两种光照下低海拔引种云锦杜鹃的光合作用日变化

以移栽的野生云锦杜鹃Rhododendron fortunei为材料,使用LI-6400便携式光合作用仪,分析10%光照和全光照下低海拔区域引种云锦杜鹃的光合日变化,结果显示10%光照下生长的云锦杜鹃蒸腾速率低于全光照下生长的云锦杜鹃,而水分利用效率高于全光照下云锦杜鹃的60.17%。两种光照下的云锦杜鹃净光合速率和蒸腾速率日变化呈现"单峰"型。全光照下净光合速率下降是非气孔限制引起的,而10%光照下则为气孔限制引起。研究说明种植在低海拔环境的云锦杜鹃喜光的特性并不因为温度高而改变,但夏季遮荫措施还是有必要的。     

SiO2纳米颗粒对杉木幼苗生长发育的影响

【目的】近年来,硅对于的植物影响受到人们广泛关注,人们试图将硅确定为植物生长发育的的“必要元素”。因此如何提高植物对硅的吸收利用来增加植物的农艺性状和产量,是当前农业和林业研究的一个重要课题。【方法】以黄枝杉Cunninghamia lanceolata和罗田垂枝杉C.lanceolata var.luotian为材料,采用盆栽的方式,研究施加不同浓度的纳米SiO2颗粒(0、1、2、4 g/盆)对杉木幼苗光合参数、叶绿素荧光、叶片厚度、氮磷钾含量及其分配、生物量累积的影响。【结果】本研究结果显示,SiO2纳米颗粒对杉木根系的生长发育有很大的促进作用,使之能更好的吸收养分,加强了氮磷钾含量的累积。且叶片的厚度也有所增加,在较低的浓度下,气孔导度、光合作用机制、以及光合作用效率增加;地上的生物量也随着施入SiO2纳米颗粒浓度的增加而增加。【结论】我们的实验表明,SiO2纳米颗粒通过促进根系发育加强对营养的吸收和提升叶片厚度,以及提高净光合速率和气孔导度来提高植物的生长机理,进而增加植物的生物量来提升产量。鉴于其对植物生长发育及产量的多种积极影响,硅纳米材料将会为农林植物增产有重要的影响和广阔的前景。     

不同颜色薄膜覆盖对越橘光合特性的影响

以越橘品种"双丰"为试验材料,采用拱棚覆膜方式,设置白膜、绿膜、红膜、黄膜、蓝膜5个处理,研究不同颜色薄膜覆盖下越橘叶片叶绿素含量、光合日变化和光响应变化差异。结果表明,绿膜覆盖下越橘叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量显著提高,蓝膜覆盖下叶绿素a和叶绿素a+b含量显著提高,不同颜色薄膜覆盖下越橘叶片中叶绿素a/b值无显著差异。不同颜色薄膜处理下越橘叶片净光合速率(Pn)日变化曲线均为"双峰型",最高峰值均出现在8:00,Pn数值排序为蓝膜白膜红膜黄膜绿膜,不同颜色薄膜处理下越橘叶片均在11:00出现光合午休现象。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)总体变化趋势与Pn类似,而胞间CO_2浓度(Ci)则呈"W型"曲线。通过拟合光响应曲线可知,不同处理下越橘叶片光补偿点(LCP)均降低,其中红膜和绿膜降低幅度较大。蓝膜下光饱和点(LSP)增加,且最大净光合速率(Pn_(max))最高。结果表明,蓝膜覆盖促进越橘光合作用,生产中可通过覆盖蓝色薄膜或者补充蓝光方式使越橘光合效率最大化。红膜、黄膜和绿膜对光合作用有抑制作用,但红膜和绿膜有助于增强越橘对弱光的适应能力。     

