有机肥和化肥对烟叶气体交换、叶绿素荧光特性及叶绿体超微结构的影响

【目的】本文以烤烟K326为材料,探讨了在不同叶龄时期有机肥与化肥在烟叶气体交换参数、叶绿素荧光特性、叶绿素含量及叶绿体超微结构等方面的差异,以期从光能利用(宏观)及叶绿体超微结构(微观)方面,揭示两种肥料配比对烟叶光合作用的影响机制,同时为探索烟叶高产优质栽培模式提供理论依据。【方法】以蛭石为栽培基质进行盆栽试验。设施用烤烟专用有机肥(N∶P2O5∶K2O为9∶9∶10,有机质≥70%,中、微量元素≥12%)和施用普通尿素两个处理。烟草为工厂化无毒育秧苗,叶龄(叶龄从叶片长约2 cm时算起)15天、30天、45天、60天和75天取样或测定自上而下第6~8片叶。用Li-6400(美国)便携式光合仪测定烟叶的净光合速率,蒸腾作用与气孔导度。使用M系列调制叶绿素荧光成像系统Maxi-Imaging-PAM(德国)测定叶绿素荧光参数。用C-7000透射电子显微镜观测叶绿体超微结构并拍照,用软件Auto CAD 2004计算淀粉颗粒在叶绿体中所占的相对面积比Ra,叶绿体基粒片层的统计方法据Goodenough等改进的Teichler-Zallen法。【结果】有机肥对烟叶叶绿素含量及光合速率的影响显著,在叶龄60天时,其叶绿素含量比普通化肥高136.1%;在叶龄75天时,其烟叶净光合速率、气孔导度及蒸腾速率分别比普通化肥处理高135.3%、84.5%和51.3%,叶绿素荧光参数Y[Ⅱ]和q L分别比普通化肥处理高22.2%和39.5%,Fv/Fm在叶龄60天时比普通化肥处理高18.7%,而NPQ值在叶龄45天时普通化肥比有机肥处理高23.3%。叶绿体内孕育的淀粉粒随叶龄的增加而逐渐膨大,期间伴随着淀粉粒在叶绿体中所占的面积比例(Ra值)越来越大,两处理Ra值差异明显,尤其是在叶龄45天时,化肥栽培下的烟叶Ra值比有机肥栽培高31.8%。有机肥处理的叶绿体呈梭形,长宽比大,而普通化肥种植的叶绿体形态近圆形,长宽比小。【结论】施用有机肥可显著提高烟叶叶绿素含量及光合速率,且随叶龄的增加,有机肥的作用效果日趋明显。叶绿素荧光参数的差异表明,增施生物有机肥可延缓烟株衰老、提高烟叶光能利用效率。两种施肥方式下,淀粉颗粒Ra值的差异不能说明施用化肥可提高烟叶合成淀粉的能力。与普通化肥处理下的烟叶相比,有机肥可显著提高叶绿体基粒垛叠数大于10的片层占基粒垛叠片层总数的百分比。     

复合调节剂拌种对玉米叶片衰老过程中激素含量和膜脂过氧化的影响

以玉米早衰型品种豫单2002和晚衰型品种郑单958为试验材料,研究玉米叶片衰老过程中内源激素、活性氧与膜脂抗氧化的变化及复合调节剂的调控效应。结果表明,郑单958各个叶位叶片中过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)和脱落酸(ABA)含量明显低于豫单2002(P0.05),而郑单958叶片过氧化氢酶(CAT)、玉米素(ZR)和赤霉素(GA3)含量明显高于豫单2002(P0.05)。但是,自主研发的植物生长复合调节剂拌种能降低各叶位叶片H2O2、MDA和ABA累积量,叶片中CAT、ZR和GA3含量显著增加(P0.05),以有效地防止活性氧对质膜的伤害,延长叶片功能期。     

