干旱胁迫下佛甲草生理生化变化的研究

为了解佛甲草对干旱环境的适应能力,研究了干旱胁迫下佛甲草组织中MDA,脯氨酸,叶绿素含量及SOD和POD活性的变化。研究结果表明,在轻度干旱胁迫下,植物组织中SOD和POD活性呈上升趋势;在严重干旱胁迫下SOD和POD活性有所下降。MDA含量整体呈上升趋势。干旱处理使叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势。脯氨酸含量呈现上升趋势,在严重干旱时,略有下降。     

Simultaneous measurements of quantum yield and CO2 uptake for the assessment of non-assimilative electron flow in tree leaves

Using attached and detached leaves ofAcer palmatum Thunb. andRhaphiolepsis umbellata Makino, pulse-modulated chlorophyll fluorescence and CO₂ exchange were measured. Quantum yield of photosynthesis was determined from the fluorescence parameter(Fm′−Fs)/Fm′, where (Fm′−Fs) was defined as the difference between steady state chlorophyll fluorescence (Fs) and maximum fluorescence (Fm′) elicited by a saturating light pulse. The rate of electron transport through photosystem II (total electron flow) was calculated from the product of quantum yield andA (PFD), whereA is the rate of absorbed photons as given by leaf absorptance, and PFD is the photon flux density at the leaf surface. The rate of electron transport dependant on CO₂ uptake (assimilative electron flow) was calculated from the gross photosynthetic rate in a leaf. The difference between the rates of total and assimilative electron transport was denoted as the rate of non-assimilative electron transport which depends on photorespiration and oxygen reduction. Available data provided quantitative information on the rate of non-assimilative electron flow in intact leaves. When leaf photosynthesis ofA. palmatum was measured under sunlight, the rates of total and assimilative electron transport were determined to be approximately 900 and 150 μmol equiv. e/mg Chl·h, respectively. The difference (750 μmol equiv. e/mg Chl·h) was attributed to the activity of non-assimilative electron flow. The ratio of total to assimilative electron flow was found to increase gradually with rising in irradiance. The results suggest that non-assimilative electron flow occurred at much higher rate than assimilative electron flow at high irradiance. Implications of the results are briefly discussed in relation to photosynthesis limitation in tree leaves.     

白杨派杂种无性系及其亲本光合和生长对盐胁迫的反应

以白杨派单交和双交杂种无性系1年生扦插苗为材料,分析不同盐胁迫条件下无性系的生长及光合系统的反应,并对无性系间的差异进行比较.研究表明:盐胁迫对叶片生长、苗高生长及苗木生物量积累均产生不同程度的影响.随着盐浓度升高,各项生长指标迅速下降,但下降的幅度不同,苗木生物量积累受影响最大.茎叶生长对盐胁迫的敏感性大于根系生长,从而导致根/(茎 叶)生物量随盐胁迫的发展而升高.盐胁迫下4个无性系的净光合速率(Pn)日变化基本上都呈单峰曲线,但随胁迫加强,Pn值迅速降低.盐胁迫下,叶位从幼到老,Pn表现为单峰型变化,中部功能叶Pn值最大,嫩叶和老叶较小,盐胁迫对无性系嫩叶Pn几乎无影响,却显著降低中部功能叶和老叶的Pn值,且随着胁迫时间延长,对叶片Pn的影响加强.盐胁迫降低各无性系的叶绿素含量,且使叶绿素荧光诱导动力学曲线发生明显变化,其参数qN(荧光非光化学猝灭系数)值随盐浓度增加而上升,而qp(荧光光化学猝灭系数)、Fv/Fo(PSⅡ潜在活性)值随盐浓度增加而下降.盐胁迫对双交杂种无性系B430影响最小,单交无性系毛新杨和亲本新疆杨次之,亲本毛白杨对盐胁迫反应最敏感.     

Effects of pre- and post-planting shading on growth of container Norway spruce seedlings

Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) is shade-tolerant and sensitive to high irradiance, summer frosts and winter desiccation, which can impair its reforestation success. In this study, artificial pre- and post-planting shading was examined to determine their effects on post-planting shoot and root growth as well as the vigor of one- and two-year-old Norway spruce seedlings. Three planting experiments were carried out on open nursery fields (Exp. 1, 2) and on a mounded forest clearcut in central Finland (Exp. 3). Before planting, the seedlings were stored over winter either in a freezer or on open fields under snow cover. For two weeks prior to planting, half of the seedlings were placed in the open and the other half under a horizontal shade netting (light transmittance 56 %) (Exp. 1, 2). All seedlings were planted with or without a vertical post-planting shade, which was located on the southern side. Post-planting shading enhanced shoot growth and reduced damage (better visual vigor and needle color and less pine-weevil damage) on Norway spruce seedlings for at least two years after planting (Exp. 2, 3). Those seedlings, that had been stored over winter in the open and kept in shade prior to planting seemed to benefit most from post-planting shading (Exp. 2). However, post-planting shading may give variable results, depending on the seedling quality and weather conditions after planting, and may even reduce shoot growth if no pre-planting shading is used (Exp. 1). Shoot growth may also be improved at the expense of root growth (Exp. 3). The costs of manufacturing and installing post-planting shades may limit their use in practice, for example, to selected regeneration sites where there is high risk of frost damage but where no alternative silvicultural procedure (shelterwood or nurse crop) has been used.     

