高丹草水分利用效率与叶片生理特性的关系

在不同土壤供水条件下,研究了高丹草水分利用效率（WUE）与叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶温（T_l）、叶片相对含水量（RWC）的关系。结果表明,WUE随RWC、P_n呈二次曲线变化,P_n在27 µmol CO₂ m^-2 s^-1时,WUE值最大 (8.7 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Tr在3.5~4 mmol H₂O m^-2 s^-1时WUE达最大值(8.4 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Pn与Tr的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中P_n最高时的Tr为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾。G_s在0.4 molH₂O m^-2 s^-1时,WUE达到峰值8.39 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O。实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分,又促进光合作用,增加产量。P_n和T_r随温度的增加而增加,在35~36℃时P_n达最高值,表明在一定温度范围内,温度升高对提高WUE有利。WUE随RWC的升高而上升,RWC在84%~86%时WUE最大。适量增施氮肥,可提高Pn和Gs,进而提高WUE。     

人参不同生育期叶片光合作用变化的研究

田间栽培和植物生长室培养试验结果表明,净光合速率（P_n）在尚未形成生殖器官的一年生人参叶片完全展开后即达最大值,此后缓慢下降;2~6年生人参叶片完全展开后达第1个高峰,开花期略有下降,绿果期出现第2高峰,此后持续下降。去掉花蕾的人参植株叶片在对照植株的绿果期没有出现第2高峰,但在红果期和黄叶期净光合速率下降缓慢。弱光（10%透光荫棚）和适宜光（30%透光荫棚）下人参叶片绿果期后P_n下降缓慢,强光（50%透光荫棚）下下降较快,过早出现变黄早衰。强光和高温可使植株生育期缩短、叶片早衰、Pn快速下降,而弱光和低温使植株生育期延长,P_n下降时间推迟。叶片表观量子效率(AQY)、气孔导度(G_s)和蒸腾作用(T_r)自展叶期至绿果期变化不大,红果期和黄叶期持续下降。胞间CO₂浓度(C_i)在展叶期至绿果期较低,红果期和黄叶期持续增加,说明生育后期P_n下降是由非气孔限制因子引起。叶片P_n与比叶重呈负相关,推测叶片光合产物的积累和消耗与P_n的生育期变化有关。绿果期C_i最低,同时水分利用效率(WUE)较高,是人参叶片光合作用对水分需求的关键时期。     

高油115籽粒灌浆期光能利用效率

在种植密度为3万株 hm^-2的大田条件下,研究了高油115上、中和下部叶片灌浆期光能利用和耗散特性。结果表明,高油115净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶色值等均显著低于普通玉米农大108（P<0.05）,细胞间隙CO₂浓度（C_i）和水分利用效率（WUE）略低于普通玉米（P>0.05）;PSⅡ最大光能转化效率（F_v/F_m）显著低于农大108;PSⅡ活性（F_v/F_o）略低于普通玉米（P>0.05）。高油115表观电子传递速率低于农大108,在相同光能下,高油玉米热耗散比例较普通玉米高,光能利用效率明显低于普通玉米叶片,3个叶位中中部叶差异最大,表明高油115光合速率较低主要是因光能利用率偏低造成的。在高油玉米育种和栽培中应选用高光效自交系配组和改善肥水条件以提高光能利用率。     

壳寡糖对干旱胁迫下油菜光合参数的影响

采用酶解法获得壳寡糖, 利用CIRAS-2型便携式光合仪测定干旱胁迫下油菜光合参数。其叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)显著降低; 气孔限制值(L_s)显著提高。说明气孔限制是油菜在干旱胁迫下P_n降低的主要原因。用50 mg L^-1壳寡糖溶液喷施油菜的幼苗叶片后发现干旱胁迫下油菜叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)显著提高; 气孔限制值(L_s)显著降低。说明壳寡糖有助于减轻气孔限制引起的净光合速率的降低。壳寡糖还能促进幼苗根系生长。     