基于快速叶绿素荧光参数的不同基因型棉花叶片衰老研究

光系统Ⅱ（PSⅡ）的光反应与作物光合能力密切相关。为了获得更多关于叶片衰老过程中PSⅡ状态的详细信息并快速筛选出具有不同叶片光合功能持续时间的棉花基因型,本试验利用快速叶绿素荧光技术研究了生产上报道叶片衰老快慢不同的3种棉花基因型倒一叶衰老过程中的PSⅡ的光化学反应。结果显示,基于光吸收的性能指数（PI_ABS）将‘百棉1号’ ‘百棉5号’和‘DP99B’分为晚衰型、中间型和早衰型。3种基因型棉花品种叶片衰老过程中电子传递受抑制情况遵循同样的规则。放氧复合体（OEC）在生育后期大量降解; PSⅡ受体侧的抑制情况要大于供体侧;叶片衰老显著限制光系统Ⅱ-光系统I间的电子传递;随着叶片衰老,用于热耗散和还原初级醌受体（Q_A）的能量增加,而用于PSⅡ电子传递链中Q_A还原（Q_A^-）之后电子传递的能量下降。但是叶片衰老过程中,电子传递受抑制程度（除荧光开始到荧光最大时间段之间的Q_A还原次数之外）为‘DP99B’ > ‘百棉5号’ > ‘百棉1号’。由此可知,不同棉花基因型的叶绿素荧光特征可快速、无损地反映叶片衰老的快慢及内在生理机制。     

镁对槟榔幼苗光合特性和叶绿体超微结构的影响

【目的】研究不同供镁水平对槟榔幼苗叶片叶绿体超微结构及光合特性的影响,为槟榔的平衡施肥矫治技术和高产优质栽培提供理论依据。【方法】以三叶龄‘热研1号’槟榔幼苗为试材进行了沙培试验。采用1/2 MS完全营养液,即对照处理Mg浓度为0.75 mmol/L,缺Mg (–Mg) 和高Mg (+Mg) 处理分别为不添加Mg和添加Mg 2.25 mmol/L。幼苗生长5个月后,取样测定槟榔幼苗非结构性碳水化合物含量、蔗糖合成酶 (SS) 和蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 活性、叶绿素荧光动力学参数,观测叶绿体超微结构。【结果】1) 缺镁处理导致槟榔叶绿素相对含量 (SPAD)、光系统Ⅱ (PSⅡ) 的最大光化学效率F_v/F_m、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭系数qP显著降低,而高镁处理组与对照差异不显著;2) 缺镁处理槟榔叶片的可溶性糖、蔗糖含量较对照均显著升高,而淀粉含量显著降低;高镁处理组淀粉含量显著高于对照组,但可溶性糖和蔗糖含量差异不显著;3) 缺镁胁迫致使叶绿体膜解体,基粒片层大部分消失,类囊体片层结构断裂,噬锇颗粒数目增多;高镁处理时叶绿体发生变形,叶绿体膜模糊,基粒片层部分消失,噬锇颗粒和淀粉粒增多。【结论】缺镁胁迫下,槟榔幼苗叶绿体超微结构发生变异,叶绿素合成及碳代谢受阻,光合效率降低,而高镁处理对槟榔叶片的影响显著小于缺镁处理。     

镉胁迫下钙对镉在玉米细胞中分布及对叶绿体结构与酶活性的影响

采用溶液培养试验、亚细胞组分分级分离技术、透射电子显微镜观察及生化分析等方法研究钙对镉胁迫下玉米根、叶组织镉的亚细胞分布、叶绿体超微结构及叶片RuBP 羧化酶和PEP 羧化酶活性的影响。结果表明,与缺钙加镉处理比较,镉毒害下添加钙,玉米根、叶细胞器和细胞质Cd 组分均显著下降,相应Ca 组分则显著增加,而细胞壁Cd 、Ca 含量各处理间均十分接近;镉毒害下添加钙,维管束鞘细胞基质片层及叶肉细胞基粒和基粒片层排列较好,维管束鞘细胞嗜锇粒大为减少,叶片RuBP和PEP羧化酶活性显著增加。说明Ca 对于Cd 胁迫下玉米叶片正常结构与功能的保持具有十分重要的意义。     

氮肥施用时期对玉米后期叶绿体超微结构的影响

采用盆栽试验研究氮肥不同施用时期对玉米生长后期叶绿体超微结构的影响.结果表明,当氮肥分别在基施、拔节期与大喇叭口期1∶3∶1施用时,叶绿素含量最高,叶绿体和线粒体结构完整,基粒和基质片层结构丰富;当追肥次数逐渐减少直至不施氮肥时,叶绿素含量逐渐降低,叶绿体形状由长椭圆形趋于圆形,被膜不断破裂,片层结构由排列整齐变为混乱,线粒体膜被破坏,脊的数量减少.因此,合理地增加追肥次数能提高叶绿素含量,有效改善叶绿体的超微结构.     

