植物光合作用及其对光的需求

正无论是采用太阳光还是人工光进行植物生产,最终都是通过光合作用来完成产物的积累。光合作用是通过植物叶绿素等光合器官,在光能作用下将CO_2和水转化为糖和淀粉等碳水化合物并释放出氧气的生理过程;与光合作用相对应的是呼吸作用,呼吸作用是通过植物线粒体等呼吸器官,吸收氧气和分解有机物而释放CO_2     

低磷和铝胁迫对杉木光合及叶绿素荧光特性的影响

以当年生杉木‘061’优良无性系为试验材料,研究杉木幼苗光合及叶绿素荧光参数的变化规律。结果表明,不同磷铝胁迫处理下,杉木幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均低于CK,表明胁迫处理抑制了杉木叶片的光合作用,降低了叶片光合效率,但胞间CO_2浓度(Ci)高于CK,表明杉木幼苗光合速率降低可能是由非气孔限制所影响。此外,初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(Qp)和非光化学淬灭系数(NPQ)在不同磷铝胁迫处理下均低于CK,表明不同磷铝胁迫处理致使杉木幼苗的PSⅡ光能转换效率降低并抑制其PSⅡ潜在活性,同时杉木幼苗光系统中以热的形式耗散过剩光能的能力降低,其光合器官的热量耗散减少,致使幼苗光合机构产生不可逆的损伤。由此可见,磷铝胁迫不但会降低杉木幼苗光合作用能力,还会降低PSⅡ反应中心的光化学活性和电子传递效率,从而降低植物对光能的利用效率,上述变化的累积作用最终导致植物生长受抑。     

氮素对植物某些生理生化过程影响的研究进展

综合国内外有关文献,介绍了氮素对植物光合作用（包括光合色素、光合速率、光能利用率、光合暗反应、光呼吸等）、呼吸作用和一些代谢酶（包括硝酸还原酶、膜脂过氧化酶促防御系统）的影响。     

氮素对植物某些生理生化过程影响的研究进展

综合国内外有关文献,介绍了氮素对植物光合作用（包括光合色素,光合速率,光能利用率,光合暗反应,光呼吸等）,呼吸作用和一些代谢酶（包括硝酸还原酶,膜脂过氧化酶促防御系统）的影响。     

ABA和PP333对国兰低温胁迫及恢复中光合作用和叶绿素荧光参数的影响

为探讨植物生长调节剂ABA和PP333对国兰低温胁迫下抗寒性的影响,以春兰名品‘宋梅’为试材,采用20 mg/L ABA和300 mg/L PP333对‘宋梅’幼苗叶片进行叶面喷施和灌根处理,于光照培养箱[昼温/夜温=(5±0.5)℃/(0±0.5)℃]中进行低温胁迫9天,然后转入正常条件[昼温/夜温=(22±0.5)℃/(15±0.5)℃]恢复12天,研究不同低温处理及恢复时间对国兰光合作用和叶绿素荧光参数的影响。结果表明：低温导致春兰幼苗叶片的叶绿素含量、叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、光合电子传递量子效率(ФPSⅡ)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、光合电子传递速率(ETR)和光化学耗散能量(Prate)下降,胞间CO2浓度(Ci)、初始荧光(F0)和天线热耗散速率(Drate)则逐步上升,经ABA和PP333处理的植株指标波动幅度低于清水处理的植株,胁迫解除后能迅速恢复到对照水平,说明低温胁迫直接损伤光合机构使PSⅡ反应中心失活,而ABA和PP333可缓解PSⅡ反应中心受到的伤害,维持较高的光能捕捉能力和同化率,保证春兰幼苗叶片的光合作用能力。     

温度对龙葵幼苗叶绿素含量和荧光参数的影响

[目的]研究温度处理对黑果龙葵叶片叶绿素含量和荧光参数的影响。[方法]以北方常见黑果龙葵幼苗为试材,设置昼/夜温度(35/30、30/25、25/20、20/15、15/10),通过对叶绿素含量和叶绿素荧光参数的测定,分析不同温度对龙葵幼苗叶绿素含量、叶绿素荧光猝灭特性和光能分配等的影响,研究龙葵幼苗适应性反应以及生理机制。[结果]随着温度降低,龙葵幼苗叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)含量、Fv/Fm、ΦPSⅡ、q P均逐渐减小,qN增大,并且随时间的延长增大幅度提高;低温导致龙葵幼苗叶片PSⅡ的部分失活或受到一定伤害,原初光能转换效率下降,电子传递活性减弱,有效抑制了光合碳代谢电子供应效率,从而影响植物的光合作用,并随温度的降低抑制作用加剧。[结论]该研究为新型野生蔬菜龙葵的人工栽培提供相关理论依据。     

一个测定呼吸速率装置的研究

[目的]为了设计可以测定植物整体或组织、器官呼吸作用的实验装置。[方法]改进LI-6400便携式测定系统的同化室,测定时将植株放入同化室内,通过测定单位时间内同化室内二氧化碳的增加量来定量测量呼吸作用。[结果]通过公式,可以计算整棵植株的呼吸速率。[结论]这个简便的装置可准确地测量整棵植株或组织、器官的呼吸速率。     

