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.     

播期对大豆开花期和鼓粒期叶片光合特性及产量的影响

为研究播期对大豆光合特性及产量的影响,以中熟型大豆黑农48为试材,依托2017年哈尔滨农试站3个播期试验,分析大豆开花期和鼓粒期光合参数、气象和产量数据。结果表明:(1)不同播期大豆开花期和鼓粒期叶片的光合特性差异显著。净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)适播比早播、晚播有所增加,Pn、Tr和WUE适播比早播、晚播分别提高14.86%和15.67%、1.06%和1.35%、14.37%和14.83%;叶片气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)和叶绿素含量(SPAD)随着播期推迟变化不同,与适播相比,早播、晚播条件下Gs变化幅度分别为17.72%和-20.35%、Ci变化幅度分别为9.53%和3.72%,随着播期推迟Gs呈降低趋势,而Ci呈先降后增变化;而在鼓粒期随着播期推迟SPAD降低。(2)光合参数间的相互影响、协同作用影响大豆的生长状况和产量的形成。Pn与Tr、WUE、光合有效辐射(PAR)存在极显著的正相关,与Ci存在极显著的负相关,逐日气温(Ta)与Tr、Gs与Ci分别存在显著、极显著正相关,Ta、Gs分别通过影响蒸散和Ci起间接作用,在大豆生殖生长期,气温、光合有效辐射和土壤水分是影响Pn的主要气象因素。(3)适播有较高的Pn、WUE、干物质积累及向籽粒转化率,适时播期可充分利用光、温、水等气候资源,促进光合效率,大豆产量增加明显。     

6种龙船花的光合特性研究

对6个龙船花品种叶片的形态特征、光合作用日变化和光响应曲线进行测定与分析,结果表明:6种龙船花的光合能力差异不显著,LSP和LCP均较低,说明利用强光的能力较差,耐阳性较弱,而对弱光利用能力较强,具有较强的适应弱光的能力;且它们的WUE也比较低,在0.89～1.37μmol/mmol间,表现出耐荫喜湿的特性。因此在生产上应注意适当遮荫和水分的管理,其中龙船花(I.chinensis)能适应较强的阳光。6种龙船花的Pn均与PAR、Tr、Ci极显著相关,但品种不同,其主导因子也不一样。龙船花和大王龙船花的Pn与Gs、Ci、Tr、VpdL、PAR呈极显著相关;大黄龙船花、橙红龙船花、杏黄龙船花的Pn与Ci、Tr、VpdL、PAR呈极显著相关,而与Gs不相关;洋红龙船花的Pn与Gs、Ci、Tr、PAR呈极显著相关,而与VpdL不相关。     

草甘膦对抗草甘膦大豆光合特性日变化的影响

在大田条件下,采用随机区组设计,研究了不同用量草甘膦对抗草甘膦大豆(RR1)光合特性日变化的影响。结果表明:(1)在未喷施草甘膦情况下,抗草甘膦大豆(RR1)的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)日变化均呈单峰曲线,峰值分别出现在10∶00、12∶00和10∶00。RR1叶片叶绿素含量指数(CCI)的日变化呈先降低后升高趋势,14∶00左右最低。水分利用效率(WUE)和胞间CO2浓度(Ci)随着时间的推移均呈波浪式变化,WUE在6∶00、10∶00和16∶00有3个小峰,而Ci在6∶00最高。(2)喷施草甘膦后,RR1光合特性的日变化趋势总体与未喷药前相似。Pn和CCI随草甘膦用量的增加呈降低趋势;但当草甘膦用量大于4.48 L.hm-2时,CCI和Pn显著下降。12∶00以前(包含12∶00),除低用量(1.12 L.hm-2)的草甘膦促进RR1的Gs外,各用量抑制了RR1的Tr和Gs;而12∶00以后,草甘膦却促进了RR1的Tr和Gs。草甘膦增加了RR1的Ci,而大于2.24 L.hm-2的草甘膦却降低了RR1的WUE。表明光强和草甘膦会影响大豆的光合特性和叶绿素含量。     

