光照强度对园艺植物光合作用影响的研究进展

综述了光照强度对园艺植物光合作用影响的研究进展.园艺植物的光强-光合曲线总体趋势相似,但不同植物存在一定差别,且光补偿点和光饱和点也有很大的差异;随光照强度变化,园艺植物的部分生理特性也会发生相应的变化,进而使得长期处于逆境光照强度下的植物对弱光和强光有一定的适应性;光照强度还会与CO2浓度、水分状况、温度、矿物质营养状况等生态因子协同对园艺植物的光合作用产生影响;园艺植物群体光合作用与其单叶的光合作用有相似的变化趋势;光照强度对园艺植物光合作用日变化的影响因种类、品种、生育期或生态因子的不同而各异;光照强度对园艺植物同化物的运输和分配也会产生影响.     

不同红蓝LED光照强度和灌溉量交互作用对番茄幼苗生长的影响

以红蓝LED光为基本光源,研究了光照强度和灌溉量互作对千禧番茄幼苗生长发育和光及地上合作用等的影响。结果表明:不同光照强度和灌溉量对番茄幼苗生长的影响差异显著。随着灌溉量的减少,番茄幼苗株高降低、茎粗变小、节间缩短、叶面积减少,植株鲜样质量和地上部干质量的生物量分配逐渐降低,光合作用降低。试验发现,影响叶绿素含量的主要因子为光照条件,水分表现为次要影响因子。相同灌溉量下,当光照强度超过3 540 lx后,光照增强对植株的生物量没有显著影响。试验中所有处理组合的最大光化学效率F_v/F_m均稳定在0.8左右,表明植株生长均处于健康状态。在各处理中,以3 540 lx的光照强度和150 mL·株^-1的灌溉量(L₂W₁)处理植株生长状况最好。     

光质调控蔬菜作物生长和形态研究进展

光是植物生长发育的重要能量源和信息源,光质则作为光环境中的关键影响因子通过光受体传导途径调节植物的整个生命周期。随着光生物学研究的不断深入和低成本高光效的人工光源的不断研发,光质调控技术已逐渐运用到蔬菜作物的生产过程。从光质调控植物光合作用和光形态建成的机理、及其在蔬菜生产中的应用等方面综述了光质对蔬菜作物生长和形态调控方面的研究进展。较详细介绍了光质对植物生长过程的调控机理,在芽苗菜、绿叶类蔬菜、茄果类蔬菜和食用菌类等作物的影响的研究成果,以及光质研究提高了蔬菜生产的经济效益。阐述了人工光环境下蔬菜作物栽培可供参考的光质配制方案,并提出仍需进一步研究光质对蔬菜各生育期的作用及综合光强和光周期进行试验,以期完善不同蔬菜作物光配方。     

植物工厂LED光质调控对生菜幼苗生长的影响

为探讨植物工厂中不同光质对生菜幼苗生长的影响,本研究选用5种不同红蓝光配比的LED光质开展了试验。结果表明：红光∶蓝光=3∶2的光质配比下生菜叶片数、株高、茎粗、主根长、叶面积、植株干重、地上部干重和地下部干重均最大,有利于生菜的营养生长;红光∶蓝光=1∶1与红光∶蓝光=3∶2的光质配比下植株鲜重和壮苗指数均较大,且差异不显著;红光∶蓝光=3∶2的光质配比有利于生菜叶片叶绿素和氮含量的增加,能促进光合作用,提高光能利用率。综合各指标表明,红光∶蓝光=3∶2是适于植物工厂生菜育苗的光质配比。     

