超级稻上部叶片光合能力的研究

2003年,以超级杂交稻组合GD-1S/RB207为材料,研究了水稻上部叶片的光合能力.结果表明,水稻剑叶中部的净光合速率(Pn)最高,上部次之,基部最低,并且叶片不同区段的气孔导度(Gs)和羧化效率(CE)呈现同样的变化趋势.对于不同叶位的叶片而言,Pn,Gs和CE自上而下逐渐降低.相关分析表明,Pn与CE的相关性都远高于Pn与Gs的相关性,而且Pn与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关.因此得出结论:水稻叶片光合能力高低的决定因素是Rubisco的羧化活性而不是气孔导度.另外,虽然不同分蘖剑叶的Pn与Gs呈正相关,但是与Ci呈负相关,也说明气孔导度不是叶片光合能力高低的决定因素.     

NaCl胁迫对野生大豆和栽培大豆叶绿素及光合特性的影响

以山东垦利县野生大豆(Glycine soja)ZYD 03262及栽培大豆(Glycine max)鲁豆2号为材料,通过比较不同NaCl浓度(0,50,100,150,200 mmol.L-1)处理下叶绿素及光合特性的差异,探讨了野生大豆对NaCl胁迫的耐受机理。结果表明:不同NaCl浓度处理下,野生大豆总叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及气孔限制值(Ls)均高于栽培大豆,气孔导度(Ci)低于栽培大豆。综合分析表明:在盐胁迫浓度较低时,主要表现为气孔限制,刺激引起了气孔的张开;在盐胁迫浓度较高时,主要为非气孔限制,引起渗透胁迫,导致部分气孔关闭。NaCl胁迫对栽培大豆叶绿素及光合特性的抑制均大于野生大豆,说明野生大豆植株能有效地避免过多Na+进入叶片光合组织,这是野生大豆比栽培大豆更抗盐的原因之一。     

盐胁迫对三角梅光合特性的影响

以2a生三角梅为材料,采用盆栽模拟盐胁迫环境,设置50、100、200mm01．L^-1等3个盐分梯度,以不加NaCl（Omm01．L^-1）为对照,研究NaCl胁迫对三角梅光合特性的影响。结果表明：随着胁迫时间的延长,各梯度盐处理下三角梅叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）均降低,而胞间二氧化碳浓度（Ci）升高。盐浓度越高,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）下降幅度越大,胞间二氧化碳浓度（Ci）升幅越大。     

4个不同橡胶树品系的光合特性研究

以Li-cor-6400便携式光合作用测定仪测定4个海南当前橡胶树主导品种品系的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2溶度(Ci)等光合参数及叶绿素含量等指标。结果表明：热研8-79的Pn最高,叶肉瞬时羧化效率(Pn/Ci)较高,且水分利用率(WUE)最高,较适合在干旱胁迫地区配置;热垦628的Pn/Ci高,在最低的Ci和Gs情况下,表现出最低的Pn;热研7-33-97光合能力整体处于中等水平;传统品种RRIM600光合能力一般,且WUE最低,耐旱性较差。     

盐胁迫对甘草叶片光合色素含量和光合生理特性的影响

采用LI-6400便携式光合仪测定不同盐胁迫处理下甘草的光合作用生理指标,并采用分光光度法测定甘草叶片中光合色素的含量变化。结果表明:9 g/L NaCl的盐分胁迫降低了甘草叶片中叶绿素a(chl a)、叶绿素b(chl b)和类胡萝卜素(car)含量,增加了chl a/chl b;对胞间CO2浓度(Ci)的影响不显著;降低了净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)等光合生理指标。3 g/L和6 g/L NaCl的盐分胁迫影响不显著。这说明适当浓度的盐胁迫可以影响甘草的光合生理作用,进而影响了甘草药材的产量。结果为探讨甘草对盐胁迫的适应机理提供了理论依据。     