生物质基光学材料研究进展

近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。     

切断匍匐茎对臭柏叶绿素荧光特性的影响

用荧光测定仪 (MINI-PAM)测定了切断匍匐茎对臭柏叶绿素荧光特性的影响。结果表明 :匍匐茎被切断前 (8月 15日 ) ,备切断处理的小枝与对照的PSⅡ实际光化学量子产量 (ΔF F′m)、表观光合电子传递速率 (ETR)及非光化学猝灭 (NPQ)值 ,除在 15 :0 0差异显著 (P <0 0 5 )外 ,其他时段差异不显著。切断匍匐茎处理第一天 (8月 16日 ) ,9:0 0和 18:0 0切断匍匐茎处理小枝的ΔF F′m 与对照间的差异显著 (P <0 0 5 ) ,9:0 0较对照平均低约 2 5 % ;ETR与对照间的差异虽不显著 ,但平均降幅达 13% ,午后差值减小 ;NPQ在 9:0 0和 12 :0 0与对照间的差异显著 (P<0 0 5 ) ,午前平均增幅高达 4 7% ,午后平均增幅减至 15 %。 8月 2 4日 ,切断匍匐茎处理小枝的ΔF F′m 与对照小枝之间差异显著率约为 33% (P <0 0 5 ) ,ETR的差异显著率约为 4 3% (P <0 0 5 ) ,NPQ的差异显著率约为 5 8% (P <0 0 5 )。 8月 2 4日切断匍匐茎处理样枝的气孔导度在 8:30仅为对照的 30 %左右 ,12 :0 0为 36 % ,12 :0 0后二者间的差距逐渐缩小 ,较对照平均约低 39%。 8月 19日切断匍匐茎处理样枝各部位的Fv Fm 值与对照间差异不显著 (P>0 0 5 ) ,表明不定根在消除切断匍匐茎所造成的不利干扰中发挥了明显的作用。     

遮阴对麦冬叶面积和叶绿素含量的影响

研究不同遮阴度对麦冬叶面积和叶绿素含量的影响。以邢台市区绿地的麦冬为研究对象,在全遮阴(25%～45%全光照)、半遮阴(60%～80%全光照)、不遮阴(全光照)3种不同遮阴度下,测定并分析麦冬叶面积的大小、叶绿素a和叶绿素b的含量以及叶绿素a/b的值。结果表明,随着遮阴程度的增加,麦冬的叶面积增大,叶绿素a和叶绿素b均增加,且叶绿素b的增加率大于叶绿素a,叶绿素a/b的值变小。这表明麦冬具有强的耐阴性,适合于室内摆设和遮阴处的园林配置。     