高光效大豆光合速率与主要光合生理指标及农艺性状的关系

为明确不同大豆品种叶片在3个关键的生殖生长时期4个主要光合生理指标对光合速率(Pn)的影响;明确高光效大豆品种的Pn高于低光效大豆品种的诸多影响因素;明确大豆叶片的Pn与几个农艺性状之间的密切关系.选用4个光合速率不同的大豆品种(两个高光效品种:黑农40、黑农41;一个中光效品种:黑农37;一个低光效品种:黑农26)于大豆的始荚期(R3)、始粒期(R5)、鼓粒期(R6)测定上述4个品种的光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr),并且通过Pn.Tr的观察值推算出水分利用率(WUE=Pn/Tr).通过多元相关分析,研究了Cond等光合生理指标对Pn的影响,以及光合速率与农艺性状的相关性.结果表明:不同光合能力的大豆品种叶片的Pn在R3、R5、R6期分别与Cond、Tr呈极显著正相关;与Ci在3个生育时期大多呈微弱负相关;与WUE在R5期呈极显著正相关,在R3、R6期大多呈微弱正相关.但是,高光效品种在Pn与Cond、Ci、Tr及WUE的相关性方面比低光效品种密切.R5期大豆叶片的Pn与收获指数呈正相关,但不同光合水平大豆品种的Pn与单株重、单株粒重的相关性存在差异.     

不同生育时期大豆叶片光合特性变化及相关性研究

为了对大豆全生育期光合特性进行系统研究,选用两个早期光合速率差异较大的大豆品种,测定真叶期(VC),三节期(V3)、五节期(V5)、始花期(R1)、初荚期(R3)、始粒期(R5)、鼓粒盛期(R6)、鼓粒盛期至始熟期中期(R6.5)、始熟期(R7)等9个生长时期大豆光合气体交换参数(光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci、蒸腾速率Tr和叶绿素含量等,测定了20份大豆材料V3和V9两个生育时期大豆光合气体交换参数,分析不同材料光合气体交换参数间变化关系。结果表明,在整个生育过程中,大豆于V3~R6时期间保持较高光合能力,且R6和R5期Pn值最高,SPAD值最大。R6期之后大豆Pn、Gs、Tr、SPAD迅速下降。20份大豆材料V3和V9期的Pn和Tr无显著相关性;Gs和Ci显著相关,相关系数分别为0.583和0.523。大豆产量同V3和V9期Pn值相关性均不显著,但同两个生育时期Pn值与全生育期乘积值显著相关,相关系数分别为0.561、0.612;同两生育时期Pn值均值与全生育期乘积(Pt)也呈显著正相关,相关系数为0.676。     

香根草光合特性对有效光辐射增强和CO2浓度升高的响应

人工控制CO2浓度为350μmol／mol和700μmol／mol的条件下,测量了香根草的光合速率（Pn）,蒸腾速率（Tr）,胞间CO2浓度（Ci）,气孔导度（Gs）对连续有效光辐射（PAR）的增强响应。结果表明：Pn,Tr,Gs均随PAR的增强而增大,而且在PAR为2600μmol·m^-2·s^-1时还未达到光饱和点;PAR增强的起始阶段,水分利用效率（WUE）逐渐增大,在PAR为1100μmol·m^-2·s^-1时WUE达到最大值然后逐渐降低;随CO2浓度的升高,Pn,Tr,Gs减小,而Ci,WUE则随CO2浓度升高而增大,但2种CO2浓度下WUE差异不显著。     

聚乙二醇诱导水分胁迫引起水稻光合下降的原因探讨

在水稻品种Azucena(粳稻)6叶期用不同浓度的聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱处理,结果表明,随着PEG处理浓度提高,净光合速率（Pn）呈下降趋势, 但各阶段起主导作用的因素不同。第一阶段, 在10%PEG处理下Pn显著下降,色素和叶绿素荧光保持不变,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)反而上升,表明为非气孔因子限制光合速率;第二阶段,在15%PEG处理下色素和叶绿素荧光虽开始变化,Pn继续降低, 并伴随Gs和Ci的下降而下降,因此气孔导度成为光合速率的主要限制因子;第三阶段,在20%PEG处理下Pn继续降低,Gs虽下降,但Ci并没有进一步下降,而色素和荧光参数均进一步下降,此时光合膜的损伤成为限制光合的主导因子。上述结果表明,严重水分胁迫虽使光合机构吸收和传递光能效率下降,但过剩的激发能仍可能导致活性氧积累;尽管水稻叶内启动了超氧化物防御系统,但仍能导致光合器官受损及PSⅡ光化学活性降低。     

