东北草原地区11种牧草光合酶活性比较及光合类型鉴别

近十多年来,许多学者对植物光合作用固定二氧化碳的C_4(四碳二羧酸途径)及C_3(卡尔文循环)途径的生物化学本质、生理学意义,形态结构特点以及地理分布,生态适应和遗传进化诸多方面进行了工作。Waller和Lewis对北美洲草原植物行C_3途径的C_3植物与行C_4途径的C_4植物进行了统计,林植芳对我国广东地区的C_3、C_4植物也作了初步调查,一致认为C_4植物具有高光合效率和较强抗逆性的特点,引起了许     

暖季牧草的叶绿素、干物质和光合作用转换效率之间的关系

<正> 孔颖草属植物(Bothriochloa spp.),东方伽玛草[Tripsacum dactyloides(L.)L.]和弯叶画眉草[Eragrostis curvula(Schrad.)Nees.]是具有C_4光合途径的暖季牧草。这些植物在高温和高光强下,比C_3植物有较高的光合作用效率。有的作者曾经论证了若干种植物的干物质生产和叶绿素含量之间的直接相关。这种关系对不同植物种,在不同生长季节或同一季节内变化相当     

内蒙古短花针茅草原植物水分及氮素利用效率对载畜率的响应

以内蒙古短花针茅草原为研究对象,探讨放牧对C_4、C_3植物水分及氮素利用效率的影响。结果表明:(1)C_3植物水分利用效率低于C_4植物;且随载畜率的增加,植物水分利用效率均显著(P0.05)降低,倾向于节水型的保守生长。(2)C_3植物的N素含量及C/N均高于C_4植物,且随载畜率的增加N含量显著(P0.05)增大,而C/N普遍降低(P0.05),氮素的利用效率明显降低。(3)C_4植物中水分利用效率与氮素利用效率没有相关性,而在C_3植物中,二者成极显著正相关(P0.01)。     

数种常见饲草作物光合效应的观察及“同室效应法”的应用

近年来,包括我国在内的世界各国广泛开展的高光效育种,即提高作物本身光合效率的研究,在水稻、小麦、大豆、玉米、高粱等作物已获得初步成果。实践表明,高光效育种不能片面地局限于将C_3(三碳)植物转化为C_4(四碳)植物,从C_3植物的大量品种资源内筛选高光效的品种和株系更是有效可行的。同室效应法是进行这种选择常用的方法之一。该法将C_3和C_4植物同时播种于密闭小室内,形成一个人为地降低空气中CO_2浓度的条件,强制大量的C_2型植物幼苗生长于其相异(C_4植物能够生长发育)     

中国东北草原地区牧草资源中的C3和C4植物

笔者以前人工作为基础，对照已发表的C3，C4植物一览表及近年国内外陆续发表的资料，综合整理出东北草原地区已知的C3，C4植物名录，初步了解了东北草原地区具有C3或C4光合途径的植物种类及其分布。     

不同光合途径植物红砂和珍珠猪毛菜幼苗对氮沉降及降水变化的光合响应

氮素和水分是影响植物光合特性的重要因素,而不同光合途径植物对水、氮的响应能反映出植物与环境的关系。为探究氮沉降和降水变化对C₃植物和C₄植物生长方式的影响,以C₃植物红砂（Reaumuria soongorica）和C₄植物珍珠猪毛菜（Salaola passerina）为研究对象,利用盆栽试验,设置不同氮沉降水平（0 g·（m²·a）^-1,4 g·（m²·a）^-1,8 g·（m²·a）^-1）和不同降水处理（W-30%,W,W+30%）,比较两种植物单生和混生下的光合色素、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数等的差异。结果表明：水氮耦合使红砂和珍珠猪毛菜光合能力均增强,且在降水增加30%和施氮量8 g·（m²·a）^-1时达最大;红砂的叶绿素、净光合速率分别最大可增加3.63倍、1.19倍,珍珠猪毛菜最大分别增加0.95倍和1.13倍。二者混生显著提高红砂的光合能力,而珍珠猪毛菜的竞争加强,氮水耦合可显著减弱竞争强度,说明在未来氮沉降和降水增加环境下,有利于红砂-珍珠猪毛菜混生群落的发展。     