遮荫处理对铁尾矿基质臭柏实生苗快速叶绿素荧光特性的影响

【目的】通过比较分析铁尾矿基质下不同遮荫处理间臭柏实生苗叶片原初光化学反应的差异,揭示臭柏在不同光照条件下的光保护机制,从理论上解释其天然更新过程,为臭柏光胁迫的研究提供理论依据,也为臭柏在铁尾矿废弃地造林提供技术依据。【方法】以唐山迁安铁尾矿为基质,通过盆栽遮荫试验,利用快速叶绿荧光诱导动力学测定与 JIP-test数据分析方法,分别测定0,25%,50%,75%和90%5个遮荫处理下臭柏叶绿素8项荧光参数。【结果】1)全光照条件下Fo 增大,Fm 减小,而叶片光合系统量子产额和能量分配比率(φPo,Ψo和φEo)、单位面积光合机构的比活性参数(Fm,ETo/CSm和 TRo/CSm)和单位面积内反应中心的数量(RC/CSm)均最小,且各个遮荫处理组间差异均达到显著(P＜0.05)或极显著水平(P＜0.01),表明全光照条件下臭柏实生苗反应中心失活,受到光抑制,而全光照下快速叶绿素荧光诱导动力学曲线中 K 点与 J 点明显高于其他遮荫处理,而且光抑制对臭柏叶片PSⅡ的供体侧(OEC)有伤害,造成PSⅡ受体侧(Q －A )的大量积累,阻碍电子传递链向Q －A 下游传递。2)全光照条件下叶片热耗散的量子比率(φDo )和单位面积光合机构的比活性参数( DIo/CSm )均最大,且与其他遮荫处理组间差异也均达到显著(P＜0.05)或极显著水平(P＜0.01),表明全光照条件下臭柏在遭受光抑制后,通过增加天线色素的热耗散,增加非辐射能量耗散等一系列机制来保护光合机构免受过量光能的危害。3)随着遮荫率增加,φPo ,Ψo和φEo,Fm(ABS/CSm),ETo/CSm和TRo/CSm,RC/CSm随之上升,而φDo和Fo(ABS/CSo),DIo/CSm随之下降,90%遮荫处理表现出明显的光捕捉特征,50%遮荫处理 Fm ,PIABS的平均值最大,说明该遮荫条件下臭柏叶片光抑制最小,光合能力最强,其他参数在不同遮荫处理组间无明显差异( P＜0.05)。【结论】臭柏幼苗若无遮荫措施,受到光胁迫,而其通过增加非辐射能量耗散途径达到光抑制防御的机制。因此臭柏天然更新从乌柳灌丛下开始,逐渐脱离乌柳灌丛的保护,完全暴露在全光照条件下,进而实现自身的不断生长、壮大,但在废弃地上植苗造林初期尚需采取一定的遮荫措施,以提高造林成活率。     

荒漠植物白刺对模拟增雨的光合响应机制

【目的】研究不同增雨条件下白刺叶片的光合作用和叶绿素荧光特性,从光合生理角度探讨白刺对增雨的响应机制。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象,设置不同的增雨梯度(增加年均降水量的0,25%,50%,75%和100%),对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨,利用 Li－6400xt便携式光合测定系统分析仪(USA,LI-COR)测定不同增雨条件下白刺叶片净光合速率(Pn)日动态变化、光响应曲线、CO2响应曲线以及叶绿素荧光参数,并根据 Pn 日变化曲线和响应曲线计算叶片日光合总量(∑Pn )以及各光合生理参数。【结果】1)75%和100%增雨对日均 Pn 和∑Pn 影响显著,日均 Pn 比 CK分别高32.74%和37.64%,∑Pn 比 CK 分别高32.01%和38.43%,说明增雨使白刺光合能力增强,日光合产物的积累增加。2)增雨使白刺表观量子效率( AQY)和光饱和点( LSP)升高,25%,50%,75%和100%增雨的 AQY 比 CK 分别高17.24%,31.03%,37.93%和24.14%,LSP比 CK分别高14.6%,6.0%,3.0%,26.1%,说明白刺叶片利用弱光的能力增强,对强光的利用范围增加,光能转化效率提高,有利于光合作用的高效进行。3)随着增雨量的增加,羧化效率(CE)呈现出逐渐增加的趋势,其中,100%增雨的 CE比 CK高5.73%;增雨使 CO2饱和点( CSP)升高,50%,75%和100%增雨的 CSP 显著高于 CK,分别比 CK高23.67%,28.35%和29.13%,说明白刺叶片 RuBP羧化酶和光合碳循环酶的活性增强,对高CO2浓度的利用范围增加。4)增雨使白刺叶片的原初光化学量子效率( Fv/Fm )、实际光化学量子效率(ФPSⅡ)、电子传递速率( ETR)和光化学猝灭系数( qP )提高,说明增雨有利于白刺叶片PSⅡ反应中心活性增强、开放比例提高,有利于叶片把所捕获的光能转化为生物化学能,并将更多的光能用于推动光合电子传递。【结论】白刺能够调节光合机构的功能、改变自身生理特性、增强对环境资源的利用能力来适应增雨的变化。     

5个油茶优良无性系光合及叶片解剖特征比较分析

为给进一步筛选高光效、优良的油茶无性系提供参考依据,选择5个油茶优良无性系(‘湘林’系列XL210、XL82、XL190、XL81、XL14)9年生植株,于2013年7月观测了其光合参数及叶片解剖特征。结果表明:净光合速率(Pn)的日变化曲线,XL14呈"单峰型",其他无性系均为"双峰型",不同无性系峰值出现的时间及峰值大小不完全相同,各无性系的Pn日均值从大到小依次为XL14XL81XL82XL210XL190,各无性系的单位面积产油量均值都随Pn值的增大而增大,Pn与叶绿素a、叶绿素(a+b)和叶绿素a/b之间均存在显著的正相关关系;5个无性系的叶片解剖特征值之间差异明显,栅栏组织/叶片厚度、栅栏组织/海绵组织的比值与Pn及单位面积产油量间均呈显著正相关。