低温寡照条件下黄瓜叶片光合作用减弱的机理分析

以黄瓜品种‘津优101’（Jinyou101）为试材,于2020−2021年在南京信息工程大学利用人工气候箱开展低温寡照双因素环境控制试验。昼/夜温设置13℃/3℃、16℃/6℃、19℃/9℃、22℃/12℃共4个水平,光合有效辐射（PAR）设置200和400μmol·m−2·s−1两个水平,各处理均分别持续3、6、9、12d,以28℃/18℃和800μmol·m−2·s−1的光温设置为对照（CK）。测定不同处理下幼苗期黄瓜叶片的叶绿体色素含量、光合参数和快速叶绿素荧光诱导动力学参数,以探究低温寡照条件下黄瓜幼苗叶片光合作用减弱的机理。结果表明：（1）不同处理下黄瓜叶片的各叶绿体色素含量均随温度和PAR降低而降低,随处理时间延长而降低。（2）不同处理下叶片最大光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）均随胁迫程度和时间的增加呈降低趋势,光补偿点（LCP）随胁迫程度和时间的增加呈上升趋势,说明低温寡照胁迫程度越深、胁迫时间越长,黄瓜叶片光合作用越弱。（3）随着胁迫程度加深和时间延长,黄瓜叶片快速荧光诱导动力学曲线（OJIP曲线）的JIP相逐渐下降;能量分配比率参数（φPo、ψEo和φEo）均逐渐减小;单位活性反应中心所吸收（ABS/RC）和捕获（TRo/RC）的光能逐渐增加,但用于电子传递的光能（ETo/RC）仍逐渐减少。本研究证实,低温寡照处理使黄瓜叶片气孔导度下降,气体交换受阻;天线色素含量降低,叶片吸收和捕获的光能减少;PSII性能降低,用于光化学反应的能量减少,因而叶片光合作用减弱。     

苗期低温胁迫对“红颜”草莓叶绿素含量及冠层高光谱的影响

2020年9月−2021年1月以“红颜”（Fragaria×ananassa Duch “Benihope”）草莓为试材，在南京信息工程大学开展低温环境控制试验。设置21℃（日最高气温）/11℃（日最低气温）、18℃/8℃、15℃/5℃和12℃/2℃共4个低温处理，持续时间设置3d、6d、9d、12d共4个水平，以25℃/15℃为对照（CK）。测定草莓叶片叶绿素含量以及冠层高光谱反射率，研究低温胁迫对草莓叶绿素含量及冠层反射光谱的影响，筛选出叶绿素含量估算模型的敏感波段与特征参数。结果表明：（1）同一低温条件下，草莓叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素(a+b)等参数随着胁迫天数的延长而减少；同一胁迫天数下，温度越低其含量越低，即低温胁迫程度越大叶绿素含量下降幅度也越大。（2）不同温度同一胁迫天数处理草莓苗期冠层光谱反射率变化规律大致相同。在可见光区域草莓冠层反射光谱曲线均存在绿峰和红谷，在近红外反射平台随着温度降低，光谱反射率数值逐渐增大，即反射平台逐渐增高。（3）草莓冠层一阶微分光谱曲线变化较剧烈，有明显波峰和波谷，在红边范围内偶有双峰现象。随着低温胁迫程度的加深，一阶微分光谱最高峰的值越高，草莓冠层光谱的近红外反射率升高，红边位置蓝移，之后该峰值逐渐降低，红边位置红移。（4）草莓叶绿素(a+b)含量与冠层原始光谱反射率的相关系数均呈负相关，与原始光谱的近红外波段反射率的相关性明显高于可见光波段。叶绿素(a+b)含量与原始光谱反射率相关性较好，均达到显著水平，其中737nm波段相关系数达到最大，因此可以用其作为敏感波段对叶绿素含量进行预测。叶绿素(a+b)含量与植被指数中的DVI、MSAVI、PVI、RDVI、SAVI和TSAVI的相关性达极显著水平，可以选其作为特征参数对叶绿素含量进行预测。     

寡照条件下补光频率对番茄幼苗叶片光合特性的影响

以番茄“粉冠”为试材，于2019年12月−2020年4月在南京信息工程大学试验温室内开展控制试验。设计持续补光300min为对照（CK），每日补光两次每次150min、间隔120min为处理1（L1）；每日补光3次每次100min、间隔两次每次60min为处理2（L2）；每日补光4次每次75min、间隔3次每次40min为处理3（L3）；每日补光5次每次60min、间隔4次每次30min为处理4（L4），光通量密度为600μmol·m⁻²·s ⁻¹，测定不同间隔频率的补光下番茄幼苗叶片叶绿素含量、光合参数、快速荧光诱导动力学参数和光谱特征。结果表明：（1）补光间隔频率的增加可以促进番茄幼苗叶片部分色素的合成，处理36d时，L4处理的叶绿素a比CK高出16.3%，类胡萝卜素含量比CK多出19.6%。（2）间歇补光下的番茄叶片3个红边参数λ_red、S_red和D_red随间隔频率的增加呈现出典型的“红移”现象，但在补光初期（9d），叶片叶绿素变化与光谱规律有所差异。（3）长时间（36d）间歇补光下的番茄幼苗叶片光饱和点（LSP）、表观量子效率（AQE）和光补偿点（LCP）均高于连续光处理，且间隔频率越高，净光合速率越高，光合能力越强。但番茄叶片气孔会对光照波动产生延迟效应，而气孔延迟改变了叶片光合作用的光捕获过程，同时限制了气孔运动的蒸腾和碳交换过程。（4）间歇补光对PSII反应中心能量分配的影响表现为短期内降低叶片最大光化学效率，当处理天数增加时，反应中心捕获的量子产额（φ_Po）和用于电子传递的量子产额（φ_Eo）增加，用于热耗散的量子比率（φ_Ro）减少，其中L4变化幅度更大，L4的φ_Po相较于CK在9d时降低3.8%，36d时增加11.6%，φRo在L4处理下相较于CK在9d时增加4.8%，36d时降低6.9%。