非生物胁迫下植物体内丙酮醛代谢的研究进展

由于植物固着生长,其无法通过移动来逃避逆境,故非生物胁迫（如极端温度、盐胁迫、干旱或光胁迫等）会伴随着植物的整个生长发育过程,严重胁迫植物的分布、生长、品质和产量,甚至生存。植物只能通过改变自身形态结构以及生理生化反应来适应环境,或者通过释放化学物质来影响周边其他植物的生长发育,以改变微环境,使环境向着更适合自己生长的方向发展。丙酮醛（methylglyoxal,MG）又称之为甲基乙二醛,作为植物体内正常的生理代谢产物可由多条途径产生,其最主要的来源是糖酵解途径,如糖酵解中间体二羟丙酮磷酸和甘油醛3-磷酸去除磷酸基。而植物体内MG的分解主要靠乙二醛酶系统,包括乙二醛酶I、乙二醛酶II以及还原型谷胱甘肽,MG经乙二醛酶降解后形成D-乳酸。在正常生长条件下,植物体内的MG含量维持在较低水平,而当植物遭受非生物胁迫时,其含量会迅速升高;植物体内的MG含量过高会破坏植物细胞的增殖和生存,控制细胞的氧化还原状态以及其他许多方面的新陈代谢过程,最终导致生物大分子蛋白质、DNA、RNA、脂质和生物膜的破坏。因此,MG现在被认为是植物非生物胁迫耐受性的潜在生化标志物,并受到科学界的广泛关注。该文结合最新的研究进展,对非生物胁迫下植物体内丙酮醛合成及降解机制予以综述。     

温室植物生产用人工光源研究进展

光是植物光合作用的能量源。温室植物体中的叶绿素a和叶绿素b分别吸收600～700nm的红光和400～520nm的蓝光进行光合作用。光同时是植物形态形成的信号源。600～700nm的红光能降低植物体内赤霉素的质量分数,从而减小节间长度和植株高度;而700～800nm的远红光能提高体内赤霉素的质量分数,从而增加节间长度和植株高度。基于温室植物对光的需求,分析了目前使用的温室传统人工光源的特性和存在的问题。发光二极管（LED）光源较传统人工光源具有明显的优势,但受限于单颗提供的光照度有限,必须组合使用才能满足温室植物正常生长发育对光的需求。尽管LED光源已成功应用于组培苗栽培,但组培室中组培苗的受光特性完全不同于温室作物,所以针对温室应用的LED成套光源有必要进一步研制。参32     

Systemic regulation of photosynthetic function in maize plants at graining stage under a vertically heterogeneous light environment

To cope with a highly heterogeneous light environment, photosynthesis in plants can be regulated systemically. Currently, the majority of studies are carried out with various plants during the vegetative growth period. As the reproductive sink improves photosynthesis, we wondered how photosynthesis is systemically regulated at the reproductive stage under a vertically heterogeneous light environment in the field. Therefore, changes of light intensity within canopy, chlorophyll content, gas exchange, and chlorophyll a fluorescence transient were carefully investigated at the graining stage of maize under various planting densities. In this study, a high planting density of maize drastically reduced the light intensities in the lower canopy, and increased the difference in vertical light distribution within the canopy. With the increase of vertical heterogeneity, chlorophyll content, light-saturated photosynthetic rate and the quantum yield of electron transport in the ear leaf (EL) and the fourth leaf below the ear (FLBE) were decreased gradually, and the ranges of declines in these parameters were larger at FLBE than those at EL. Leaves in the lower canopy were shaded artificially to further test these results. Partial shading (PS) resulted in a vertically heterogeneous light environment and enhanced the differences in photosynthetic characteristics between EL and FLBE. Removing the tassel and top leaves (RTL) not only improved the vertical light distribution within the canopy, but also reduced the differences in photosynthetic characteristics between the two leaves. Taken together, these results demonstrated that maize plants could enhance the vertical heterogeneity of their photosynthetic function to adapt to their light environment; slight changes of the photosynthetic function in EL at the graining stage under a vertically heterogeneous light environment indicated that the systemic regulation of photosynthesis is weak at the graining stage.     