甘蓝型油菜幼苗对短期氧化胁迫的光合响应

在盆栽的甘蓝型油菜中双11号幼苗叶片上涂抹氧化剂甲基紫精（MV）,分析测定0～24h内叶片叶绿素含量和光合参数的变化,以分析光氧化胁迫影响油菜光合速率的关键因子。结果显示,油菜受到氧化胁迫后,叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）均下降,降低幅度随着涂抹时间的延长而增大;气孔限制值（Ls）却随着氧化胁迫时间的增加而升高。叶绿素组分和光合参数对氧化胁迫的敏感响应时间差异较大,胞间二氧化碳浓度和气孔限制值在2h即受到显著抑制,而水分利用率的响应相对滞后,为24h。回归分析表明氧化胁迫影响油菜净光合速率的最直接光合因素是气孔限制值。     

低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响

为了研究白及对低温胁迫的生理响应,以一年生白及为试材,分别进行22、18、14、10℃4个低温处理,之后再置于26℃进行恢复培养,分别于处理0、7、14、21、28 d和恢复培养的3、7 d测定叶片光合速率和叶绿素荧光动力学参数。结果表明,14和10℃处理下,白及叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)呈现先下降后上升的趋势,在14 d时Ci最低;叶绿素荧光参数F_o上升,F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR大幅度下降,植株不能恢复生长。说明10℃和14℃对白及叶片PSⅡ光合系统造成严重损害,导致植株不能正常生长。18和22℃处理下,Pn、Gs、Tr和Ci均缓慢下降,说明气孔因素是导致Pn下降的主要因素,其中18℃处理条件下F_o小幅度上升,而F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR有小幅度下降,说明PSⅡ光合系统受到轻微损伤,22℃处理7 d时,Y(Ⅱ)、qP和ETR有轻微下降,F_o轻微上升,之后无显著变化,而F_v/F_m一直处于正常范围之内,说明7 d后白及可以适应22℃的温度环境,且Fo、Y(Ⅱ)、qP和ETR的变化均在正常范围之内,未对白及的光合系统造成伤害。研究结果表明,10、14℃严重抑制了白及的生长和光合作用;18℃处理下,白及的生长形态未受到影响,但光合作用受到轻度抑制;22℃对白及的生长和光合作用不造成影响。     

盐胁迫对不同水稻品种光合特性和生理生化特性的影响

 用2个耐盐水稻品种和2个盐敏感型水稻品种为材料,研究盐胁迫对水稻植株生物量积累、光合特性等生理特性的影响。结果表明,在盐胁迫条件下,耐盐水稻品种和盐敏感型水稻品种地上和根系的干鲜质量均呈下降趋势,其中,以盐敏感型水稻品种的地上部鲜质量与根系干质量的下降最为显著。盐胁迫条件下,水稻叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾作用（Tr）和表观叶肉导度（AMC）均呈不同程度的下降趋势。其中,耐盐水稻品种Pn、Gs、Tr和Pn/Ci的下降均低于盐敏感型水稻品种。同时,耐盐品种水分利用效率（WUE）也高于盐敏感型品种。盐胁迫条件下,耐盐水稻品种和盐敏感型水稻品种的胞间二氧化碳浓度（Ci）变化并不明显,气孔限制百分率（Ls）均较低,品种间差异也不显著,而表观叶肉导度显著下降,由此推测盐胁迫条件下Pn的下降并非因为气孔的限制,而与RuBPCase活性的下降有关。盐胁迫条件下水稻叶片和根系的渗透性调节物质脯氨酸、总氨基酸和可溶性糖含量上升,其中以可溶性糖含量上升最为显著（P＜0.01）。盐胁迫下叶片保护酶SOD、POD和CAT活性增强,膜透性增强,丙二醛含量增加,同时,根系活力下降。     

大豆/玉米间作对大豆叶片光合特性和叶绿素荧光动力学参数的影响

通过大田试验,研究了间作种植模式导致的遮阴对大豆叶片光合特性和叶绿素荧光动力学参数的影响.结果表明:间作处理增加大豆叶绿素含量、表观量子效率和CO2 补偿点,显著降低大豆叶片的羧化效率(CE)、光补偿点( LCP) 和光饱和点( LSP).间作大豆叶片净光合速率(Pn)日变化由"双峰"型变为"单峰"型,日光合总量显著低于单作.间作大豆叶片气孔导度(Gs) 提高, 蒸腾速率( Tr) 下降, 胞间CO2浓度(Ci)升高.此外,间作大豆叶片Fv、Fv/Fm和Fv/F0显著降低.大豆在间作导致的遮阴条件下通过提高表观量子利用效率,减少暗呼吸消耗,以利于植株在弱光环境下光合产物的积累.     