豆-禾混播草地中紫花苜蓿比例对其固氮效率的影响及潜在生理机制

【目的】 通过研究豆草比例对紫花苜蓿-羊草混播草地豆科植物生物固氮的影响及其生理生态机制,深化对混播群落结构和生物固氮功能关系的理解,辅助豆-禾混播草地的科学建植和管理,提高混播草地生物固氮和土壤肥力,提升草地资源生产和生态保障能力。【方法】 2017年5月,利用紫花苜蓿和羊草为试验材料,采取随机区组设计,于中国科学院长岭草地农牧生态研究站内建植不同豆草比例（紫花苜蓿占比为25%、50%、75%、100%）的紫花苜蓿-羊草混播草地,4次重复。建植一年后,通过样方取样法调查混播草地群落结构变化,测定紫花苜蓿叶片、枝条和根系生长发育、光合和水分等生理代谢特征,在测定根系结瘤特征基础上,采取¹⁵N同位素自然丰度法评估紫花苜蓿固氮效率,结合土壤水分动态监测,分析豆草比例对紫花苜蓿生物固氮的影响及其生理生态机制。【结果】 （1）混播草地建植一年后,对应25%、50%、75% 和100%设计的豆草混播比例,混播草地实际紫花苜蓿占比分别为11%、27%、53%和100%。（2）对比25%、75%和100%的初始豆草种植比例,50%的初始豆草比例下,生长季平均土壤水分含量分别增加了21.4%、36.4%和51.7%。（3）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿植株有更大的枝条和根系生物量、叶片数量、叶片面积、叶片厚度和叶片生物量,上述指标最小值出现在100%的豆草播种比例。（4）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿具有最大的光合速率,枝条和根系中淀粉含量最高,但枝条和根系中可溶性糖含量最低。（5）50%的初始豆草混播比例下,紫花苜蓿根瘤发育更完善,其生物固氮率较25%、75%和100%的豆草混播比例分别提高了13.5%、44.6%和79.2%。回归分析表明,随豆草比例变化,紫花苜蓿生物固氮效率与土壤含水量呈正相关。【结论】 紫花苜蓿-羊草混播草地中,紫花苜蓿生物固氮能力与豆草比例间存在非直线型变化关系。当初始豆草种植比例为50%时,紫花苜蓿生物固氮率最大。豆草比例驱动土壤水分变化,进而通过调控叶片发育和光合等途径改变了紫花苜蓿植株和根瘤发育,是其影响生物固氮的潜在机制。     

强闪光抑制棉花叶片光系统Ⅱ活性和热耗散

除持续强光导致光合作用效率降低外,强闪光也能够影响光合功能,但规律和机制尚不清楚。为研究强闪光对喜光植物棉花叶片光合功能的影响,选用陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早45号为材料,于强闪光处理(20,000μmol m–2 s–1, 300 ms,间隔10 s,处理时间持续30 min)前后分别测定叶绿素荧光、P700和气体交换。结果表明,强闪光处理后不仅有活性的PSI (光系统I)反应中心含量下降,同时PSⅡ (光系统Ⅱ)电子传递活性也受到限制。与对照相比,强闪光处理后PSI的ΦND (PSI供体侧限制引起的非光化学量子产量)下降,ΦNA (PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量)增加,暗示强闪光能够抑制PSI受体侧电子传递活性。强闪光处理不仅使PSⅡ的实际量子产量明显下降,而且非光化学猝灭和ΦNPQ (PSⅡ调节性能量耗散的量子产量)也降低;但是,ΦNO (PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量)明显增加,表明强闪光导致热耗散降低和PSⅡ失活。此外,强闪光处理后光合速率和气孔导度均降低,但细胞间隙CO2浓度增加,证明强闪光处理后同化能力的降低不是气孔限制导致的。因此,本研究认为强闪光处理不仅抑制PSI活性,而且导致PSⅡ失活和可调节性热耗散下降;光合电子传递活性的下降可能是强闪光下光合速率降低的重要原因。     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。     

干旱胁迫对不同品种大花萱草光合特性的影响

对大花萱草(Hemerocallis hybridus)进行干旱胁迫处理,利用LI-6400XT型便携式光合仪测定了其叶片的光合特性。结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,9个品种的大花萱草的蒸腾速率和气孔导度总体上均呈现先上升后下降的趋势,而叶片的总叶绿素含量和净光合速率总体上随着干旱胁迫时间的延长而下降。综合叶绿素含量和净光合下降程度,9个品种大花萱草的抗旱能力表现为:‘世界’‘西罗亚恩典’‘静脉’‘白珍珠’‘花边桌巾’‘冰淇淋’‘迷你斯特拉’‘余烬’‘罗斯维塔’。该研究结果对大花萱草的良种选育具有一定的指导意义。     