基于LED激发光源的叶绿素荧光参数监测的植物生理分析

试验设计了一套叶绿素荧光在线检测系统,通过MINI PAM荧光仪可以实时检测到植物叶绿素的荧光参数,并采用LED光源模拟不同的光照条件,测量了植物在不同条件下的荧光参数以及快速光响应曲线。检测系统通过232串口通信协议同上位机通信,利用WinControl软件实现数据的采集与保存。结果表明,适宜的光照可以大大促进植物PSⅡ的最大量子产量,从而提高农作物的产量,受环境胁迫的植物的光合作用受到明显的抑制。     

弱光下水杨酸对烤烟光合特性与叶绿素荧光的影 响

[目的]探讨外源水杨酸（SA）能否提高烤烟在弱光条件下的生理功能及其作用机制。[方法]在弱光条件下,对烤烟叶面进行 SA喷施,测定喷施后烟草植株的生理指标,包括植株鲜重和干重、叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数。数据采用 SPSS17.0和 Excel软件进行方差分析和显著性检验。[结果]弱光下烤烟叶片的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）分别降低,而胞间 CO2浓度（Ci）有所升高,说明不同弱光下烤烟 Pn下降的主要原因是非气孔限制;而使用100 mg/L的 SA处理能够缓解弱光对烤烟植株叶片的生长抑制;并能使烤烟叶片的光合速率、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ潜在活性、PSⅡ有效光化学效率以及光化学猝灭系数的升高,使非光化学猝灭系数（NPQ）的下降。[结论]弱光下叶面喷施SA对烤烟的光合特性影响显著,在弱光条件下使用 SA有利于烤烟的光合产物的合成分配,提高烟株光能利用率,促进烟株正常生长发育。     

辽东栎苗木早期生长与光的关系

为探讨辽东栎苗木早期生长与光的关系 ,在苗圃设置了 4种人工控制下的光照强度 (1 0 0 % ,5 0 % ,30 % ,4% ) .对苗木在不同的光照条件下的出苗率、苗高生长、苗木地径、净光合效率等进行了测定 .结果表明 ,全重种子的保存率高达 30 %～ 6 0 % ,而 1 /3,1 /2重处理的保存率为 1 %～ 43.3% ,低于全重种子 .光强对根的生长有很大的影响 .苗木的各项指标在全重 (对照 )区 ,随着光照强度的减弱而减少 ,而且在同一光照区 ,全重 (对照 )大于 1 /2 ,1 /3重处理的苗木 .辽东栎苗木在光照强度 5 0 %的条件下生长较好 ,相对光照强度小于 30 %时 ,其生长状况显著降低 .辽东栎属于阳性树种 ,从本实验的结果来看 ,虫兽害对种子的危害不是影响天然更新的主要因子 ,林内光照不足 ,对辽东栎幼苗的生长起主要限制作用     

LED红蓝光对西洋参植株生长、产量和皂苷含量的影响

为了探究LED红蓝光对西洋参植株生长、产量及品质的影响，在环境可控的人工光植物工厂内，以2年生西洋参苗为研究材料，设置2R:1B（Q2:1）、3R:1B（Q3:1）和4R:1B（Q4:1）三种红蓝光质，以及50（I50）和80 μmol·m-2·s-1（I80）两种光强，研究了6种LED红蓝光处理对西洋参生长、产量、品质等的影响。结果表明，不同红蓝光对西洋参植株光合能力的影响略有差异。Q3:1I50处理下西洋参果实和种子的数量最多，Q2:1I80处理的西洋参地下部的鲜重和干重最重，Q4∶1I80处理的西洋参总皂苷的含量显著高于其他处理。因此，光强是影响西洋参生长、产量及皂苷含量的重要因素。低光强利于西洋参地上部及果实和种子的生长，高光强利于西洋参地下部的生长。研究结果基于产量和皂苷含量为LED红蓝光照射条件选择提供科学依据，也为植物工厂栽培西洋参等高附加值作物提供技术支撑，促进植物工厂产业发展。     

Responses of leaf stomatal and mesophyll conductance to abiotic stress factors

Plant photosynthesis assimilates CO₂ from the atmosphere, and CO₂ diffusion efficiency is mainly constrained by stomatal and mesophyll resistance. The stomatal and mesophyll conductance of plants are sensitive to abiotic stress factors, which affect the CO₂ concentrations at carboxylation sites to control photosynthetic rates. Early studies conducted relevant reviews on the responses of stomatal conductance to the environment and the limitations of mesophyll conductance by internal structure and biochemical factors. However, reviews on the abiotic stress factors that systematically regulate plant CO₂ diffusion are rare. Therefore, in this review, the rapid and long-term responses of stomatal and mesophyll conductance to abiotic stress factors (such as light intensity, drought, CO₂ concentration and temperature) and their physiological mechanisms are summarized. Finally, future research trends are also investigated.     