高温对植物叶片光合作用的抑制机理

综述了高温对植物叶片光合作用的抑制机理,包括对PSⅡ捕光天线系统的影响、对PSⅡ供体侧放氧复合体的影响、对PSⅡ反应中心及PSⅡ受体侧电子传递的影响、对类囊体薄膜的影响、对碳同化过程的影响、对植物光合速率及其他气体换参数的影响、对植物叶片光合色素含量的影响等。     

发挥高原光温优势 提高春小麦光能利用率

光能利用率系指单位土地面积上植物光合作用累积的有机物所含能量与照射在同一地面上日光能量的比率。作物产量的高低与作物光能利用率的高低两者之间存在着紧密的关系,通过多学科综合技术措施,提高作物的光能利用率以增加作物产量,目前在世界各国的农业科研中受到普遍重视。因为光能利用率的高低直接取决于叶片的光合作用速率,所以光能利用率的提高最终依赖于叶片的光合能力,通过提高作物光     

低温胁迫对水稻幼苗叶片生理生化特性的影响

[目的]研究低温胁迫对水稻叶片生理生化特性的影响。[方法]以水稻品种两优5916为试验材料,研究低温胁迫过程中水稻幼苗叶片的光合参数、叶绿素荧光参数、抗氧化系统酶活和丙二醛含量的变化。[结果]低温胁迫下,水稻的净光合效率、气孔导度与蒸腾速率均明显下降,叶绿素荧光参数光合系统Ⅱ最大潜在光化学效率(F_v/F_m)与光化学转换的实际量子效率(ФPSⅡ)也显著降低,初始最小荧光(F_o)与光合系统Ⅱ非调控能量耗散系数(ФNO)升高。对抗氧化系统酶活的测定结果表明,在低温处理过程中水稻幼苗叶片的抗氧化系统SOD、POD、CAT酶活呈先升高后降低的趋势,丙二醛含量则逐步升高。[结论]在低温胁迫下,水稻对光能的吸收转换效率降低,而蒸腾速率与气孔导度的降低导致叶片净光合速率的降低,由于叶片抗氧化系统酶活的降低以及MDA含量的增加,叶片光合系统Ⅱ受到了不可逆的损伤。     

设施农业问答

28.改善温室和塑料棚内光照条件对保护地蔬菜花卉生产有何意义?光对于植物的生存、生活和生长有重要的作用。首先,光是植物光合作用的能量来源。绿色植物利用光能,将其自空气中吸收的二氧化碳和土壤中吸收的水合成碳水化合物,这是植物生存、生活和生长的基础。在一定的光强范围内,植物光合速率随着光强的增强而增大。各种作物光合作用所需的光强范围是由它的光饱和点和光补偿点确定的(见表1)。光饱和点是指当达到某一光照强度时,光合速率不再随光强增强而增大;光补偿点是指当低于某一光照强度时,植物光合作用形成的物质和呼吸作用消耗的物质相等。由此可知,在光补偿点至光饱和点的范围内,温度适宜,二氧化碳含碳量充足时,光愈强,植物的光合产量愈     

铝胁迫对黄芩幼苗气孔特性及光合作用的研究

[目的]探讨铝胁迫对黄芩幼苗气孔特性与光合作用的影响,以期为揭示铝毒害植物机理提供理论依据。[方法]以黄芩为研究材料,采用盆栽方式,待幼苗长至6片真叶时,用0.1、0.5、2.0和5.0 mmol/L的铝溶液处理黄芩幼苗,30 d后进行各项指标测定。[结果]铝胁迫导致黄芩气孔长度、气孔宽度及气孔面积减小,但气孔密度增加;随着铝胁迫浓度的增大,黄芩叶片光合速率、蒸腾速率以及气孔导度显著减低,但胞间CO2浓度显著升高,从而严重抑制了植物叶片光合作用的正常进行。[结论]铝胁迫导致黄芩光合作用受到抑制是由于非气孔因素造成的,高浓度铝胁迫下黄芩对环境的适应性受到破坏。     

模拟酸雨对细叶青冈幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

采用受控试验和模拟酸雨试验,研究不同酸雨浓度处理下(pH值分别为2.5、4.0、5.6)细叶青冈幼苗叶片叶绿素荧光参数的差异。结果表明:在不同酸雨浓度处理下,细叶青冈幼苗叶片叶绿素光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)等叶绿素荧光参数变化趋势较为一致,均随着酸雨浓度增加而升高,在重度酸雨(pH 2.5)条件下达到最大值;随着处理时间延长,各处理的光化学量子产额(Yield)也呈现相同的变化趋势。酸雨浓度增加并没有对细叶青冈幼苗叶片的光系统活性造成损伤,反而推动其光合电子传递,增加光能利用效率,促进光合作用,表明细叶青冈对酸雨有较强的适应能力。     