生物菌肥不同施用量对鼓节竹发笋期生长和光合特性的影响

以3年生鼓节竹为材料,研究生物菌肥0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 kg/丛共6种施肥量对鼓节竹发笋期生长及光合特性的影响,测定指标包括叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)以及光合色素含量和植株出笋量,采用双曲线修正模型拟合-光响应曲线。结果表明,双曲线修正模型拟合度0.990 0,净光合速率先急剧增长,后趋于稳定达到光饱和点后呈现一定的下降趋势。各处理间的蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率呈现相似的变化趋势;胞间二氧化碳浓度变化趋势则相反。净光合速率和光合参数跟鼓节竹叶片叶绿素含量和出笋量密切相关。综合来看,施生物菌肥0.6 kg/丛对鼓节竹的生长效果更佳。     

水稻孕穗期不同叶位叶片的气体交换与叶绿素荧光特性

研究了6个水稻品种孕穗期不同叶位的气体交换和叶绿素荧光特性,结果表明净光合速率([i]P[/i][sub]n[/sub]）、气孔导度（[i]g[/i]）、蒸腾速率（[i]E[/i]）和水分利用效率（[i]WUE[/i]）均随叶位降低而明显下降;而胞间CO[sub]2[/sub]浓度（[i]C[/i][sub]i[/sub]）基本维持不变,说明叶片衰老时[i]P[/i][sub]n[/sub]的下降主要不是气孔因素引起的。叶绿素含量降低与[i]P[/i][sub]n[/sub]下降的表现一致,叶绿素荧光分析表明[i]F[/i][sub]v[/sub]/[i]F[/i][sub]m[/sub]和[i]F[/i]'[sub]v[/sub]/[i]F[/i]'[sub]m[/sub]没有随叶位发生变化,而PSⅡ的光化学效率[i]Ф[/i][sub]PSⅡ[/sub]和电子传递速率([i]ETR[/i]）随叶位降低明显下降,这表明可能是PSⅠ电子传递受阻导致CO[sub]2[/sub]同化下降。     

外源C4二羧酸对转玉米PEPC基因水稻C4光合途径的促进作用

以转PEPC基因水稻和野生型水稻Kitaake为材料, 研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP苹果酸酶(NADP-ME)、NADP苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明野生型水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源草酰乙酸(OAA)或苹果酸(MA)饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明野生型水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低Pr/Pn比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qp)的增加,以及非光化学猝灭(qN)的降低。      

叶面喷肥对先玉335叶片光合特性及产量的影响

以紧凑型玉米品种先玉335为试验材料,叶面喷施混合肥(NPK)、磷钾肥(PK)、氮肥(N),以喷施清水(CK)为对照,研究不同生育时期叶面肥对其光合特性及产量的影响。结果表明:不同叶面肥处理对玉米叶面积、叶绿素含量(Chl)、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾强度(Tr)均有不同程度的影响,因生育时期而不同;叶面肥处理后产量均高于对照,以混合肥处理产量增加最多,磷钾肥处理次之,氮肥处理增幅最小。     

BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性研究

为了解BS型小麦光温敏雄性不育系光合特性的差异,分析其光合特性的影响因子,以指导高光效不育系的选育,以6份BS型小麦光温敏不育系和常规品种京411为研究材料,于北京顺义(不育系繁殖区)和河南南阳(不育系制种区)分期播种,分析不同材料在抽穗期、开花期和花后30 d的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)等光合特性指标的差异,以及不同区域不育系的P_n、T_r和结实率与播期、旗叶面积及株高的相关性。结果表明,不育系的P_n、G_s、T_r和F_v/F_m变化趋势均为抽穗期或开花期达到最高值,花后30 d降为最低值,而C_i的变化趋势为花后30 d达到最高值。P_n和T_r较高的材料为BS485,G_s和T_r较高的材料为BS366;P_n较低的材料为BS93,T_r较低的材料为BS1453和BS210。在北京顺义,P_n与结实率、G_s、T_r和F_v/F_m呈正相关,与旗叶面积呈负相关;T_r与播期、P_n和G_s呈正相关,与株高和F_v/F_m呈负相关;结实率与P_n呈正相关,与旗叶面积呈负相关。对P_n影响最主要的因子是播期和T_r,其次是结实率、F_v/F_m、G_s和旗叶面积;对T_r影响最主要的因子是播期、G_s和P_n,其次是株高和F_v/F_m;对结实率影响最主要的因子是P_n,其次是G_s和旗叶面积。在河南南阳,P_n和结实率与各因子相关性均不显著;T_r与播期和G_s呈正相关,与C_i呈负相关;对T_r影响最主要的因子是播期和G_s,其次是C_i。     

Response of the leaf photosynthetic rate to available nitrogen in erect panicle-type rice (Oryza sativa L.) cultivar,Shennong265

Increasing the yield of rice per unit area is important because of the demand from the growing human population in Asia. A group of varieties called erect panicle-type rice (EP) achieves very high yields under conditions of high nitrogen availability. Little is known, however, regarding the leaf photosynthetic capacity of EP, which may be one of the physiological causes of high yield. We analyzed the factors contributing to leaf photosynthetic rate (P_n) and leaf mesophyll anatomy of Nipponbare, Takanari, and Shennong265 (a EP type rice cultivar) varieties subjected to different nitrogen treatments. In the field experiment, P_n of Shennong265 was 33.8 μmol m^?2 s^?1 in the high-N treatment, and was higher than that of the other two cultivars because of its high leaf nitrogen content (LNC) and a large number of mesophyll cells between the small vascular bundles per unit length. In Takanari, the relatively high value of P_n (31.5 μmol m^?2 s^?1) was caused by the high stomatal conductance (g_s; .72 mol m^?2 s^?1) in the high-N treatment. In the pot experiment, the ratio of P_n/C_i to LNC, which may reflect mesophyll conductance (g_m), was 20–30% higher in Nipponbare than in Takanari or Shennong265 in the high N availability treatment. The photosynthetic performance of Shennong265 might be improved by introducing the greater ratio of P_n/C_i to LNC found in Nipponbare and greater stomatal conductance found in Takanari.     

镉胁迫对水稻光合、叶绿素荧光特性和能量分配的影响

 以浙农952为材料，用水培法研究了不同浓度镉（Cd）胁迫对水稻光合、叶绿素荧光特性和能量分配的影响。结果表明，低浓度Cd（0.1 mmol/L）胁迫下水稻净光合速率（Pn）、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qN均略有上升，qP无显著变化，这说明在0.1 mmol/L浓度的Cd胁迫下水稻充分启动了能量耗散途径，耗散了过剩光能，使光合机构免受伤害。高浓度Cd（1.0 mmol/L）处理后Pn 、Fv/Fm、ΦPSⅡ均显著降低，qP和qN也大幅下降，在能量分配方面D和Ex显著上升，P显著下降，这说明在1.0 mmol/L浓度的Cd胁迫下，水稻PSⅡ受到伤害，某些能量耗散途径受阻，过剩的激发能不能及时耗散又导致活性氧的产生，最终引起抗氧化物酶活性的升高和叶绿体结构的破坏。     

高产水平下水肥耦合对小麦旗叶光合特性及产量的影响

为了探讨黄淮麦区冬小麦的高产机理,在大田条件下设置不同梯度的水肥耦合模式,分析了高产水平下旗叶光合特性与籽粒产量的效应.结果表明,不同模式的水肥耦合对旗叶光合特性和籽粒产量的影响不同,总体表现为土壤水分的处理效应大于施氮量的效应.旗叶光合速率(Pn)和气孔导度(G5)均随着土壤水分的增加而升高,表现为W3(充足水分)＞W2(适宜水分)＞W1(自然降水),差异达显著水平.胞间CO2浓度(Ci)随着土壤水分的增加而降低;不同的氮肥处理,旗叶Pn和Gs随着施氮量的增加而升高,表现为N3(270 kg·hm-2)＞N2(195 kg·hm-2)＞N1(CK),Ci在不同水分条件下与施氮量的关系不尽相同.不同水肥耦合模式对水分利用效率的影响表现为W2＞W3＞W1,并以W2N2为最高,不同处理组合的籽粒产量亦以W2N2为最高.表明高产条件下W2N2水肥组合应是高产高效的运筹模式.     