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。     

粮、饲、菜、观赏兼用的高能作物——籽粒苋

籽粒苋,我国称西粘谷、千穗谷或家用苋菜,是苋科苋属一年生C_4(四碳)植物(短日照),具有产量和营养价值高、抗逆性强、光合率高、生长快等特点。既能用作粮食、菜蔬食用,又能用作畜禽饲料和花卉观赏,是一种高能作物,很多国家在发展利用。     

植物非叶绿色器官光合特征研究进展

植物的光合作用是最重要的化学反应之一,是生产人类和动物所需食物和氧气以及净化水源的重要过程。从光合作用着手提高植物产量一直是研究热点。挖掘植物非叶绿色器官光合潜力是提高植物整体光合能力的一个重要途径,一些植物非叶绿色器官在逆境条件下具有蒸腾速率较低、水分利用效率较高、渗透调节能力更强等特点,表现出优于叶片的光合抗逆性且具有可观的产量贡献。简要综述了非叶绿色器官光合作用的相关研究,主要包括植物繁殖器官及茎的光合表现、研究植物器官相对贡献率的方法、非生物胁迫对植物非叶绿色器官的影响、非叶绿色器官光合途径的鉴定及非叶绿色器官再固定CO₂等方面,分析了非叶绿色器官光合贡献率评价方法上存在的优缺点,并对未来在非叶绿色器官光合研究方向上作以展望。     

沿民勤绿洲荒漠过渡带分布的4种优势植物光合生理响应

绿洲荒漠过渡带植被在防止荒漠化过程中起到重要作用,因而对其优势植物的光合生理特征和健康状况评价尤为重要。本试验研究了过渡带不同分布区(从绿洲到荒漠方向依次为:绿洲边缘区、过渡带2区、过渡带3区和荒漠边缘区)4种优势植物的光合生理生态特性。结果表明,在民勤绿洲荒漠过渡带沿荒漠方向梯度下,4种植物叶片(同化枝)含水量和总叶绿素含量逐渐降低,而类胡萝卜素含量逐渐增加,从而减轻过渡带植物的氧化胁迫,说明4种植物受到不同程度的干旱胁迫;4种植物的光合能力随着绿洲向沙漠的延伸逐渐降低,但下降幅度不一致,白刺下降最小,梭梭和芦苇下降较大,沙拐枣在绿洲边缘和过渡带3区较高,而在过渡带2区和荒漠边缘较低;它们的气孔导度与光合能力变化趋势一致,与植物叶片(同化枝)水分利用效率和蒸腾速率变化趋势不同。芦苇和白刺在过渡带2区水分利用效率最高,沙拐枣在过渡带3区最高,梭梭则为逐渐降低。4种植物叶绿素荧光参数F_v/F_m和F₀变化趋势表明梭梭在过渡带梯度下,发生了伴随着光系统破坏的长期光抑制,从而降低其光合活性,而白刺叶片光系统却没有明显受到环境因子的胁迫;芦苇和沙拐枣只有在荒漠边缘才受到严重的胁迫,这些结果表明白刺比芦苇和沙拐枣更适应于过渡带旱化生境,梭梭的适应能力最差。总之,上述研究结果为认识荒漠绿洲过渡带优势植被退化的生理生态学机制和植被恢复过程中物种的选择提供了有力的科学依据。     

兰州银滩黄河湿地4种植物的光合特性

本研究以兰州银滩黄河湿地自然生长的千屈菜(Lythrum salicaria)、芦苇(Phragnites awstralis)、藨草(Scirpus triqueter)、菖蒲(Acorus calamus)为研究对象,对4种典型植物生长季不同阶段的光合特性及其与环境因子间的关系进行比较分析,探讨了4种植物对湿地的适应特性和机制。结果表明,1)5月11日千屈菜、芦苇的净光合速率(P_n)呈不明显的双峰曲线,藨草和菖蒲的Pn变化较为平稳,日均P_n表现为芦苇千屈菜菖蒲藨草;8月19日,千屈菜、芦苇、藨草的Pn呈双峰曲线,光合"午休"现象明显,菖蒲为单峰曲线,日均Pn表现为芦苇菖蒲千屈菜藨草。2)5月11日,光合有效辐射(PAR)、大气温度(Ta)、大气CO_2浓度(C_a)、相对湿度(RH)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、水分利用效率(WUE)与4种植物P_n的日变化存在不显著、显著(P0.05)或极显著(P0.01,P0.001)的正相关关系;8月19日,PAR、C_a、T_r、G_s、WUE、土壤湿度(SM)与4种植物P_n的日变化存在不显著、显著或极显著的正相关关系;3)5月11日,PAR、C_a、T_a、RH对4种植物的P_n影响较大,是主要的环境生理影响因子;8月19日,PAR、T_r对千屈菜、藨草的Pn影响最大,PAR、WUE对芦苇、菖蒲的P_n影响较大,是主要的环境生理影响因子。尽管各因子对4种植物的光合速率均有不同影响,但PAR是对植物光合生理特性产生影响的根本原因。     

