不同光质对蕹菜光合特性及品质的影响

利用LED光源,以剑叶蕹菜为试材,研究红光、蓝光、红蓝光3∶1、红蓝光5∶1和白光(对照)对蕹菜光合特性、光合色素及品质的影响。结果表明:红光、红蓝光5∶1和红蓝光3∶1处理下蕹菜光合速率和气孔导度均高于白光,且以红光处理下光合速率和气孔导度最大;不同光质处理下蕹菜光合速率与气孔导度呈正相关关系,与胞间CO2浓度呈负相关关系。红蓝光5∶1处理下蕹菜叶片光合色素含量最高,而红光和蓝光处理叶绿素含量均低于白光;不同光质处理下,叶绿素a与叶绿素b的比值均接近3∶1;蓝光处理蕹菜类胡萝卜素含量最低。蓝光处理下蕹菜硝酸盐含量最高,红蓝光5∶1处理、红蓝光3∶1处理和红光处理下蕹菜硝酸盐含量均低于白光对照,且以红光处理下硝酸盐含量最低。红光处理维生素C含量极显著高于白光,蕹菜维生素C含量与硝酸盐含量呈负相关关系。红蓝光5∶1处理下可溶性糖含量最高,蓝光处理可溶性糖含量最低,而可溶性蛋白含量最高。     

光质对芹菜叶片光合色素和光合荧光特性的影响

以发光二极管(LED)为光源、荷兰西芹为试材探究红光、蓝光、红蓝(6∶1)、红蓝(2∶1)和白光(对照)对芹菜光合色素、光合特性及叶绿素荧光的影响。结果表明,芹菜的Fv/Fm和Fv/Fo趋势一致,表现为红蓝光(6∶1)红蓝光(2∶1)红光白光蓝光;ΦPSⅡ和qP在红蓝光(6∶1)下最高。光质对叶绿素a和叶绿素(a+b)的影响与Fv/Fm和Fv/Fo趋势一致,而叶绿素b含量在红蓝光(2∶1)下最高,红光下最低;类胡萝卜素在红蓝光(6∶1)下最高,蓝光下最低。不同光质下芹菜光合速率与蒸腾速率、气孔导度整体上呈正相关关系,与胞间CO2浓度呈负相关关系;除胞间CO2浓度在蓝光下最高外,光合速率、蒸腾速率和气孔导度均在红蓝光(6∶1)下最高。综合以上各光合指标,以红蓝光(6∶1)照射较佳。     

不同LED光源对西瓜幼苗SPAD值、光合参数及生理品质的影响

为探究西瓜幼苗生长所需最佳LED光源,在智能温室借助栽培架进行光质照射试验,设置白光(W)、红光(R)、蓝光(B)、红蓝光(R_3B_2)、红蓝光(R_7B_3)5个光源水平,研究不同光质照射对西瓜幼苗SPAD值、光合参数及生理品质的影响。结果表明,红光、红蓝光(R_3B_2)、红蓝光(R_7B_3)处理下西瓜幼苗叶片光合速率均高于白光对照,较对照分别提高38.82%,15.55%和21.23%,蓝光处理下最低;蒸腾速率和气孔导度的变化规律与光合速率一致,胞间CO_2浓度与光合速率呈现负相关关系。西瓜幼苗叶片SPAD值以蓝光处理下最低,红蓝R_7B_3处理下最高,单只红光或蓝光质下SPAD值低于红蓝复合光质。硝酸盐含量以蓝光下最高、红光下最低,可溶性糖和维生素C含量以红光下最高,可溶性蛋白含量以蓝光下最高。西瓜幼苗维生素C含量与硝酸盐具有负相关关系。     

不同光质对西瓜幼苗光合特性、生理品质及保护酶系统的影响

为探究西瓜幼苗生长所需最佳LED光源,在智能温室借助栽培架进行光质照射试验,设置白光(CK)、红光(R)、蓝光(B)、红蓝光(R3B2)、红蓝光(R7B3)5个光源水平,研究不同光质照射对西瓜幼苗光合参数、生理品质及保护酶系统的影响。结果表明,红光、红蓝光(R3B2)、红蓝光(R7B3)处理下西瓜幼苗叶片光合速率较CK分别提高38.82%,15.55%和21.23%,蓝光处理下最低;蒸腾速率和气孔导度的变化规律与光合速率一致,胞间CO_2浓度与光合速率呈负相关关系。硝酸盐含量以蓝光处理下最高、红光处理下最低,可溶性糖和维生素C含量以红光处理下最高,可溶性蛋白含量以蓝光处理下最高;西瓜幼苗维生素C含量与硝酸盐具有负相关关系。抗坏血酸过氧化物酶(APX)与超氧化物歧化酶(SOD)活性在红光处理下活性最高,过氧化物酶(POD)活性在红蓝光(R7B3)处理下最高,蓝光处理下最低,而过氧化氢酶(CAT)在蓝光处理下最高,红光处理下最低。可见,在红光处理下西瓜幼苗光合速率最大,硝酸盐含量最低,可溶性糖含量、维生素C含量、APX和SOD活性最高,西瓜幼苗生长以红光照射最佳。     