半干旱区沟垄集雨对玉米光合特性及产量的影响

在中国西北黄土高原半干旱区, 沟垄集雨种植(RFPRH)系统被逐步推行, 以改善农田水分状况, 提高作物水分利用效率(WUE), 达到高产稳产的目的。为了探索该种植方式的适宜降雨量, 在人工模拟不同降雨量下, 以传统平作为对照, 研究了沟垄集雨种植对夏玉米土壤水分含量、功能叶片的光合参数、荧光参数和叶绿素相对含量(SPAD)以及籽粒产量的影响。结果表明, 在230 mm和340 mm降雨量下, 集雨处理的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PS II最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)和光化学猝灭系数(qP)均较对照显著增加; 叶绿素相对含量(SPAD)分别提高17.7%和13.9%, 叶片瞬时水分利用效率提高26.9%和10.1%, 籽粒产量增加75.4%和36.7%。在440 mm降雨量条件下, 集雨处理的F_m、F_v/F_m、F_v/F_o、qP和SPAD值在拔节期显著增加, G_s在抽雄期显著增加, P_n在抽雄期和孕穗期显著下降, 水分利用效率在全生育期比对照平均低13.2%, 其他各生育时期光合生理特性及籽粒产量与对照相比差异不明显。说明沟垄集雨种植在偏旱的年份, 可显著提高玉米光合效率和叶片水分利用效率, 其全生育期适宜雨量上限可能是440 mm。     

鄂茶系列光合特性的比较研究

摘 要：在自然条件下,通过TPS-2型便携式光合系统测定仪测定了鄂茶系列12个茶树品种的主要光合特征指标。结果表明,12个茶树品种间的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、细胞间CO2浓度和气孔导度差异较显著。鄂茶8号和鄂茶9号的水分利用效率高达4.0μmol/mmol以上,且蒸腾速率较低,因此,较其他品种更适宜在干旱地区生长;鄂茶4号和鄂茶10号的水分利用效率较低、蒸腾速率较高,因此,需要注意水分管理。聚类结果将12个茶树品种划分为4类,其中,鄂茶1号、鄂茶5号、鄂茶6号和鄂茶10号光合特性较优,鄂茶8号、鄂茶9号光合特性较差。     

水稻远缘杂交后代的耐强光和抗光氧化特性

为探明通过远缘杂交（Oryza sativa Azucena × Oryza rufipogon Ramper 6）手段获得的水稻高光合后代株系（SHPF₆）在生长关键时期的耐强光和抗光氧化能力,本文以生育期一致的推广品种中花10号为对照,进行了光合作用测定和抗光氧化特性的研究。结果表明,强光下SHPF₆表现较高的净光合速率P_n）,并随着光强进一步增强而有较大的上升,这种高光合优势突出表现于P_n与胞间CO₂浓度（C_i）的极显著负相关（r =－0.767, P<0.01）,及气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）无论光强大小均高于对照;光氧化条件下,中花10号F₀显著升高（P<0.05）,F_v/F_m和F_v/F₀均显著降低（P<0.05）,而SHPF₆各荧光参数在统计上没有较大差异,说明SHPF₆具有较强的抗光氧化能力。这些结果意味着,通过远缘杂交手段,不仅可以提高普通栽培品种的光合速率和CO₂羧化能力,还能改善水稻的抗光氧化能力。     

热带水稻光合特性及氮素光合效率的差异研究

在国际水稻研究所（IRRI）农场试验条件下,选用6个不同的热带水稻材料,其中包括2个常规籼稻、2个杂交籼稻和2个新株型稻（NPT）,研究氮肥农学利用率（AE）和氮素光合效率（PNUE）及其相关叶片参数的基因型差异,并探讨了它们之间的关系。结果表明,新株型稻的净光合速率(P_n)大于常规籼稻,杂交籼稻居中。各基因型间的气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)和Ci/Gs的差异趋势不同。不同基因型叶片的氮浓度（N%）和比叶重（SLW）存在一定的差异。常规籼稻的单位叶绿素的净光合速率（P_n/Chl）较NPT低,杂交籼稻为中间类型;叶片净光合速率和单位面积含氮量（Na）之间存在显著的正相关;本研究所选用的热带杂交籼稻的PFP（氮肥偏生产力）和AE比新株型稻和常规籼稻高,两者最低的均为常规籼稻。氮素光合效率与AE间存在显著正相关,表明后期的氮素光合效率对氮肥利用率具有一定的指示和预测作用,这对于判断水稻品种氮肥利用率将具有重要的应用价值。     

甘薯不同品种(系)的光合特性比较与聚类分析

本研究以29份甘薯品种(系)为试材,利用便携式光合仪测定其光合性状,通过方差分析、主成分分析、聚类分析和相关性分析对其光合指标进行综合评价。结果显示29份甘薯品种(系) 7个光合指标存在显著差异,变异系数在9.98%～42.14%;相关性分析发现净光合速率(net photosynthetic rate,P_n)与胞间CO₂浓度(intercellular CO₂concentration,C_i)、气孔导度(stomatal conductance,G_s)、蒸腾效率(transpiration efficiency,TE)、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和羧化效率(carboxylation efficiency,CE)间均存在极显著正相关,与蒸腾速率(transpiration,T_r)间未达到显著水平。通过主成分分析提取2个主成分特征值大于1,累计贡献率98.4%。系统聚类将其分为4个类群,其中类群Ⅲ的16份甘薯品种(系)...     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水（T0）、一水（T1）和二水灌溉（T2）处理（每次灌水量60 mm）,研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率（WUE）的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数（HI）和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）,加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的P_n和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