土壤质地对铬胁迫下小麦灌浆期形态与旗叶光合特性的影响

为了探讨铬(Cr)胁迫条件下土壤质地对小麦植株形态及旗叶光合特性的影响,采用盆栽试验方法,研究了3种土壤质地(壤土、粘土、砂土)下灌浆期小麦的根长、分生根数、干物质量等形态指标及旗叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、叶绿素相对含量等光合特性指标的差异。结果表明,随着Cr胁迫浓度的升高,小麦根长在粘土中呈逐渐变短的趋势,在壤土和砂土上则呈先升高后降低趋势,且根长达到最大值的Cr浓度为100 mg·kg-1;小麦分生根数在3种质地土壤上均呈逐渐减少趋势;Cr胁迫使不同器官的干物质量及干物质总重都有不同程度下降;旗叶的Pn在壤土上也随Cr浓度的升高逐渐降低,在粘土和砂土上则先升高后降低,且当Cr浓度分别为100和200 mg·kg-1时达到最大值;小麦旗叶Gs、Ci、Tr和叶绿素相对含量均呈先升高后降低趋势,且在壤土和粘土上达到最大值的Cr浓度均为100 mg·kg-1,在砂土上为200 mg·kg-1;旗叶WUE在粘土上呈先升高后降低趋势,砂土上则呈现升高趋势,壤土上波动不大。整体来说,Cr胁迫对小麦灌浆期各项光合指标起到了低促高抑或抑制作用,尤其当Cr浓度≥200 mg·kg-1时,Cr对小麦表现出明显的胁迫效应,导致根长降低,分生根数减少,旗叶Gs、Ci、Tr和叶绿素相对含量降低,各器官干物质量减少。此外,在3种质地土壤上,小麦灌浆期旗叶光合指标在Cr胁迫下不同程度下降,砂土的下降趋势比壤土和粘土明显。     

大豆光合指标日变化规律及其与产量关系研究

为探究大豆光合特性日变化规律及其与产量相关性,更好地预测和评价大豆产量并筛选高产高光效大豆品种,以4个生育期差异较小、产量差异较大的大豆品种临豆9号、潍豆9号、菏豆12号和齐黄34为材料,测定不同品种在开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期4个主要生育期的光合指标和叶绿素荧光参数变化规律及其与大豆产量的关系。结果表明:在开花期至成熟期,光合速率日变化呈单峰或双峰曲线,最高峰值出现在10∶00;高产品种齐黄34在鼓粒期和成熟期光合速率日均值显著高于其它品种;产量在结荚期和鼓粒期与Pn日均值、ΦPSⅡ日均值呈显著正相关,与Ci日均值呈显著负相关;鼓粒期和成熟期,Gs日均值与产量呈显著正相关,结果说明结荚期至成熟期,Pn、Gs、Ci、ΦPSⅡ日均值是高产、高光效品种鉴定评价的重要指标。     

玉米C_4光合酶基因导入对拟南芥光合特性及抗旱性的影响

为了解玉米C_4型光合酶基因对C3植物拟南芥光合特性的影响及其对干旱胁迫的响应,分别以过表达ZmPEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)、ZmPPDK(丙酮酸磷酸二激酶)和ZmNADP-ME(依赖于NADP的苹果酸酶)单个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PC、PK、ME),以及过表达PEPC+PPDK和PPDK+NADP-ME两个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PCK、PKM)为供试材料,在开花期停止浇水,并分别于干旱胁迫处理前1天、第5天、第10天和结束干旱胁迫复水处理5d时测定转基因拟南芥中目标基因的表达量、光合速率、水分利用效率和酶活性。结果表明,在正常生长条件下,PCK类型株系的PEPC酶活性、PPDK酶活性、净光合速率(Pn)以及水分利用效率(WUE)较野生型拟南芥分别高52%、20%、24%和55%,除PPDK酶活性外,PCK类型株系各指标测定值的增幅均高于其他转基因类型株系,综合表现最优。不同类型株系的上述测定指标总体表现为PCKPCPK、PKMME。干旱胁迫处理5d时,各类型株系中目标基因的表达量、光合酶活性、Pn和WUE均有所上升。干旱胁迫处理10d时,拟南芥受到严重损伤,上述指标的测定值均下降。复水5d时上述指标得到不同程度的恢复,不同类型转基因株系的各项测定指标在不同干旱胁迫处理中总体仍表现为PCK最优,PC次之。各转基因株系均优于受体非转基因拟南芥。     