不同LED光质对黄瓜叶片叶绿素荧光、光合参数及SPAD值的影响

以黄瓜品种‘鲁春32’为试材,利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)光源,设置红光、蓝光、红蓝(4∶1)、红蓝(1∶1)4个处理,以白光作为对照,研究不同光质照射对黄瓜幼苗叶片叶绿素荧光、光合参数和SPAD(Soil and Plant Analyzer Development,土壤作物分析仪器开发)值的影响。结果表明:PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光合作用反应中心Ⅱ(ФPSⅡ)和光化学淬灭(qP)在红蓝组合光下均高于红、蓝单质光,且均以4R1B处理下值最大。净光合速率以R4B1处理值最大,气孔导度以蓝光下值最大,胞间CO_2浓度总体上表现出与光合速率负相关关系,在4R1B处理下值最低。SPAD值在蓝光处理下值最大,较对照增加22.19%,红蓝组合光次之,红光处理下值最小,较对照降低9.11%。总体上,4R1B处理下黄瓜电子传递效率最高、光合能力最强,最有利于光合产物的积累,有利于培育壮苗。     

不同光质对茄子幼苗形态建成、光合特性及酶活性的影响

利用发光二极管(LED)为光源,研究白光、红光、蓝光、红蓝光、紫光处理对茄子幼苗形态建成、光合特效和酶活性的影响。结果表明,红蓝光对茄子幼苗茎粗、地上部干质量、地下部干质量、叶片光合速率影响相对最大,显著高于对照白光(P0.05);红光处理的茄子株高相对最高,根冠比相对最大;紫光使茄子幼苗的株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量及光合速率较白光处理有极显著降低(P0.01);不同处理的茄子幼苗根冠比差异明显,红光处理的茄子幼苗根冠比相对最大;红蓝光处理的茄子幼苗蒸腾速率相对最大,较白光提高11.1%;蓝光处理的茄子幼苗能够极显著提高其气孔导度(P0.01),较白光提高25.2%;红光、蓝光、红蓝光、紫光处理的茄子幼苗胞间CO2浓度均极显著低于白光(P0.01);红光对中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)活性的影响明显,红蓝光处理的茄子叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相对最高,较白光分别提高70.3%、14.5%。     

不同LED光源对辣椒光合特性的影响

以枣庄薄皮辣椒为试验材料,采用不同LED光源照射植株,研究不同光质、光强对辣椒光合参数的影响。结果表明:直角双曲线修正模型较适宜于辣椒叶片光响应曲线拟合。在不同LED光源照射下辣椒叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)均随着光合有效辐射的增加而增加,细胞间隙CO_2浓度(Ci)随光合有效辐射的增加而降低。白光、宝蓝光和红光630 nm处理的辣椒叶片净光合速率高于其它光质处理。白光处理的辣椒叶片CO_2吸收速率和利用率较高。红光处理的辣椒叶片气孔导度大于其它光质处理。红光630 nm和白光处理的辣椒叶片蒸腾速率高于其它光质处理。综合可得,辣椒在红光630 nm和白光LED光源下光合能力较强。     

不同红蓝光比例对番茄幼苗叶片结构及光合特性的影响

为了探讨番茄幼苗对不同比例红蓝光的响应机制,以‘金棚朝冠’为试验材料,采用LED光源,以白光为对照(W),研究不同红蓝光[(红光(R)、蓝光(B)]光质配比[红∶蓝=2(2R1B),红∶蓝=1(1R1B),红∶蓝=1/2(1R2B)]对番茄幼苗生长、光合特性、叶片结构及叶绿体超微结构的影响。结果表明,1R1B处理下叶片中叶绿素a/b最高,显著高于对照及其他处理;不同比例红蓝光处理幼苗会导致叶片结构的改变,1R1B和1R2B处理下叶片的栅栏组织排列更整齐、紧密且与海绵组织有明显的界线;2R1B和1R1B处理下,叶绿体基质、基粒片层清晰,基粒类囊体垛叠较多且排列整齐致密;W处理下叶片的净光合速率最高,与2R1B处理无显著差异,1R1B次之;叶片气孔导度随蓝光比例的增加先升后降,其中1R2B处理下气孔导度最高,而1R1B与B无显著差异;1R1B处理番茄幼苗植株比其他处理株型更加紧凑,且2R1B和1R1B处理显著提高番茄幼苗地下部和地上部的干物质积累量。综合分析,红蓝组合光能有效优化番茄叶片结构和叶绿体超微结构,从而影响叶片捕获光的能力,提高番茄幼苗的光合速率,进而促进番茄幼苗的干物质积累,因此,番茄幼苗生长较适合的光质配比是2R1B和1R1B。     