一个新的玉米黄化突变体的初步研究

对新发现的玉米黄化突变体的形态特征进行观察,发现突变体茎秆纤细,叶片细长。光合色素含量测定结果表明,突变体叶绿素a(cla),叶绿素b(clb),类胡萝卜素(caro)和总叶绿素(chl)含量均极显著低于正常自交系,caro/chl显著高于正常自交系,推测突变体为总叶绿素缺乏型突变。用透射电镜对叶绿体超微结构进行观察,发现突变体叶绿体内部有较多嗜锇颗粒,叶绿体结构松散紊乱,基质片层间隙大,有扩张趋势,但基粒数目及垛叠层数在突变体与正常自交系间无明显差异,叶绿体数目在突变体与正常自交系间无显著差异。说明该突变体叶色改变可能与光合色素含量的减少及叶绿体基质片层的结构有关或与叶绿体内大量嗜锇颗粒的存在有关。     

镉处理下增施氮对杨树叶绿素合成和叶绿体超微结构的影响

为进一步验证氮在植物解除重金属毒害中的积极作用和生理机制,本试验对杨树幼苗在镉胁迫下增施氮肥后的生长、叶绿素合成前体物的变化和叶绿体超微结构进行研究。结果表明:单纯的Cd处理显著抑制杨树植株的生长,破坏叶绿体结构,阻止叶绿素的合成,其受阻位点可能位于Urogen III到CoprogenIII之间;而在有效氮供应充足条件下,高浓度Cd处理的植株长势明显优于对照和单纯重金属处理的植株,而且叶绿素合成途径畅通,叶绿体结构完整。由此说明,氮在植物对重金属的解毒中起到重要作用,增施氮肥可缓解重金属对植物的毒害。     

判断玉米幼苗缺氮程度的叶绿素荧光动力学指标

为灵敏检测和判断作物的缺氮程度,科学指导施肥,分析了不同程度缺氮条件下玉米叶片光合活性变化和生长生理变化。结果表明: 随着缺氮程度的加重,玉米叶片光合色素和可溶性蛋白含量都显著下降; 叶片的光合能力显著降低,表现为玉米整株鲜重减小,根冠比增大,说明缺氮对玉米生长和叶片活性具有显著影响。叶绿素荧光动力学结果显示,缺氮处理的玉米叶片Fv/Fm、Fm/Fo、Sm、ETo/CSo、RC/CSo都显著低于对照,并随着缺氮程度的加重而逐渐减小,其中Sm对缺氮最为敏感,而ABS/CSo、TRo/CSo、DIo/CSo等荧光参数对缺氮不敏感。分析Sm与培养介质中氮素浓度的相关性看出,二者关系类似酶动力学曲线,表明叶绿素荧光动力学参数能灵敏检测出缺氮玉米叶片光合活性的变化,可作为判断玉米缺氮程度的指标。     

不同水分与养分水平对玉米叶绿素荧光特性的影响

通过对玉米拔节期叶片叶绿素荧光参数的测定，发现这些参数均受诸如水分、光热、养分等外界条件的影响。水分对叶绿素荧光参数的影响非常显著，随着水分的降低，玉米叶片的基础荧光增大，而可变荧光、PSⅡ光化学效率及PSⅡ潜在活性显著降低，因此，只要选择合适的测定时间，加快测定速度，叶绿素荧光可作为研究判断玉米水分胁迫程度的理想指标。     

不同施肥方式对超高产夏玉米叶绿素荧光特性及产量性状的影响

通过田间试验,研究了不同施肥方式下超高产夏玉米叶片叶绿素荧光参数、SOD活性、细胞膜稳定性及产量性状。结果表明,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”有利于提高玉米叶片的PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm） 、PSⅡ量子效率（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）, 降低非光化学猝灭系数（NPQ）。“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”和控释肥这两种施肥方式对提高叶片叶绿素含量和SOD活性,降低MDA含量和相对电导率的效果较好。控释肥对提高玉米子粒千粒重的效应较大,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”显著提高玉米子粒产量。为了获得高产,应采用种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮的施肥方式,而控释肥则有利于简化施肥作业,提高劳动效率。     