土壤干旱胁迫对不同水稻品种叶片卷曲的影响

在人工控制土壤水分条件下,以13个具有不同耐旱性的栽培稻品种（组合）为供试材料,研究了在分蘖盛期土壤断水后随着干旱胁迫的加重叶片卷曲度（LRI）的动态变化及其与蒸腾、光合特性和叶片水分利用的关系。结果表明,不同品种的LRI明显增大的起始日期、明显增大期日均增量和最大值存在着显著差异,并依据叶片卷曲表现可将参试品种划分为敏感型（如中旱1号）、中间型（如旱稻8号）和钝感型（如巴西陆稻）三种类型。随着土壤断水后干旱胁迫的加重,LRI逐渐增大。LRI与气孔导度（SC）、蒸腾速率（TR）和净光合速率（Pn）的关系因品种类型而异;LRI每增加1级,中旱1号、旱稻8号和巴西陆稻的SC分别降低0.26、0.20和0.17 mm/s,TR分别降低0.86、0.66和0.49 mmol/(m2·s);Pn呈显著下降的叶片卷曲度中旱1号明显小于巴西陆稻。当叶片适度卷曲时,WUE随LRI值的增大而提高,中旱1号LRI的变化同时引起TR和Pn显著改变进而影响WUE,而旱稻8号和巴西陆稻LRI变化对WUE的影响主要系TR改变所致。     

野生大豆与栽培大豆杂交后代不同品种(系)的光合特性比较与聚类分析

为发现高光效亲本,以野生大豆及其与栽培大豆的杂交后代品种(系)为研究对象,研究其在田间条件下的光合特性,以评价杂交品系的育种潜力。所有试验材料于2017年同时种植于通辽市查金台牧场,小区种植,随机排列,土壤条件、环境条件和管理条件一致。在自然条件下测定15个材料的光合参数,并对其进行单因素方差分析、相关分析、主成分分析、聚类分析以及判别分析。结果表明,所有杂交后代及野生大豆光合参数都表现出显著差异。净光合速率与羧化效率、水分利用效率及蒸腾速率极显著正相关,与胞间CO2浓度和SPAD极显著负相关。筛选出5个划分光合能力的参数,分别为净光合效率(Pn)、羧化效率(CE)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)。以5个光合参数对野生大豆及其与栽培大豆杂交后代品种(品系)进行聚类分析,可将其分为3类,并建立3个判别能力高的判别模型。通过对光合特性的评价,选出10个光合特性较好品种(品系),包括600、9010、9004、0004、9006、0005、9002、9008、内农S002饲用大豆和9014,具有高净光合速率、低胞间CO2浓度、较高蒸腾速率、高羧化效率等特点。这些品种(品系)在产量及生物量表现也较好。     

旱地周年覆膜条件下冬小麦的光合特性

在周年覆膜条件下,以陇鉴339为材料,研究了周年地膜覆盖后冬小麦的光合速率(P n)变化,以了解周年覆膜对冬小麦光合作用的影响。结果表明,周年覆膜秋播冬小麦较露地冬小麦光合速率、叶片水分利用效率显著提高。冬小麦旗叶P n日变化呈现“单峰型”,覆膜的高峰值较露地增加3.917μm olCO2.m-2.-s 1,提高17.74%,且持续时间延长,整个P n日变化中覆膜较露地平均提高11.62%。各生育阶段覆膜冬小麦的P n始终维持在较高水平上。增施氮肥、提高氮磷比有利于提高冬小麦P n。     

不同品种茶树叶片功能性状及光合特性的比较

以18个茶树品种(系)为研究对象,测量了茶树叶片的叶面积、叶形指数、比叶面积、干物质含量、叶绿素a、叶绿素b及其比值、叶绿素总量、类胡萝卜素及光合特性,并分析了叶片功能性状和光合特性之间的相关性。结果表明,茶树叶片叶形指数、干物质含量、气孔导度的变异系数低于10%,其余11项指标的变异系数为15.08%~43.22%,表现出较高的多样性水平;比叶面积与干物质含量之间存在显著负相关,叶形指数和叶面积与其他叶片功能指标均无显著相关;干物质含量与光合色素之间存在显著相关,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素两两之间存在极显著相关性;净光合速率、气孔导度、蒸腾速率两两之间存在极显著正相关,且气孔导度与胞间CO_2浓度呈显著正相关,茶叶光合速率主要受气孔限制的影响;净光合速率与干物质含量之间存在显著正相关,净光合速率、蒸腾速率与光合色素含量之间存在显著或极显著正相关,说明光合色素含量高的品种具有更强的光合能力和干物质积累能力;气孔导度、水分利用效率与叶片功能性状之间相关性不显著。14号茶树品种比叶面积相对较低,同时具有较高的干物质含量、净光合速率和水分利用效率,属于抗旱性较强、光合速率和水分利用效率高的品种,可作为抗旱性强、高光效的茶树品种进一步选育和应用。     