植物花后光合性能与物质转运的研究进展

植物花后光合性能及物质运转对籽粒产量具有重要贡献,在植物整株物质生产中具有重要价值.本文重点从植物花后叶绿素的含量、绿色非叶器官的结构与功能、花后叶片和绿色非叶器官的光合性能及其物质运转等方面综述了花后植物的光合性能及物质转运的研究进展.研究植物花后不同冠层或穗位光合同化物的生产及转运情况,明确植物花后绿色非叶器官的光合途径及机制,可以为植物高产或超高产研究提供理论依据,进一步了解其对储藏过程中种子老化劣变的影响,为解决粮食及种子储藏问题探寻新思路.     

更正

<正>刊登在《畜牧与兽医》2019年第51卷、第5期"预防兽医"栏目中的文章《3种检测牛白细胞源抗菌肽抗病毒活性方法的建立》,由于排版错误,第85页图2中上面3幅图对应的C_1、C_2、C_3应更正为C_3、C_4、C_5。特此说明!     

草原植物光合生理生态研究

在内蒙古典型草原地区20年来所进行的草原植物光合生理生态研究取得了如下成果:(1) 通过研究光照、大气温度、湿度和CO2浓度等自然生态因子对草原植物光合作用的影响、光呼吸和暗呼吸与光照和温度的关系、光合速率的日变化和季节变化以及不同叶位叶片和地上器官光合速率的差异,深入剖析了草原植物的光合生产过程;(2) 从光合生理生态角度研究了草原植物的光生态类型、水分生态类型和碳代谢类型的划分指标;(3) 探讨了草原植物光合作用与刈割、土壤水分、氮素和植物生长调节剂等人为生态因子的关系,以及草原植物光合作用午间降低的原因和减缓措施,为提高草原第一性生产力提供了理论依据.     

C_8H_3自由基及其阳离子结构和稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G*的水平上对C_8H_3自由基和C_8H_3~+可能的几何构型进行几何优化和振动频率的计算,采用含时密度泛函理论(TD-B3LYP)和6-31G*基组计算它们的垂直激发能。计算结果表明:C_8H_3和C_8H_3~+最稳定的构型都是具有C_(2v)对称的开链构型;而且,通过对C_8H_3自由基和C_8H_3~+键长的分析及C_8H_3的垂直电离能和绝热电离能的计算,得到中性分子比离子稳定;C_8H_3最稳定构型的垂直激发能为386.40nm,所对应的电子跃迁为X~2B_2→1~2A_1。     

不同类型抗盐植物整株水平游离脯氨酸的分配

采用田间试验及盆栽试验,对3种不同类型(拒盐、泌盐和稀盐)的抗盐植物植株水平游离脯氨酸的分配特性进行了研究。结果表明,不同类型的植物游离脯氨酸有如下的规律:稀盐植物整株中的游离脯氨酸的含量很低;泌盐植物整株中的游离脯氨酸的含量介于稀盐植物和拒盐植物之间;拒盐植物整株中的游离脯氨酸含量明显高于前2类植物。3种类型的抗盐植物植株中游离脯氨酸分配的共同特点是游离脯氨酸多集中于代谢旺盛的光合器官和生殖器官,在盐逆境下植物优先保护其光合器官和生殖器官。     

内蒙古典型草原地区常见植物光合、蒸腾速率和水分利用效率的比较研究

在所测78种植物中，光合(Ph)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的平均值，分别以反枝苋、藜和西伯利亚滨藜最高。在不同分类系统中，Ph、Tr和WUE个指标，C4植物大于C3植物；双子叶植物通常大于单子叶植物；藜科植物高于其他科植物；1—2年生草本高于其他生活型植物；撂荒地植物一般高于其他植被类型的植物。方差分析表明，光合速率的差异显著性水平在各分类系统中均高于蒸腾速率和水分利用效率。     