基于叶绿素荧光成像的玉米苗期叶片光合特性垂直分布

作物的综合光合作用能力直接决定粮食产量,探明作物光合特性分布机制是开发新品种、研发新农艺的一个关键科学问题。为探究玉米植株光合特性的垂直分布规律,该研究利用荧光成像技术对不同品种和不同氮、水处理的5叶期样本进行图像采集,对植株不同叶片的荧光淬灭特性及荧光参数进行分析。荧光淬灭特性分析表明,叶片光量子产量随垂直高度的增加呈上升趋势;由非加权组平均法聚类产生的四类淬灭特性中,郑单958在不同环境中的荧光淬灭垂直分布异质性小于先玉335和浚单20。关键荧光参数分析结果表明,叶片最大光能转换效率、实际光能转换效率、光反应电子传递活性随垂直高度的增加呈上升趋势,除衰老叶片外的非光化学能量耗散差异性不显著。光合特性垂直分布分析表明,不同土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）有较为显著的二次函数分布特征,随着土壤氮含量的降低,垂直分布的异质性增大;不同品种间的稳态光适应光化学淬灭（qL_Lss）有较为显著的一次函数分布特征,郑单958表现出较强的抗逆性。基于机器学习方法,以荧光参数垂直分布数据分类植株组别的结果表明,郑单958样本的最大光量子效率（Fv/Fm）、微量土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）和干旱环境下样本的稳态非光化荧光淬灭（NPQ_Lss）判别准确率分别达0.82、0.94和0.88,与其他处理及荧光参数相比,垂直分布规律更显著;其他荧光参数的分布特征并不能有效判别样本组别。将叶片按植株形态学自下而上排序,由植株叶片光合垂直异质性关键叶片分析,第2片叶片可以作为垂直分布的\     

镁对烟草生长及叶片叶绿素荧光参数的影响

通过水培试验,研究了不同镁素水平对烟草生长、叶片叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响,为烟草优质栽培和镁肥的合理施用提供理论依据。结果表明营养液中镁浓度在2～4 mmol/L时,烤烟的干物质积累显著高于其它处理,最适宜烟株的生长,镁浓度过高或过低都会抑制烟株的生长;营养液中镁浓度在0～2 mmol/L范围内,烟草叶片叶绿素含量随镁浓度的升高而逐渐升高,但高于2 mmol/L时,烟草叶片叶绿素的含量逐渐下降;营养液中镁浓度在8 mmol/L时,烟草叶片量子产量（EQY）光合电子传递速率（ETR）、非光化学猝灭（NPQ）均达到最高。烟草叶片对强光有最大的适应性,缺镁和高镁均能导致烟草量子产量降低,光合电子传递受阻,减少对过剩的激发能的耗散,使植株对强光的保护性调节能力降低。     

Response of gas exchange and chlorophyll fluorescence of maize to alternate irrigation with fresh- and brackish water

The scarcity of good-quality water is forcing the use of brackish water for irrigation in many areas around the world. Alternate fresh- and brackish water irrigation is a feasible irrigation method (IM). A pot experiment was carried out with three brackish water IMs and at three levels (1, 3 and 5?g NaCl L^?1). The various levels of brackish waters were irrigated at the seedling stage, the jointing and tasseling stage and the after tasseling stage, respectively. The responses of maize (Zea mays L.) to alternate irrigation were investigated through gas exchange and chlorophyll fluorescence. The results showed that the alternate use of fresh- and brackish water reduced the increasing soil salinity caused by brackish water irrigation. The changes in net photosynthesis rate (Pn), stomatal conduction (gs), intercellular CO₂ concentration (Ci) and chlorophyll content (SPAD) values revealed that maize was more resistant to brackish water at the after tasseling stage. Moreover, significant reductions in maximum quantum yield (Φ_po), effective quantum yield of photochemical energy conversion (Φ₂), photochemical quenching (q_p), non-photochemical quenching of variable chlorophyll fluorescence (qN) and non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching (NPQ) of photosystem II, grain yield and biomass weight of maize subjected to high NaCl level brackish water at the jointing and tasseling stage were observed. This implied that maize plants were extremely sensitive to brackish water irrigation during the jointing and tasseling stage, and freshwater should be applied at this growth period. Our results would be helpful for sustainable maize production using alternate irrigation with fresh- and brackish water in arid and semi-arid areas.     

不同灌水模式对南方辣椒叶绿素荧光参数的影响

为了实现辣椒节水、优质、高效生产,在避雨栽培条件下,利用OS5-FL调制荧光仪研究了不同灌水模式对辣椒叶绿素荧光参数的影响。结果表明,在4个生育阶段,辣椒的可变荧光、最大荧光、可变荧光与最大荧光比、可变荧光与初始荧光比、光化学淬灭系数与非光化学淬灭系数均随着灌水量的减少而降低,而初始荧光则随着灌水量的减少而升高。说明辣椒叶片PSⅡ反应中心因水分胁迫而受到了破坏,使PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性降低,使光合电子传递、光合原初反应过程及热耗散能力受到抑制。DI50、2PRD和1PRD 3种处理下的辣椒各叶绿素荧光参数虽然在4次观测中均未表现出显著差异,但1PRD处理与对照相比变化最小。该研究可为南方避雨栽培下辣椒灌水模式的选择和节水、优质、高产辣椒栽培提供参考。     