施氮量对利民33光合特性及产量的影响

在大田试验条件下设氮肥用量分别为N0（不施氮肥）、施氮120（N120）、200（N200）、280（N280）和360 kg/hm²（N360）5个处理,测定叶面积和叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和产量,探讨不同施氮量对利民33光合特性及产量的影响。研究结果表明,随施氮量的增加,利民33叶面积指数、叶绿素含量、净光合速率、光能利用率提高,进而提高产量;产量与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和光能利用率呈正相关,与胞间二氧化碳浓度呈负相关;产量与施氮量的回归方程为Y=-0.05x²+32.38x+6 351（R²=0.98）,最高产量施氮量为335.9 kg/hm²。     

Canopy temperature on clear and cloudy days can be used to estimate varietal differences in stomatal conductance in rice

Leaf photosynthetic potential, a major determinant of yield potential in rice, is mostly explained by stomatal conductance (g_s) as well as leaf N content (Rubisco protein content). Therefore, the rapid and precise evaluation of g_s as well as leaf N content would be a valuable addition to rice breeding programs aimed at improved yield potential. We established a simple method based on infrared thermography to estimate varietal differences in g_s. Seven rice varieties were cultivated in two-row plots in 2007, and canopy temperatures in three varieties, including a control variety, Koshihikari, were simultaneously measured to determine canopy temperature difference (CTd) between Koshihikari and the other varieties on clear days. The varieties Takanari, Habataki, and TUAT1-5-6a displayed significantly (P < 0.05) lower leaf temperature and higher g_s and leaf photosynthetic rate (P_n) than Koshihikari. CTd was closely correlated with g_s and P_n. These results indicate that CTd may be useful as a relative index to estimate varietal differences in g_s. A significant CTd was still observed even under cloudy conditions in 2008. Takanari and TUAT1-5-6a had lower leaf temperature than Koshihikari on cloudy days as well as on clear days. Subsequent investigation of photosynthetic light response curves revealed that Takanari and TUAT1-5-6a had higher g_s and P_n than Koshihikari under lower irradiance. These results suggest that infrared thermography may be a simple method of evaluating varietal differences in g_s through CTd, and that it may be practicable even under cloudy conditions.     

Response of Leaf Photosynthesis to Vapor Pressure Difference in Rice (Oryza sativa L) Varieties in Relation to Stomatal and Leaf Internal Conductance

Abstract

In the afternoon when air humidity decreases, leaf photosynthetic rate (P_n) often declines in rice grown under irrigated conditions. To clarify the genotypic difference of P_n in response to humidity, we measured P_n and stomatal conductance (g_s) for nine rice varieties with diverse genetic backgrounds, at various vapor pressure differences (VPD) and developmental stages. P_n and g_s of all the varieties decreased with VPD increase from 1.0 to 2.3 kPa of VPD. The variety with high g_s at low VPD exhibited a greater decline of g_s with VPD increase than the variety with low g_s, but cv. Takanari showed the highest g_s under altered VPD conditions. Significant logarithmic relations were found between the decreased P_n and g_s at the respective developmental stages, suggesting that g_s is the dominant factor determining P_n and its response to VPD change. To explicate the effect of decreased g_s on P_n, we analyzed the relations by using the model that accurately estimated the genotypic difference in P_n at a low VPD with g_s and leaf nitrogen content per unit leaf area in the previous study. The model assuming that leaf internal conductance (g_w) remains unchanged well explained the decreased P_n at high VPDs by g_s change alone. The analysis also suggested the constancy of g_w and carboxylation capacity at high VPD. It is concluded that the genotypic difference in the decrease of P_n at a high VPD is brought mainly by that in decreased g_s, and the varieties with a high g_s always exhibit a high P_n owing to their relatively high g_s at either high or low VPD environments.