华北山地阳坡中生灌草群落植被光合差异性研究

测量了华北山地阳坡中生灌草群落中4种代表性植物(荆条、狗尾草、龙牙草、鸭跖草)的各项光合参数,并对4种植物的光合特性进行了分析.结果表明,温度与CO2浓度耦合对荆条和狗尾草光合物质的积累影响较大;光照和CO2浓度是影响龙牙草和鸭跖草净光合速率和蒸腾速率的关键因子;荆条光合作用对温度变化不敏感;温度变化对龙牙草A-Ci曲线影响不显著.预测未来华北山地阳坡上生灌草群落优势种分布将依次为:荆条、狗尾草、鸭跖草和龙牙草.     

盐胁迫下金银花叶片气体交换参数对光照和温度的响应

采用CIRAS-2型便携式光合作用仪测定不同盐浓度下2年生金银花叶片净光合速率（PII）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（G8）和水分利用效率（WUE）等气体交换参数,研究盐胁迫下气体交换参数对光照和温度的响应规律,探讨有利于金银花正常生长的适宜盐浓度、光照和温度条件．结果表明：（1）盐浓度为0．3％时,金银花叶片的光补偿点最低,表观量子利用效率和光饱和点最高,光照有效利用区间为18．5—972．8μmol·m^-2·s^-1,表现出较宽的光照生态幅．（2）金银花叶片的气体交换参数对土壤盐度、光照和温度变化具有明显的阈值响应,其光合作用的适宜盐浓度为0—0．3％,最佳生长环境温度为25℃左右;盐浓度大于0．3％时,Pn、Tr、Gs和WUE下降,并随着盐浓度的增大下降越明显,耐盐碱能力表现出一定的局限性．（3）不同盐浓度下金银花叶片PII、G8和WUE对温度的响应均呈“先升高后下降”的变化趋势,而Tr对温度的响应呈上升的变化趋势．     

补充不同光质对温室黄瓜生长发育、光合和前期产量的影响

 【目的】研究温室黄瓜对不同光质的反应及其反应机理。【方法】对处于弱光条件下的温室黄瓜进行补充红光（650 nm）和蓝光（450 nm）处理,以补充白光为对照,补光时间10 h（7：30－17：30）,测定不同光质对温室黄瓜生长发育、叶绿素含量、叶片光合特性和前期产量的影响。【结果】补充红光处理提高了温室黄瓜冠层日最高温度、日最低温度、株高、叶面积、叶绿素含量、叶片光合速率、干物质产量,促进同化产物向营养器官分配。蓝光处理提高了温室黄瓜叶片的比叶面积、气孔导度,促进同化产物向果实分配,提高了商品果数量和商品果总产量。【结论】补充红光和蓝光由于提高了温室黄瓜叶片的光合速率、叶面积和比叶面积,从而增加了温室黄瓜的干物质产量,补充蓝光促进了同化产物向果实分配,从而提高了产量。     

干旱对植物影响的研究进展

干旱是影响植物生长和发育的主要非生物胁迫因素之一。从形态结构、生理生化和相关基因3个方面综述了干旱胁迫对植物的影响,包括植物根系、叶片、光合作用、渗透调节、活性氧代谢、植物激素以及相关基因,并对今后的研究方向进行了展望。     