温度对北海道黄杨叶片光系统Ⅱ功能的影响

人工控温对北海道黄杨扦插苗叶片光系统Ⅱ的功能进行研究。结果表明:20～25℃之间是北海道黄杨叶片光系统Ⅱ作用最强的温度范围,低于或高于这一温度范围,北海道黄杨叶片的叶绿素a荧光动力学曲线发生了明显改变:FV/Fm,FV/F0值降低,导致光系统Ⅱ的原初光能转换率和潜在光合活力均受到抑制;荧光光化学猝灭系数(qP)降低,荧光非光化学猝灭系数(qN)提高,抑制了叶绿体把捕获的光能用于光合作用。     

不同海拔麻花艽植物光合特性的比较

[目的]探讨不同海拔下麻花艽植物的光合特性。[方法]通过植物光合作用对光强、温度和CO2的响应和酶活性的比较,研究了不同海拔麻花艽植物的光合性质。[结果]高海拔的海北麻花艽植物光合作用受到低温、强光、低气压的限制。低海拔的西宁麻花艽植物的净光合速率较高,但是高海拔的海北麻花艽植物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(AP)的活性和丙二醛(MDA)的含量高于西宁的麻花艽植物。[结论]低海拔的麻花艽植物光合潜力和温度适应范围广,引种栽培具有极大的优势,但是高温有可能造成光抑制,会降低光合生产力。高海拔的海北麻花艽植物光合色素的含量较低但具有较高的抗氧化酶的活性,保护了光合机构免遭破坏。     

多环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性和叶片超微结构的变化。[结论]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25 mmol/L的芘胁迫28 d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结果]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性及叶片超微结构的变化。[结果]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25mmol/L的芘胁迫28d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）的活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结论]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

血红鸡爪槭的光合特性研究

[目的]研究血红鸡瓜槭（Acer palmatum‘Bloodgood’）的光合特性,为提高其光能利用率和转化效率,进而提高其园林观赏价值提供参考。[方法]选取天病虫害、长势基本一致的血红鸡爪槭1年生苗为供试材料,利用Li-6400便携式光合作用测定系统测定其光合特性。[结果]血红鸡爪槭光补偿点、光饱和点和CO2补偿点、CO2饱和点分别为1 260、32.66μmol/（m2.s）和49.34、991.67μmol/mol,且最适宜在25～27℃温度范围内生长;叶片净光合速率（Pn）在夏季呈典型的双峰曲线,有明显的＂光合午休＂现象,且光合有效辐射（PAR）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）分别是影响叶片净光合速率最重要的环境因子和生理因子;高温胁迫下叶片PSⅡ的活性受到了抑制,光化学反应的份额减少,非光化学反应的份额增加。[结论]该研究揭示了血红鸡爪槭光合特性的基本变化规律及限制其光合作用的内外因子,可为今后其更好的应用提供指导。     

低温胁迫后不同光强对小黑杨幼苗叶片叶绿素荧光和能量分配的影响

[目的]研究低温胁迫后不同光强对小黑杨幼苗叶片叶绿素荧光和能量分配的影响,提高幼苗移栽成活率。[方法]以小黑杨幼苗为试验材料,利用叶绿素荧光技术研究了低温(4～6℃)胁迫3 h后不同光强(200、1 200μmol/(m2.s)对小黑杨幼苗叶片光合特性的影响。[结果]200μmol/(m2.s)的弱光下,低温胁迫后小黑杨幼苗叶片的各叶绿素荧光参数与常温处理之间差异较小,但1 200μmol/(m2.s)的强光下,低温胁迫后小黑杨幼苗叶片的实际光化学效率(ФPSⅡ)和电子传递速率性(ETR)明显低于常温处理,并且叶片的最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学活性(Fv/Fo)也明显降低。另外,低温胁迫后弱光处理对小黑杨幼苗叶片的光能分配参数影响不大,但强光引起了低温胁迫后小黑杨幼苗叶片光能分配的紊乱,PSⅡ反应中心吸收光能用于光化学反应的比例明显降低,失活反应中心耗散的光能比例明显增加,说明强光是引起低温胁迫后小黑杨幼苗叶片发生光抑制的重要原因之一。[结论]春季小黑杨幼苗移栽时,低温逆境发生后要注意采取措施进行遮阴处理,降低叶片的光抑制程度,以提高幼苗移栽的成活率。     

4种醇类化合物在根部的施用对拟南芥生理特性和光合作用相关基因表达的影响

[目的]研究4种醇类化合物在根部的施用对拟南芥生理特性和光合作用相关基因表达的影响。[方法]分别用含3个不同浓度(2、4、6 mmol/L)甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇的MS培养基培养拟南芥幼苗,研究其对拟南芥生长的影响。[结果]2～4 mmol/L的醇类化合物对拟南芥幼苗的生长都有促进作用,其中促进作用最强的为2 mmol/L正丁醇,处理3周后植株鲜重与对照组相比增加了2.7倍以上,总蛋白和可溶性多糖含量也明显高于未经醇类化合物处理的植株,相较于对照组最多增加了78.5%和58.6%。光合色素含量也明显升高,且光合作用相关的一些基因的表达也在醇类化合物作用下明显上调。[结论]该研究为醇类化合物可促进拟南芥的生长这一理论提供了分子生物学方面的证据。