加强。同时, HgCl₂溶液处理能够显著降低PSⅡ光量子产量(DF/ F_m’)和表观光合电子传递速率(ETR), 增加叶片的叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)。 结果表明, 低浓度HgCl₂短时间处理导致蚕豆叶片P_n降低的主要原因是由于HgCl₂抑制了光合电子传递过程。     

油菜素内酯对铝胁迫大豆光合特性的影响

以Al敏感的大豆品种BD2为水培材料, 研究24-表油菜素内酯(EBR)和长效油菜素内酯(TS303)对Al胁迫大豆光合特性的影响及其作用机理。结果表明, EBR和TS303浸种预处理能缓解Al胁迫引起的大豆根伸长减慢以及Al和胼胝质在根尖积累, 增强大豆对Al胁迫的忍耐能力, EBR和TS303的最佳效应浓度均为0.1 mg L^-1, 但TS303效应更持久。它们提高Al胁迫大豆的光合叶面积和净光合速率, 对Al胁迫引起的大豆叶绿素含量、最大光能转化效率(F_v/F_m)、气孔导度、碳酸酐酶活性、RuBPCase含量及活性降低均有明显的缓解作用。净光合速率的提高是光能利用效率提高、CO₂转运加快以及固定能力增强的综合结果。     

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。     

不同生育期水稻耐冷性的鉴定及耐冷性差异的生理机制

以粳稻9516、H45、武育粳、转PEPC基因水稻、Kitaake、苏沪香粳，籼稻扬稻6号、香籼、IR64，培矮64S以及杂交稻粤优938、汕优63、X07S/紫徽100、两优培九等14个水稻品种为材料，分别鉴定了芽期（胚根1 cm, 胚芽0.5 cm）、苗期（三叶）和孕穗期的耐冷性，同时选取南京对水稻播种敏感的自然低温条件，进行低温鉴定。结果表明，芽期存活率、苗期的枯死率和孕穗期结实率均为可靠的水稻耐冷性鉴定指标。进一步从叶片的光合速率、PSⅡ光化学效率（F_v/F_m）、脂肪酸组分、活性氧指标(丙二醛,过氧化氢和超氧阴离子和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽)的变化等方面，研究耐冷性不同的水稻的耐冷生理机制。表明耐冷的水稻品种武育粳含较多的不饱和脂肪酸，在低温逆境下，膜的流动性愈大，低温对其伤害愈小；对杂交稻汕优63而言，其叶内抵御逆境的保护系统抗坏血酸和谷胱甘肽的循环被较大地激活，特别是谷胱甘肽再生的高速运转，与不耐冷的品种香籼相比，汕优63叶内的过氧化物质累积较少，其耐冷性表现中等。看来水稻叶片维持高的脂肪酸不饱和指数和谷胱甘肽的周转循环能力是水稻耐冷的重要特征。     

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。     

Glycinebetaine Improved Photosynthesis in Canola under Salt Stress: Evaluation of Chlorophyll Fluorescence Parameters as Potential Indicators

Salinity is a widespread soil problem limiting productivity of oilseed crops worldwide. Reduction in growth generally associated with decline in photosynthesis. Accumulation of osmo‐protectants such as glycinebetaine (GB) permits the plant to cope with salt stress. This study was aimed to understand the mechanism by which exogenous GB application improves photosynthetic capacity and salt tolerance in two diverse lines of canola differing in salt tolerance using chlorophyll fluorescence technique. Glycinebetaine was applied as foliarly or through rooting medium to two canola lines Dunkeld and Cyclone that were grown under non‐saline or saline conditions. Root‐applied GB caused adverse effects whereas foliar application of GB was effective in improving growth of canola cultivars. However, the response of salt‐tolerant cultivar Dunkeld was stronger than that of salt sensitive Cyclone. Foliar application of GB improved accumulation of proline and plant water status. Application of GB enhanced the photosynthetic CO₂ fixation, stomatal conductance (g_s) and water‐use efficiency. The tolerant lines Dunkeld had more responsive to GB application. Chlorophyll fluorescence measurements (F_o, F_m, F_v, F_o/F_m, F_v/F_o and F_v/F_m ratios) revealed that salt stress reduced energy trapping efficiency by damaging oxygen evolving complex, over reduction of Q_A resulting in occurrence of chronic photoinhibition. However, exogenous GB protected the oxygen evolving centre of PSII and maintains activity of PSII. Although root‐applied GB adversely affected the growth of canola plants, it did not have any adverse effect on PSII photochemistry. Moreover, fluorescence parameters could provide a rapid means for determining salt tolerance in canola and could be a rapid and sensitive test to identify genotypes highly tolerant to salt stress.     

