连作对烤烟生长特性和光合能力的影响

研究了连作2年和连作5年对烤烟(Nicotiana tabacum)的生长及叶片的光合特性的影响。结果表明,连作2年对烤烟的生长和光合影响不大,而连作5年却明显限制了烤烟叶片的生长,减弱了叶片的光合能力。连作5年显著降低了烤烟叶片的叶绿素含量,烤烟叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)下降,但胞间CO2浓度(Ci)却变化不大,同时连作5年的烤烟叶片的表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、光饱和时最大光合速率(Pmax)、羧化效率(CE)、CO2饱和点(CSP)和CO2饱和时最大光合速率(Jmax)均比正茬低,而光补偿点(LCP)和CO2补偿点(CCP)却增加。因此,连作明显降低了烤烟叶片对光强和CO2的利用能力,说明连作5年引起烤烟叶片光合作用减弱不仅仅是由气孔因素引起的,连作还限制了叶肉细胞对CO2的利用能力。     

盐和淹水双重胁迫对3种丁香幼苗叶片叶绿素荧光特性的影响

以紫丁香(Syringa-oblata)、暴马丁香(Syringa amurensis)、小叶丁香(Syringa microphylla)为试验材料,利用叶绿素荧光分析仪研究了NaCl和淹水双重胁迫对3种丁香幼苗叶片叶绿素荧光特性以及对细胞膜伤害程度的影响,结果表明:在NaCl和淹水双重胁迫下,随着胁迫时间的延长和胁迫深度的增加,各处理丁香幼苗叶片的最大荧光(Fm)、PSⅡ光系统活性(F(v)/Fo)和最大光化学效率(F(v)/Fm)、电子传递速率(ET.R)和PSⅡ光化学淬灭系数(qp)逐渐下降,初始荧光(Fo)、丙二醛质量分数呈上升趋势,细胞膜透性逐渐增大,PSⅡ非光化学淬灭系数(qN)先上升后下降,丁香幼苗叶片的光合机构受到了破坏,并且伤害了叶片的膜系统.3种丁香对盐渍和淹水双重胁迫的耐受能力表现为暴马丁香＞小叶丁香＞紫丁香.     

转2-Cys Prx基因烟草抗氧化酶和PSII电子传递对盐和光胁迫的响应

以转2-Cys Peroxiredoxins (2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草和对照的SOD活性皆增加,APX活性变化不大,H₂O₂含量稍有升高;强光(1000 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草SOD活性增强,APX活性下降,H₂O₂含量增加缓慢,而对照的H₂O₂含量迅速升高,转基因烟草叶片的PSII电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Ф_PSII)均高于对照,而且PSII电子受体侧的受抑制程度明显低于对照。结果暗示在强光和盐胁迫使APX活性降低的情况下,2-Cys Prx可有效清除细胞中过量H₂O₂,增强光合电子传递链的稳定性,特别是PSII电子受体侧的电子传递,有效减轻盐和高光胁迫引起的PSII光抑制。     

干旱及复水对桑树叶片光合能力的影响

为研究干旱及旱后复水对桑树叶片光合能力的影响,揭示其对干旱的适应性及复水后的修复机制,以秋雨桑(Morus alba‘Qiuyu')为试验材料,采用盆栽控水法探究了桑树叶片生长及光合荧光特性。结果表明:土壤含水量为26.7%时,叶片含水量显著降低,萎蔫下垂,卷曲度、叶基角增大;桑树叶片的净光合速率、蒸腾速率以及气孔导度等主要光合气体交换参数近于0,而胞间CO_2浓度和气孔限制值升高。初始荧光、过剩光能、失活PSⅡ反应中心的热耗散量子产额、维持类囊体膜两侧质子梯度和叶黄素循环的比例、荧光量子产额和热耗散的量子产额值均升高,而最大荧光、电子传递效率和吸收光能用于光化学反应量子产额下降;复水后,叶片长势指标、主要光合气体交换参数和荧光参数值迅速恢复。这表明干旱下桑树叶片净光合速率由气孔和非气孔因素共同限制,PSⅡ反应中心部分失活,叶片通过增加叶黄素循环,荧光量子产额和热耗散来消耗过剩光能。且复水后,桑树叶片光合机构具有完善的调节修复机制,可在较短的时间内修复干旱胁迫引起的损伤。     