Impact of soil water content on maize responses to the plant growth-promoting rhizobacterium Azospirillum lipoferum CRT1

Members of the bacterial genus Azospirillum are root-associated bacteria that increase yield in cereals by promoting growth and alleviating drought stress. How plants integrate the many bacterium-derived growth-promoting stimuli with other environmental factors to generate a coordinated response remains unresolved. Using a commercial Azospirillum strain, A. lipoferum CRT1 and two host maize cultivars, it was observed that bacterization reduced the drought-induced increase in lateral root growth and enhanced the flood-induced increase in lateral root growth in the more drought- and flood-sensitive cultivar. In the other one, A. lipoferum CRT1 only elicited a moderate root growth response under low soil water potential. The photosynthetic potential and activity were increased in the earlier cultivar and decreased in the later one, irrespective of the soil water content. No impact of the bacterium was seen on the growth of the leaves of both cultivars under both stresses until the third leaf stage, therefore suggesting that it is a consequence of multiple primary adaptations to biotic and abiotic stresses. It is suggested that host–bacteria recognition leads to a stress-specific modulation of the root response and a differential stress-independent effect on photosynthesis. This is the first report of the impact of Azospirillum under flood conditions.     

LED补光组合对大棚越橘生长发育的影响

以2年生南高丛越橘‘Emerald’为材料，以大棚内自然光作为对照，研究LED光源的红蓝光（3︰1和6︰1）、紫外光（UVA）对植株长势、叶片光合作用、碳氮代谢、开花基因表达及开花率、果实品质的影响。结果表明：红蓝光组合处理下‘Emerald’的植株营养生长较旺盛，株高、1年生枝条长度和粗度显著高于对照。此外，红蓝光（6︰1）处理下叶片的叶绿素相对含量、比叶重和净光合速率均显著提高。红蓝光组合也可诱导植株开花，开花基因FT表达量和开花率明显高于对照。紫外光下叶片的氮含量、开花率及FT基因表达量显著高于对照。不同光质组合补光对‘Emerald’的果实品质有显著影响，红蓝光（3︰1）处理下果实的质量、横纵径、可溶性固形物、可溶性糖、花青素含量和糖酸比均高于对照。总之，不同光质补光会促进越橘‘Emerald’的生长发育，红蓝光6︰1组合对促进营养生长作用相对较大，红蓝光3︰1组合对提高果实品质效果较好。紫外光虽能改变植株形态和促进开花，但果实品质提高效果较红蓝光处理稍弱。     

杂交水稻光合和荧光特性对高CO2浓度的动态响应

为探究大气二氧化碳 (CO₂) 浓度增高对杂交水稻光合和荧光特性的动态影响,利用开放式空气中CO₂浓度增高(FACE)系统,研究高CO₂浓度对大田水稻不同生育期叶片光合和荧光参数的动态影响及其种间差异。以高产杂交组合甬优2640和Y两优2号为试验材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度2个水平,测定2个品种气体交换和荧光参数。结果表明,大气CO₂浓度升高使2个品种平均叶片净光合速率(Pn)在移栽后30、59、76、91和108 d分别增加25%、16%、25%、18%和8%,除移栽后108 d外,均达极显著水平(P<0.01);甬优2640移栽后76和91 d叶片Pn对CO₂的响应明显大于Y两优2号。除灌浆末期外,CO₂浓度升高使2个品种叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,且Y两优2号的降幅多大于甬优2640。CO₂熏蒸下叶片气孔部分关闭,但叶片胞间与周围空气中CO₂浓度之比无显著变化,甚至明显增加。大气CO₂浓度升高使2个品种灌浆末期PSⅡ最大光化学量子产量均下降4%,但对其他各期均无显著影响;除灌浆末期外,CO₂浓度升高使PSⅡ实际光量子产量和光化学猝灭均显著增加。两杂交组合叶片光合参数对高CO₂浓度的动态响应多存在种间差异,但荧光参数的响应品种间差异较小。本研究结果为增强气候假定情景下水稻响应的预测能力并制订应对策略提供了依据。