不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响

为了研究不同光质光强处理对金线莲组培苗生长的影响,采用不同光质LED作为人工光源对漳州金线莲进行继代培养。结果显示：红光处理有利于株高生长,其叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值均较小,其中70 μmol/(m2·s)红光处理时金线莲高度达到6.26 cm,但此时其叶绿素含量a、叶绿素含量b、叶绿素总量、Fv/Fm和Fv/Fo值仅分别为1.19 mg/g、0.55 mg/g、1.73 mg/g、0.572和1.34;绿光对金线莲各项指标均无促进作用,且不同强度处理之间差异不显著;蓝光处理对金线莲组培苗叶片生长和生物量积累均有促进作用,金线莲叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值相对较高,但会抑制株高生长,其中70 μmol/(m2·s)蓝光处理时金线莲鲜重、干重、干重/鲜重、叶绿素含量a、叶绿素含量b、叶绿素总量、Fv/Fm和Fv/Fo值分别为1.47 g、0.19 g、0.130、1.83 mg/g、0.71 mg/g、2.54 mg/g、0.801和4.02,但其高度仅为4.56 cm。由此得出,红光有利于植物地上部分生长,但是会造成植株徒长,绿光对植物光合作用影响较小,蓝光对组培苗具有一定的矮化壮苗作用。     

红蓝光处理草莓组培苗的转录组测序与分析

【目的】光质对草莓的生理生化关键通路及基因的调控极为重要,为进一步研究草莓光敏基因奠定基础,同时也为草莓无毒种苗的繁育提供一定理论依据。【方法】以‘章姬’草莓组培苗为试材,以红蓝光的6种光配比处理为条件,采用转录组测序分析、pathway分析、KEGG数据库分析等技术试图从分子水平进行研究光处理对草莓组培苗的影响机制。【结果】获得了6个转录组文库,分别获得的Clean reads为34,325,533、34,870,504、36,127,081、22,665,945、23,731,628、26,593,530,基于KEGG数据库的分析,对受光质调节的4个通路糖酵解/糖异生代谢通路、卟啉和叶绿素代谢通路、光合作用、植物激素信号转导通路中差异性表达基因的数量及位置进行了具体分析。【结论】不同配比的红蓝光对草莓组培苗的有机物的积累与代谢、光合作用、叶绿素的产生与代谢、植物激素的产生均有明显作用,为下一步进行具体基因的研究提供方向和依据。     

美国凌霄光合生理参数对水分与光照的响应

该文利用CIRAS -2型便携式光合作用仪测定了不同土壤湿度下3年生美国凌霄叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）及光能利用效率（LUE）等生理参数的光响应过程,阐明了其光合生理参数对土壤湿度和光照强度的响应规律,探讨了美国凌霄正常生长发育所需的土壤水分和光照条件。结果表明:美国凌霄的Pn、Tr、LUE及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应。①采用非直角双曲线模型进行模拟光响应过程较好,光响应曲线曲角接近于1。随着质量含水量Wm (5.5％～19.4％)、相对含水量Wr（20.1％～71.1％）的递增,光补偿点降低,光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率均升高。在Wm为19.4％时,光补偿点最低(21.61 μmol/（m2·s）),光饱和点最高(1 400 μmol/(m2·s))。②维持美国凌霄正常生长、同时具有较高Pn、LUE及WUE的土壤湿度范围,在Wm为13.5%～19.4%（Wr为49.5%～71.1%）之间,最佳土壤湿度的Wm为19.4%（Wr为71.1%）,正常生长的最低土壤湿度Wm为7.7%（Wr为28.2%）。③美国凌霄对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度为800～1 600 μmol/(m2·s)范围内,Pn和WUE都具有较高水平,饱和光强大约在800～1 400 μmol/(m2·s)之间,LUE在100～300 μmol/(m2·s)光强范围内达到峰值。      

生境光强对云南金钱槭幼苗生长及光合速率的影响

在不同生境光强,即100%自然全光照(Natural sunlight,NS)、80%NS、25%NS、5%NS的人工遮阴条件下,研究了生境光强对云南金钱槭(Dipteronia ayeria Henry)幼苗生长及光合速率的影响.结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子.株高、基径、生物量和光速速率均以5%NS处理的最小,基径、生物量和光合速率随着遮阴程度的增加而减小.80%NS的处理对云南金钱槭幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、生物量和光合速率均在80%NS处理下获得了最大增长,说明适当遮阴(80%NS)有利于云南金钱槭幼苗的生长.