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。     

小麦叶片氮含量与荧光动力学参数的关系

通过分析不同氮素水平下不同品种小麦上部叶片氮含量和荧光参数随生育进程的变化模式及小麦叶片氮含量与荧光参数的相关关系,提出小麦叶片氮含量的预测方程。结果表明,小麦不同叶位叶片氮含量和荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo均随施氮量的增加呈上升趋势。从孕穗到成熟,F_v/F_m和F_v/F_o表现为先上升后下降的趋势。小麦各叶位叶片氮含量与荧光参数F_m、F_v、F_v/F_m、F_v/F_o、F_s和Fo’都呈极显著正相关,且顶部2张叶片的相关性最好。不同小麦品种顶2叶氮含量分别与F_v/F_o和F_v/F_m呈良好的幂函数关系,平均决定系数分别达0.66和0.61。对于低、中、高蛋白质含量的小麦品种类型,可以利用统一的回归方程来描述顶部2张叶片氮含量随F_v/F_o的变化模式。     

青稞的光合特性及光破坏防御机制

通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞(Hordeum vulgare L.)品种的光合特性及激发能分配。结果表明, 青稞的光饱和点1 000 μmol m^-2 s^-1左右。在0~500 mmol m^-2 s^-1的光强范围里, 青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加; 光强超过500 mmol m^-2 s^-1以后, 光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(P_r/P_m)随光强增强下降。随着光强增强, 光系统II开放反应中心转化效率(F_v′/F_m′), 光系统II实际光化学量子效率(Φ_PSII), 光化学猝灭系数(qP)不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)持续升高, 说明越来越多的光能以热的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此, 光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制, 依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。     

盐分胁迫下2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种对棉种发芽及其生理特性的影响

通过设置0、80、120 mmol·L-1 3种NaCl浓度,研究了3种盐分水平下2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种对棉种发芽的影响,分析了棉种萌发过程中可溶性蛋白、可溶性糖、抗氧化物酶及丙二醛含量对2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种的生理响应.结果表明,盐分胁迫显著抑制了棉种的萌发,而2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种能明显减轻盐分胁迫对种子发芽的抑制.在3个盐分水平(0、80、120 mmol·L-1)下,2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种处理的发芽率、发芽势及种子活力指数均比清水浸种有显著提高,其增幅分别为11.5％～58.4％、16.8％～65.0％和42.9％～82.5％;同时,2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种可显著提高棉种SOD、POD、CAT的活性,分别比清水浸种增加了57.2％～282.7％、8.3％～139.3％和6.4％～15.1％,且显著降低了电解质外渗率与MDA含量.在盐分胁迫下,利用4.1×10-3 mmol· L-1的2-氯-6-(三氯甲基)吡啶浸种可提高棉种抗氧化物酶活性,促进其萌发过程中可溶性有机物的转化,显著提高棉种发芽率和发芽势.     

高油115籽粒灌浆期光能利用效率

在种植密度为3万株 hm^-2的大田条件下,研究了高油115上、中和下部叶片灌浆期光能利用和耗散特性。结果表明,高油115净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶色值等均显著低于普通玉米农大108（P<0.05）,细胞间隙CO₂浓度（C_i）和水分利用效率（WUE）略低于普通玉米（P>0.05）;PSⅡ最大光能转化效率（F_v/F_m）显著低于农大108;PSⅡ活性（F_v/F_o）略低于普通玉米（P>0.05）。高油115表观电子传递速率低于农大108,在相同光能下,高油玉米热耗散比例较普通玉米高,光能利用效率明显低于普通玉米叶片,3个叶位中中部叶差异最大,表明高油115光合速率较低主要是因光能利用率偏低造成的。在高油玉米育种和栽培中应选用高光效自交系配组和改善肥水条件以提高光能利用率。