转2–Cys Prx基因烟草F1幼苗叶片光系统Ⅱ 光化学活性对干旱胁迫的响应

以转2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析了干旱胁迫下转基因烟草的光化学活性。结果表明:干旱胁迫下,转2–Cys Prx基因烟草叶片OJIP曲线上K点和J点的相对荧光强度增加量明显低于非转基因烟草,而2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)明显高于非转基因烟草;增强2–Cys Prx基因的相对表达,增加了干旱胁迫下烟草叶片PSⅡ电子供体侧OEC的电荷分离能力和受体侧QA向QB的电子传递能力;转2–Cys Prx基因烟草叶片在干旱胁迫下,吸收光能用于QA–以后的电子传递的能量比例(φEo)明显大于非转基因烟草,而非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)。2–Cys Prx基因的表达可以提高烟草幼苗叶片的光化学活性,并改变光能的分配来增强其抗旱能力。     

风箱果和紫叶风箱果叶片光系统Ⅱ功能对秋季低温的响应

以风箱果(Physocarpus amurensis Maxim)和紫叶风箱果(Physocarpus opulifolius"Diabolo")为材料,利用快速叶绿素荧光动力学技术研究了两种植物叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)特点对北方秋季自然低温胁迫的响应。结果表明:在正常温度时,风箱果和紫叶风箱果叶片的叶绿素荧光参数均无显著差异;在秋季低温胁迫时,风箱果叶片的快速叶绿素荧光诱导动力学(OJIP)曲线变化幅度明显大于紫叶风箱果,其PSⅡ反应中心光化学活性对低温胁迫更为敏感,风箱果叶片J点和K点相对可变荧光强度(VJ和VK)增加幅度明显大于紫叶风箱果,风箱果叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC)活性和受体侧电子由初级电子受体(QA)向次级电子受体(QB)的传递过程更易受到低温的抑制。紫叶风箱果叶片超氧阴离子(O-2)产生速率和H2O2质量摩尔浓度,在秋季低温胁迫时的增加幅度明显小于风箱果,L点的相对可变荧光强度(VL)增加幅度也明显小于风箱果,活性氧导致风箱果叶片类囊体膜的损伤程度大于紫叶风箱果。在秋季低温胁迫时,紫叶风箱果光合机构的伤害程度明显低于风箱果;在高寒区秋季,紫叶风箱果比风箱果更具有抗寒性。     

水氮互作下烤烟幼苗叶片的PSⅡ功能研究

为明确烤烟幼苗假植期的水氮需求规律,利用人工控水的方法,研究在土壤相对含水率分别为25%、50%和75%,施用氮肥(尿素)分别为0、0.36和0.72 g/kg条件下,水氮互作对烤烟幼苗叶片的叶绿素荧光参数的影响。结果表明:随着土壤相对含水率的增加,烤烟幼苗叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学活性(Fv/Fo)、PSⅡ反应中心光能捕获效率(Fv′/Fm′)、实际光化学效率(ФPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)呈先增加后降低的趋势,而非光化学淬灭系数(qN)则呈降低趋势;当土壤相对含水率50%时,烤烟幼苗叶片的PSⅡ反应中心光化学活性最优;不同水分处理下增施氮肥,提高了烤烟幼苗叶片的Fv/Fm、Fv/Fo、Fv′/Fm′、ФPSⅡ和qP,特别当土壤相对含水率50%时,施用0.36 g/kg氮素的PSⅡ反应中心光化学活性最优。灰色关系分析结果表明,土壤相对含水率对叶绿素荧光参数的影响明显大于施氮量。聚类分析结果表明:土壤相对含水率50%和施氮量0.36 g/kg为最优处理,与其最为接近的处理为土壤相对含水率50%和施氮量0.72 g/kg,即土壤相对含水率维持在50%左右,适量施用氮肥可以有效提高烤烟幼苗叶片的PSⅡ功能,但随着施氮量的增加,这种促进作用逐渐降低。假植期烤烟幼苗维持最佳PSⅡ功能的水氮管理模式为土壤相对含水率维持在50%左右,施氮量维持在0.36~0.72 g/kg。     