不同小麦雄性不育类型光合、生理参数日变化的研究

利用2套同核异质的K、T、V、CHA型不育系及其保持系，对其不同生育时期净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）、光量子通量密度（PFD）和细胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔限制值（L_s）等光合、生理参数的日变化及其差异进行比较研究，探讨不同小麦雄性不育类型的胞质效应。结果表明，供试材料净光合速率的日变化均呈双峰曲线，有明显的光合“午休”现象，P_n与G_s、C_i的相关系数分别为0.8187、0.8136，呈显著正相关（r_0.05=0.8110），与L_s的相关系数为－0.8496，呈显著负相关（r_0.05=0.8110），P_n的午间下降伴随着G_s、Ci的下降和L_s的升高，表明其主要受气孔因素限制；与保持系的Pn值相比，CHA型和K、T、V型不育系分别降低0.88、2.76、3.30和2.04 μmol CO₂ m^-2 s^-1，产生不同程度的负效应，尤以T型和K型最明显。在水分利用率上，K、T、V型不育系较保持系降低0.94~1.54 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，负效应显著；CHA型不育系较保持系低0.36 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，差异不显著，说明CHA对旗叶水分利用率无明显的不良影响。Pn值因母本基因型的不同而异，冀5418及相应不育系的Pn值较太911289的高，差异达显著或极显著水平。因此，选择优势效应大的保持系回交，有利于降低不育胞质对小麦光合功能的负效应。     

花铃期不同钾效率基因型棉花对干旱和低钾胁迫的响应差异

以钾高效和钾低效基因型棉花(HEG和LEG)为试验材料,研究了最优水肥(W1K1),干旱胁迫(W2K1),低钾胁迫(W1K2),干旱、低钾胁迫(W2K2)对其光合作用及水分、钾素利用率的影响。结果表明:干旱显著降低花铃期2种基因型棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),导致蕾铃脱落,钾素利用率(KUE)降低,造成棉花减产。施钾促进叶片Pn及水分利用率(WUE)的提高,但基因型间存在差异,LEG叶片WUE与施钾量成正比,HEG相反。低钾胁迫下HEG的Pn、Tr下降,但Pn下降幅度小于Tr,WUE增大。较高的WUE有利于提高棉花Pn,降低蕾铃脱落率,促进钾素的高效吸收和运输。     

爆、甜、糯玉米生育后期叶片光合特性的比较

以爆裂玉米、甜玉米和糯玉米3种类型特用玉米为试材,系统比较研究了生育后期叶片光合特性在类型间和叶位间的差异。结果表明,玉米叶片的光合特性存在类型间差异,糯玉米叶片的光合特性明显优于爆裂玉米和甜玉米,叶片的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均表现为糯玉米＞甜玉米＞爆裂玉米;3类玉米的光合特性存在叶位间差异,中部叶片光合速率表现为糯玉米>甜玉米和爆裂玉米,下部叶片光合速率的类型间差异不显著,上、中部叶片叶绿素含量表现为甜玉米＞爆裂玉米＞糯玉米;相关分析表明,叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度与光合速率显著或极显著正相关。总之,各类型玉米的上部和中部叶片光合特性都优于下部叶片,其中糯玉米上部和中部叶片的光合速率、光合速率高值持续期、叶绿素含量和蒸腾速率都大于甜玉米和爆裂玉米,甜玉米和爆裂玉米下部叶片光合性能的衰减在时间上早于糯玉米。     

小麦叶片水分利用效率及相关生理性状的关系研究

利用19个抗旱性不同的小麦品种,对干旱状态下叶片水分利用效率和光合速率、蒸腾速率等12个指标之间的关系进行了研究。结果表明,叶片水分利用效率与叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、水势和叶片离体失水速率之间的关系密切,说明这些生理性状是瞬间和短时期叶片水分利用效率的直接影响因素;而与叶片抗氧化酶活性、蜡质含量、叶片湿度和相对含水量相关性不大。因此认为,应该有针对性地研究与水分利用效率关系密切的生理性状,为小麦抗旱节水遗传育种研究提供理论依据。     