沿海木麻黄套种条件下淡竹旱季光合水分生理特性

在秋冬旱季用Li-6400便携式光合仪测定木麻黄（Casuarina equisetifolia）林下套种的多年生淡竹（Phyllostachys glauca McClure）的光合特性和环境因子的日变化,并用回归分析研究光合特性对环境因子的响应。结果表明,在秋冬季,淡竹净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）曲线均呈“单峰型”,P_n无光合“午休”现象;水分利用效率（WUE）曲线呈“双峰型”。冬季淡竹P_n和WUE值高于秋季,T_r值低,在冬季表现出高光合、高WUE值、低蒸腾适应特征。淡竹冬季平均枝条水势（Ψ_w）（-8.094 MPa）高于秋季（-15.525 MPa）,变化幅度小,表现出较强的水分吸收和减少水分损失能力。淡竹光合性能与温度、水分和光照密切相关,淡竹秋冬季光合日变化和水分利用有差异,其中冬季光合水分生理特性优于秋季。     

斑皮柠檬桉不同种源光合特性比较分析

以斑皮柠檬桉10个种源的苗木为研究材料,测定分析其光响应曲线和特定光强的光合参数。结果表明:光饱和点最大的2个种源19694和20756达到1 700μmol.m-2.s-1,最小的是种源20883,光饱和点为1 333.33μmol.m-2.s-1。种源19666、19691和20883光补偿点最低,低于14.0μmol.m-2.s-1,利用弱光的能力最强;种源19664、19665和20787光补偿点超过40μmol.m-2.s-1,对弱光的利用能力相对较差,种源19691、19694和19666光饱和点较高,光补偿点较低,对光环境的适应范围较大。光强为1 500μmol.m-2.s-1时,10个种源的斑皮柠檬桉的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳和蒸腾速率的差异都达到显著水平;光合特征参数与种源地地理信息的相关关系均未到达显著水平;种源19694、19665和20756属于高净光合速率较高水分利用效率的类型,种源19691属于高净光合速率低水分利用效率的类型;种源19666和20883属于低净光合速率高水分利用效率的类型;相关分析表明,经度、纬度和海拔对斑皮柠檬桉的光合特征参数均未起到主导作用。通过比较分析不同种源斑皮柠檬桉的光合作用差异性,以便在造林时根据环境、地形、地貌选择合适的种源。     

土壤水分胁迫对槟榔幼苗光合特性的影响

以海南长蒂槟榔种为材料,采用盆栽试验,通过控制土壤含水量,研究不同水分胁迫对槟榔幼苗光合特性的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的加剧,槟榔幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gond)下降,胞间CO2浓度(Ci)升高,干旱降低槟榔的净光合作用,限制气体交换。槟榔幼苗的水分利用效率和土壤水分含量成负相关,即水分胁迫程度越深,叶片的水分利用效率越高。     

Photosynthetic response and nitrogen use efficiency of sugarcane under drought stress conditions with different nitrogen application levels

Drought stress which often occurs during early growth stage is one constraint in sugarcane production. In this study, the response of sugarcane to drought and nitrogen application for physiological and agronomical characteristics was investigated. Two water regimes (well-watered and drought stress from 60 to 120 day after transplanting) and four nitrogen levels (0, 4.4, 8.8 and 13.2 g pot^?1 equivalent to 0, 90, 180 and 270 kg ha^?1, respectively) were assigned in a Split-plot design with three replications. The results showed that photosynthetic responses to light intensity and intercellular CO₂ concentrations of sugarcane were different between fertilized and non-fertilized treatments. Photosynthetic rates of 180 and 270 N treatments, normally, were significantly higher than that of 90 N, but not significant at drought conditions. Photosynthetic rates of 0 N treatment were the lowest under both conditions. Higher nitrogen application supported higher photosynthetic rate, stomatal conductance, and chlorophyll content because of higher nitrogen concentration accumulated into the leaf. Drought significantly reduced the potential photosynthetic rate, stomatal conductance, SPAD, leaf area, and biomass production. Higher nitrogen applications with larger root system could support higher photosynthetic activities to accumulate more dry mass. Strong positive coefficient between photosynthetic and biomass nitrogen use efficiency and drought tolerance index may suggest that higher nitrogen use efficiency could help plants have higher ability to tolerate drought stress.