干旱对桑树叶片光系统Ⅱ活性的影响

栽植桑树既有防风固沙的生态价值,又具有增加农民收入的多种经济效益。随着国家“东桑西移,南蚕北移”工程的实施,栽桑业逐渐由湿润区域向干旱地区转移。干旱胁迫对于桑树光系统Ⅱ（PSⅡ）活性影响的生理机制尚不明确,该研究利用快速叶绿素荧光技术,研究干旱胁迫对桑树叶片PSⅡ活性的影响。结果表明：干旱胁迫导致叶片光系统Ⅱ活性受到明显的抑制,桑树叶片光反应中心潜在活性（Fv/Fo）和以光吸收为基础的光合性能指数（PIABS）均显著低于对照,但干旱协迫对桑树叶片最大光化学效率（Fv/Fm）的影响不显著。干旱处理的桑树叶片PSⅡ电子受体侧的电子由QA向QB传递受阻,同时PQ库和QB的电子接受能力下降,进而增加了Q-A的积累量;同时PSⅡ电子供体侧放氧复合体（OEC）的活性下降,导致PSⅡ活性受到抑制。由此可知,重度干旱抑制桑树PSⅡ光化学活性的生理机制可能是降低PSⅡ受体侧电子传递能力,同时桑树叶片OEC活性也受到伤害。     

不同氮素形态配比对饲料桑幼苗叶片叶绿素荧光特性和能量分配的影响

为研究饲料桑‘青龙’幼苗叶片光合电子传递和分配对NH₄⁺-N和NO₃^--N不同形态氮配比的响应,以不同氮素形态配比为处理手段,通过测定饲料桑‘青龙’幼苗叶片的净光合速率响应曲线、以及荧光参数来测算光合电子传递速率和分配去向。结果表明,正常大气CO₂浓度[380 μmol/(m²·s)]处理下,饲料桑‘青龙’幼苗叶片较多的激发能以热量的形式耗散,n(NH₄⁺-N):n(NO₃^--N)为75:25至50:50时可使更多的激发能向光化学反应方向的分配,降低光合能量的热耗散速率,NO₃^--N浓度增加使激发能以热量的形式耗散增加;n(NH₄⁺-N):n(NO₃^--N)为100:0时饲料桑‘青龙’幼苗叶片参与光呼吸的非环式电子流速率(J₀)最高,随着n(NH₄⁺-N):n(NO₃^--N)为75:25时饲料桑‘青龙’幼苗叶片参与碳同化的非环式电子流速率J_c也升至最高。n(NH₄⁺-N):n(NO₃^--N)为50:50时激发能分配不平衡性系数(β/α-1)下降至最低,激发能分配系数达到平衡。荧光量子产额和热耗散的量子产额(Ф_f,D) n(NH₄⁺-N):n(NO₃^--N)为50:50至25:75范围时用于光化学反应的量子产额(Ф_PSⅡ)所占比例最高,依赖于类囊体膜两侧质子梯度和叶黄素循环的量子产额(Ф_NPQ)所占比例最低。该结果为探讨饲料桑‘青龙’幼苗光合作用电子流流向和激发能分配对不同氮素形态配比的响应规律,为饲料桑栽培中进行合理的苗期氮肥实施提供基础数据。     

立德树人视域下农林专业植物生理学课程思政的实施策略

根据涉农高校要认真落实立德树人根本任务，培养“一懂两爱”新型农林人才，以及结合专业特点推进课程思政建设的指导精神，本文以农林专业核心课程植物生理学为例，探讨提出农林专业的课程思政要以培养专业认同感、生态文明使命感、科学创新精神和学以致用的实践精神为着力点。深入挖掘思政元素，采取线下教学、线上教学和实验教学多种途径，找准切入点和兴趣点，通过案例显性引导、理论隐性融入等方法，将思政元素有效融入专业课程，并建立教师与学生双主体、过程性与终结性、定性与定量多元化评价体系反馈课程思政效果。实践结果表明上述策略显著促进了具“农志”、识“农趣”、有“农技”的农林专业人才的培养。