IR64背景耐旱导入系“PD29”分蘖期的抗逆生理特征

以轮回亲本IR64(籼稻)及旱稻材料IRAT109为对照, 系统分析了“PD29”在灌溉(对照)与干旱(胁迫)条件下的相关生理性状特征。研究发现, 遭遇干旱胁迫后, “PD29”植株能够维持较高的相对含水量(RWC)且胁迫后复水2 h该株系的RWC迅速恢复到饱和状态, 表明其具有较强的御旱能力。干旱条件下, “PD29”的PS II最大光化学效率(F_v/F_m)、渗透势(Y)、脯氨酸含量(Pro)、活性氧清除系统活性(AOA)均显著高于IR64, 且相对于灌溉处理, 其RWC, F_v/F_m的降低幅度显著低于IR64, 净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)的降幅, Pro及AOA的增幅均高于IR64。与IRAT109比较, 干旱逆境下“PD29”的Pro含量显著偏高且AOA平均增幅较高。因此认为, “PD29”的优良耐旱性表现与其在逆境下脯氨酸含量及活性氧清除系统活性的显著增强有关。另外, 干旱环境下的P_n、G_s及T_r的显著降低, 表明“PD29”的光合性能可塑性较强, 其光合性能在有利生长环境下能高效表达, 而在土壤水有限的环境下, 能够迅速降低以减少水分的进一步损失。     

水稻光合作用及相关生理性状的QTL分析

为了探讨光合作用及相关生理性状的遗传规律，利用由籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori杂交衍生的65个染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSL）为材料，研究了水稻光合作用及相关生理性状的QTL。在水稻抽穗后7 d测定叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（G_s）、气孔导度（T_r）、细胞间隙CO₂浓度（C_i）、叶绿素含量（CHL）、全氮含量（TLN）。共检测到10个QTLs，分布于第1、3、4、5、7、8和10染色体上，LOD值在2.77~8.42之间，贡献率为9.5%~46.5%。其中仅有控制气孔导度的qGs-8 与控制叶绿素含量的qCHL-8以及第10染色体上控制气孔导度的qGs-10与控制细胞间隙CO₂浓度的qCi-10位置相同，分别位于第8染色体上标记R727和第10染色体上标记C1166附近。其他QTL在染色体上的位置不同，暗示了水稻光合功能遗传规律的复杂性。     

同核异质滇I型粳稻不育系及其保持系的光合特性

滇I型不育系和保持系是我国粳稻杂种优势利用最主要的技术体系之一。本研究利用Li-6400便携式光合测定系统测定了79对滇I型同核异质粳稻不育系及保持系上三叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂ 浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、气孔限制值(L_s)和叶绿素相对含量(SPAD)。结果表明,不育系间及保持系间的光合参数在3个叶位上都达到了极显著水平,基因型间的这种显著差异为高光效育种提供了宝贵的遗传基础。同一叶位上不育系与保持系间的光合参数具有显著的正相关。除SPAD值外,其他光合参数值在不育系与保持系间没有显著差异,但不育系的SPAD值显著大于保持系。叶绿素相对含量不是粳稻提高光合作用的限制因子;滇I型细胞质对光合作用没有负效应;利用滇I型细胞质转育的不育系的叶绿素含量很可能有所提高。基于剑叶光合参数值对保持系及不育系的聚类,不育系和保持系可分别分为高和较低光合速率的类型。本研究为滇I型不育系的高光效育种提供了理论基础,也可作为杂交粳稻高光效的理论参考。     

花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响

于2004—2005在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置干旱与对照2个土壤水分处理, 每个处理再设置3个氮素水平, 研究了花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花叶片光合作用与叶绿素荧光参数的影响, 以期为棉花花铃期干旱时的合理氮肥运筹提供理论依据。结果表明, 与对照相比, 干旱处理显著降低了棉株凌晨叶水势、土壤相对含水量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与胞间CO₂浓度(C_i), 但提高了叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chl a+b)及类胡萝卜素(Car)的含量。干旱处理下, P_n、G_s、C_i、Chl a、Chl b、Chl a+b及Car均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫下叶绿素初始荧光(Fo)明显升高, 且随氮素水平的提高而增大; 而最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统II(PS II)量子产量(ΦPS II)、电子传递速率(ETR)与光化学猝灭系数(qP)均显著降低, 干旱胁迫亦增大了非光化学猝灭系数(NPQ)。干旱胁迫下F_v/F_m、ΦPS II、ETR与qP均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫显著降低叶片蒸腾速率(Tr), 导致叶温升高, 增施氮肥进一步增大了叶温。干旱胁迫降低了棉株各器官干物质重, 而施氮则增大水分胁迫指数。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于提高棉花叶片光合性能。两年试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg hm^-2纯氮, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。