磷水平对不同磷效率小麦叶绿素荧光参数的影响

采用溶液培养方法,研究了磷水平(0、10、100、500和1000μmol/L)对不同磷效率小麦(西农979和小偃6号)幼苗基部第1叶叶绿素荧光参数与叶绿素含量的影响。结果表明,随着磷水平的增加,两小麦幼苗基部第1叶的叶绿素a荧光参数均表现出先升高后降低的趋势,不同的是小偃6号在磷水平为100μmol/L时就达到了峰值,而西农979的最大值则出现在500μmol/L磷水平下。说明小偃6号(磷高效)的光能转换效率和电子传递效率高于西农979,且受低磷胁迫的影响较小。     

铁肥虹吸输液对缺铁失绿苹果叶片光合生理指标和荧光参数的影响

为了进一步探索矫正苹果缺铁失绿症途径,采用铁肥虹吸输液方法,研究了铁肥虹吸输液对缺铁黄化叶片复绿,叶片解剖结构、 色素含量、 光合生理指标和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,虹吸输液处理的复绿苹果叶片单个细胞叶绿体数目比对照增加了3.6个,淀粉粒有所减少;叶绿体内基粒结构更清晰、 垛叠增多;线粒体内嵴数量增多、 清晰度提高;叶绿体和线粒体的被膜结构得到修复。虹吸输铁后失绿程度由2.00级恢复到0.49级;铁肥虹吸输液显著提高了叶片的光合速率、 气孔导度,降低了细胞间隙的CO2浓度。输铁处理其PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均为最高。缺铁失绿苹果叶片叶绿素a、 叶绿素b含量分别比未输液对照增加2.97倍和3.18 倍。说明采取铁肥虹吸输液的方法能够矫正苹果缺铁失绿症。     

挤压膨化工艺参数对玉米淀粉出酒率的影响

合理的原料预处理工艺可以提高玉米淀粉出酒率,该文用单螺杆挤压膨化机对脱胚玉米进行挤压膨化,以模孔直径、套筒温度、物料含水率、螺杆转速和酵母添加量作为因素,以挤压膨化脱胚玉米淀粉出酒率为考察指标,采用5因素5水平(1/2实施)进行二次正交旋转组合试验设计,探讨了挤压膨化工艺参数和酵母添加量对挤压膨化脱胚玉米淀粉出酒率的影响规律,得到了优化的工艺参数:模孔直径为12mm,套筒温度140℃,物料含水率19%,螺杆转速200r?min-1,在酵母添加量为0.4%时,玉米淀粉出酒率可以达到55.81%。     

营养液对鸭儿芹幼苗生长、抗氧化酶活性及叶绿素荧光参数的影响

为了探索适合鸭儿芹幼苗生长的营养液浓度,分别研究了6种山崎营养液浓度（1/12s、1/10s、1/8s、1/4s、1/2s和1s)对鸭儿芹幼苗生长及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,在1/8s浓度下,鸭儿芹幼苗的各生长因子（株高、单株叶面积、茎粗、地上部鲜重、干重,地下部鲜重、干重,株鲜重、干重）均达到最大。壮苗指标随着营养液浓度的增大出现先上升后降低的趋势,在1/8s浓度下亦达到最大,且显著高于其它处理(P 0. 05)。在1/12s～1/8s的浓度变化下,随着营养液浓度的增大,POD、CAT以及SOD活性在逐渐上升,MDA含量在逐渐降低,而在1/8s~1s的浓度变化下,随着营养液浓度的增大,POD、CAT以及SOD活性在逐渐降低,MDA含量在逐渐上升,在1/8s浓度下POD、CAT以及SOD活性达到最大,MDA含量达到最小。叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量出现先上升后下降的趋势,在1/8s浓度下均达到最大。1/4s～1s浓度,初始荧光（Fo）值均高于1/12s～1/10s处理,而最大荧光（Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）、PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）值分别低于1/12s～1/10s处理;1/8s浓度的Fo值达到最小,而Fm、Fv/Fo、Fv/Fm值达到最大。实验表明了营养液浓度对鸭儿芹幼苗具有双重作用,即低浓度下随浓度的升高,营养胁迫逐渐减低,促进幼苗生长;高浓度下随浓度的升高,营养胁迫逐渐增强,抑制幼苗生长。结果得出,采用1/8浓度的山崎配方是鸭儿芹幼苗生长的最适营养液浓度。