杉木幼苗不同光质光响应曲线的模型拟合及光合特性比较

以2年生无性系幼苗为试验材料,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型分别对白光、红光和蓝光3种光质条件下杉木光合光响应曲线进行拟合,并分析3种光质条件下杉木的光合特性。结果表明,非直角双曲线模型适用于白光和红光的拟合,直角双曲线修正模型则适用于蓝光的拟合,而直角双曲线模型对3种光质的拟合效果均较差。弱光环境中(I≤200μmol·m-2·s-1),红光下杉木具有较强的光合能力,其光合速率、气孔导度和水分利用效率均较高;强光环境中(I200μmol·m-2·s-1),蓝光下杉木具有更强的光合能力,白光下的光合速率则介于红光和蓝光之间。     

红蓝单色光质下茄子叶片的光吸收与光合光响应特性

以日光温室茄子‘黑帅圆茄’为试材,测试了高亮型发光二极管LED光源发出的白光(400~700 nm)和单色光质[红光(650±5)nm、蓝光(470±5)nm]下叶片和叶绿素的光吸收,以及光合对光强响应特性参数的影响,分析了红、蓝单色光质的光合效率。通过分光光度计在400~700 nm波长范围内扫描表明,叶绿素对强吸收波长400~480 nm和650~680 nm范围内的红光(660 nm)和蓝光(470 nm)的吸光值较高,白光(400~700 nm)较低。通过积分球采用LED光源测得红光下茄子叶片的光吸收系数ε最高,其次为白光,蓝光最低。在白光和红、蓝单色LED光源下,光饱和点LSP无明显差异,在1 800~2 000μmol/(m2.s)之间;但是,蓝光的表观光量子效率AQY、实际光量子效率PQY、最大净光合速率Pnmax和最大光合光转化效率LCEmax均比红光的低;蓝光的光补偿点LCP、光半饱和点LSPsemi比红光的高,白光居中。综合反映出蓝光的光合效率低于红光,其原因主要与蓝光的光吸收系数ε低于红光有关。     

Crop photosynthetic response to light quality and light intensity

Under natural conditions, plants constantly encounter various biotic and abiotic factors, which can potentially restrict plant growth and development and even limit crop productivity. Among various abiotic factors affecting plant photosynthesis, light serves as an important factor that drives carbon metabolism in plants and supports life on earth. The two components of light(light quality and light intensity) greatly affect plant photosynthesis and other plant's morphological, physiological and biochemical parameters. The response of plants to different spectral radiations and intensities differs in various species and also depends on growing conditions. To date, much research has been conducted regarding how different spectral radiations of varying intensity can affect plant growth and development. This review is an effort to briefly summarize the available information on the effects of light components on various plant parameters such as stem and leaf morphology and anatomy, stomatal development, photosynthetic apparatus, pigment composition, reactive oxygen species(ROS) production, antioxidants, and hormone production.     

叶用莴苣叶片对LED脉冲光的光合响应模型及光能利用

为探究LED脉冲光对作物光合特性的影响,探讨在不影响作物正常生长的前提下如何进一步降低能耗,提高照光效率,选用叶用莴苣(Lactuca sative L.)为试验材料,设置5个占空比水平(20%、40%、60%、80%和100%)和14个频率水平(1、2、4、8、16、32、64、128,256、512、1 024、2 048、4 096和8 192 Hz),共计70个处理,以连续光(占空比100%)为对照,探讨不同形式脉冲光对叶片净光合速率(Pn)的影响,并构建脉冲光占空比和频率与净光合速率之间的响应模型。通过对模型边际效应、交互作用以及光能利用率(LUE)的分析得出:占空比和频率都对 Pn 增长有促进作用,随着占空比和频率的增加,Pn也随之增加并最终趋于稳定状态直至与连续光处理的Pn无显著差异;占空比越高,叶用莴苣叶片的Pn达到饱和的频率越低;当Pn达到饱和状态时,脉冲光下的LUE要显著高于连续光。综上,占空比20%、频率512 Hz为最佳占空比与脉冲光频率组合。该结果可为优化LED植物节能补光灯光源参数设计及研发提供理论支撑。     

Role of melanopsin in circadian responses to light

Melanopsin has been proposed as an important photoreceptive molecule for the mammalian circadian system. Its importance in this role was tested in melanopsin knockout mice. These mice entrained to a light/dark cycle, phase-shifted after a light pulse, and increased circadian period when light intensity increased. Induction of the immediate-early gene c-fos was observed after a nighttime light pulse in both wild-type and knockout mice. However, the magnitude of these behavioral responses in knockout mice was 40% lower than in wild-type mice. Although melanopsin is not essential for the circadian clock to receive photic input, it contributes significantly to the magnitude of photic responses.     

Differential sensitivity of peripheral retina to intermittent white light

The ability of the eye to detect differences in the interruption rate of white light was investigated for various rates and for several locations onthe temporal periphery of the right eye. The complex relationship previously reported was again found, but only for stimulation of the fovea. The results from the peripheral regions indicate that differential sensitivity is adecreasing function of the rate of intermittence.