LED辐照叶绿素荧光参数检测与控制系统

本文基于植物叶绿素光系统II荧光参数фpsII与光合作用碳同化的相关性原理,设计了一种LED辐照叶绿素荧光参数检测与控制系统.实验表明,该系统具有精度高、使用方便等优点,具有广泛的应用前景.     

叶绿素荧光参数在线检测系统的设计

采用LED列阵辐照植物,获取叶绿素荧光参数。MINIPAM荧光仪输出调制脉冲式荧光作为检测手段,LED列阵使用可编程电源为其提供恒流输出驱动,用以激发叶绿素产生荧光,以此对植物稳态荧光、光适应下最大荧光进行检测,配合环境因子测控系统的温度、CO2浓度、空气湿度、光合有效辐射等数据,综合分析环境因素对实际量子效率、实际电子传递速率等参数的影响。荧光仪使用串口通信程序传递数据,从而实现实时在线监控。实验结果表明,与传统的试验方法相比,该方法具有精度高、检测速度快及应用范围广等优点,具有广泛应用前景。     

LED脉冲光对生菜叶绿素荧光参数的影响

为探究LED脉冲光对作物叶绿素荧光特性的影响,本研究以玻璃生菜为研究对象,设计了14个频率(1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1 024、2 048、4 096和8 192Hz)和5个占空比(20%、40%、60%、80%和100%)组合的脉冲光,利用双通道PAM-100荧光仪测定了不同脉冲光处理下生菜叶片的叶绿素荧光参数。结果表明:低频率(256Hz)低占空比(≤60%)处理的光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光量子效率(Fv/Fm)、有效光量子效率(Fv′/Fm′)、实际光化学量子产额(ФPSⅡ)和光化学淬灭(qP)显著低于连续光,非光化学淬灭(NPQ)和PSⅡ调节性能量耗散的量子产额(ФNPQ)显著高于连续光处理;2Hz以下低占空比处理的非调节性能量耗散的量子产额(ФNO)显著高于连续光;256Hz及以上和256Hz以下的部分高占空比处理的荧光参数与连续光的荧光参数无显著差异。综上,低频率低占空比的脉冲光会降低生菜叶片的光合活性,2Hz的低占空比会导致PSⅡ发生损伤,高频率以及低频高占空比的脉冲光处理不会对生菜叶片的PSⅡ活性、光合电子传递及能量分配造成影响。本研究可为LED节能补光灯的研发提供理论支撑。     

不同品种牡丹光合生理特性及叶绿素荧光参数比较

采用Li-6400便携式光合作用系统等,对中原乌龙捧盛、江南红芙蓉和日本岛锦等3个牡丹(Paeonia suffruticosa)品种的光合生理特性及叶绿素荧光参数进行测定。结果表明,中原乌龙捧盛具有较高净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)、相对叶绿素含量与较低的蒸腾速率(Tr),江南红芙蓉与日本岛锦之间差异不显著。相关性分析结果表明,不同品种牡丹的Gs与Pn、胞间CO2浓度(Ci)、WUE、LUE呈极显著正相关。与江南红芙蓉、日本岛锦相比,中原乌龙捧的光补偿点(LCP)较低,光饱和点(LSP)、最大羧化速率(Vcmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)较高,对光适应的生态幅较宽,碳同化能力较强;中原乌龙捧的最大净光合速率(Pnmax)高,暗呼吸速率(Rd)低,有利于有机物的积累;中原乌龙捧盛的Fv/Fm值较高,其光合机构的破坏程度较低,具有较高光能转化效率。说明中原乌龙捧盛的光合能力较强。     

银杏不同品种叶绿素荧光参数的比较

利用叶绿素荧光技术测定了银杏不同品种叶绿素荧光参数．结果表明：泰兴一号的PSⅡ最大光化学效率（Fv／Fmax）、PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）、表观光合电子传递速率（ETR）及光化学猝灭系数（qP）均高于顺德清晖园银杏，而非光化学猝灭系数（qM）较低．可见，泰兴一号生长较快，具有潜在高生物产量的生理生化基础．不同品种银杏光响应曲线、ETR对光强度响应的初始斜率以及光合色素的含量进一步证实了以上论点．     