从光合作用和有机酸积累角度探索转GsPPCK1和GsPPCK3基因苜蓿耐碱性增强的生理机制

光合作用影响着植物的生长发育及产量,并在盐碱胁迫响应中起到积极作用。前期研究将光合途径中野生大豆来源的GsPPCK1和GsPPCK3基因转入苜蓿,所获得转基因苜蓿耐碱性提高。从光合作用和有机酸积累角度探索转GsPPCK1和GsPPCK3基因苜蓿耐碱性增强的生理机制。结果表明,碱胁迫9 d后,叶绿素的相对含量下降,转基因株系P1-5、P3-8与未处理相比变化并不显著,分别下降了11.27%、13.30%,而非转基因株系的叶绿素含量下降了39.11%。转基因株系P1-5、P3-8光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)及胞间CO₂浓度(C_i)在胁迫处理后也有下降趋势,但下降的幅度仅为非转基因植株下降幅度的1/2。光合途径中NADP-苹果酸脱氢酶、NADP-苹果酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、丙酮酸正磷酸二激酶、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶等关键酶的酶活及有机酸(苹果酸、柠檬酸、草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸)含量在碱胁迫处理后均呈上升趋势,而转基因株系P1-5、P3-8 的光合酶活和4种有机酸含量与非转基因对照相比上升极显著(P<0.01)。PEPC(Medtr4g079860.1)、NADP-ME(Medtr8g014390.1)、NADP-MDH(Medtr1g043040.1)、PPDK(Medtr4g118350.1)及Rubisco(Medtr4g 021210.1)基因的表达呈先上升后下降趋势,转基因株系中基因的表达变化较非转基因对照更为显著(P<0.01)。由此表明,在正常情况下,GsPPCK1和GsPPCK3基因的超量表达并未影响植物的光合作用,但是在碱胁迫下,转基因苜蓿的光合作用受碱胁迫的抑制较小,这一过程可能与PEPC酶的激活有关。另外,光合中间产物有机酸含量的显著上升对维持细胞内pH值的稳定也起到重要作用。     

东祁连山高寒草甸优势植物光响应特征

为研究高寒地区草地优势植物旺盛生长期光合特征,选取位于祁连山东段天祝藏族自治县抓喜秀龙乡的甘肃农业大学高山草原试验站围栏禁牧草地的矮嵩草(Kobresia humilis)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、赖草(Leymus secalinus)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和麻花艽(Gentiana straminea)7种优势植物,利用GFS-3000便携式光合测定仪拟合了7-9月的光合-光响应曲线。结果显示:由于8月份的干旱,草地植物的光合能力受到严重影响,对弱光的利用能力和对强光的适应能力都降低。垂穗披碱草、赖草、矮嵩草和二裂委陵菜在7月份的光合能力,对强光的适应能力都高于9月份,而黄花棘豆、扁蓿豆和麻花艽则相反。垂穗披碱草、黄花棘豆、麻花艽和二裂委陵菜4种植物对干旱很敏感,容易受到干旱胁迫;而赖草、扁蓿豆和矮嵩草3种植物对干旱胁迫不敏感。     

岩溶石漠化区四种牧草植物光合生理适应性特征

以类玉米、紫花苜蓿、菊苣和杂交狼尾草4种牧草植物为研究对象,通过测定其叶片结构性状、光合生理特征以及土壤理化特性,研究其对岩溶石漠化环境的生理适应性的差异。结果表明,4种牧草植物的叶面积(LA)、叶干重(DW)、叶绿素含量(Chl)和比叶面积(SLA)差异显著,反映出4种牧草植物叶片结构性状差异种间较大;同科植物类玉米和杂交狼尾草光合能力相近,而不同科植物如菊苣和紫花苜蓿光合能力差异较大,但其水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUEi)相近;相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较强的光合能力和较高的水分利用效率,而菊苣和紫花苜蓿的光合能力和水分利用效率相对较低。4种牧草对0～10和10～20cm土层土壤含水量的影响差异不大,但对土壤容重的影响存在差异。相关分析表明,4种牧草植物蒸腾速率(T_r)与0～10cm土层土壤含水量为显著的正相关关系,而10～20cm土层土壤含水量对大气饱和蒸汽压亏缺(V_pdl)影响较大。相比较而言,类玉米和杂交狼尾草具有较高的P_n,WUE和WUEi,对岩溶环境具有良好的适应性。