干旱对苹果属植物叶绿素荧光参数的影响

[目的]研究干旱对苹果属植物砧木荧光参数的影响。[方法]以1年生抗旱能力较强的八棱海棠和抗旱性较弱的平邑甜茶实生幼苗为试验材料,采用营养液水培法培养幼苗,用20%聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,对这2种幼苗根系进行处理。[结果]在干旱胁迫下,2个苹果属植物品种叶绿素荧光动力学曲线发生了明显变化,随着干旱胁迫时间的延长,八棱海棠和平邑甜茶的Yield、ETR、Fv/Fm、qP均下降,且随着水分胁迫的加强,降低越明显,F0上升,qN先上升后下降,但八棱海棠F0上升幅度比平邑甜茶小,而qN上升幅度比平邑甜茶大,说明八棱海棠PSⅡ抵御干旱的能力比平邑甜茶强。[结论]干旱胁迫不仅直接引发苹果属植物光合结构的变化,而且也影响光合电子的传递。     

应用叶绿素荧光技术研究香樟树机械损伤后生理变化

机械损伤或食草动物攻击的损伤是植物生命中常见的事件,并引起一系列复杂的空间和时间反应。不同的信号路径被激活,涉及各种信号分子。目前,利用叶绿素荧光技术在植物中系统传递损伤信息在国内外相对较少。本试验通过叶绿素荧光仪测定香樟树叶片叶绿素荧光参数,对检测所得的荧光参数Fv/Fm等进行定量分析,并绘出荧光参数变化曲线,将损伤叶片与正常叶片所得参数进行比对分析,从而研究香樟树的叶片间机械损伤刺激后叶绿素荧光信号的系统性传递过程以及应对机械刺激胁迫的生理变化。     

叶绿素荧光动力学参数对亚硫酸氢钠生理响应研究进展

利用叶绿素荧光技术来分析、研究亚硫酸氢盐对植物光合作用的影响及其机理是一个十分前沿和热门的课题。对该领域的相关文献进行了归纳和分析,指出了后续研究的重点,为同类研究提供借鉴参考。     

植物生长调节剂对榆叶梅生长及叶绿素荧光参数的调控效应

【目的】筛选对榆叶梅(Prunus triloba)幼苗生长发育起促进作用的植物生长调节剂种类及质量浓度,为榆叶梅的壮苗提供依据。【方法】以1年生榆叶梅幼苗为试验材料,采用盆栽试验,蘸根施用多效唑(PP333)、生根粉(GGR6)2种药剂,质量浓度均设50,100,150,200mg/L 4个梯度,分别记为P50、P100、P150、P200和G50、G100、G150、G200处理,以清水处理为对照(CK),测定不同处理榆叶梅生长指标(株高、冠幅、基径)和生理生化指标(叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、叶绿素总含量(Chl(a+b))、电子传递效率(ETR)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭(qP)、非光化学猝灭(qN)、最大光化学效率(Fv/Fm)),研究2种药剂对盆栽榆叶梅生长发育的影响,对所测的指标进行相关性分析,并利用隶属函数对不同处理榆叶梅测定指标进行综合评价。【结果】PP333抑制了榆叶梅幼苗株高的生长,当其质量浓度为150mg/L时,对榆叶梅幼苗株高的抑制程度最大;GGR6促进了榆叶梅幼苗株高的生长,当其质量浓度为100mg/L时,对榆叶梅幼苗株高的促进程度较大。PP333和GGR6均能明显促进榆叶梅幼苗基径增粗及冠幅的增加。随着PP333和GGR6质量浓度的增加,榆叶梅幼苗的叶绿素含量及叶绿素荧光参数ETR、ΦPSⅡ、qP、Fv/Fm均呈现先增大后减小的趋势,且PP333和GGR6质量浓度分别为150和100mg/L时达到峰值,均与对照(CK)有显著差异(P0.05);qN呈现先减小后增大的趋势。相关分析表明,Chl a、Chl b、Chl(a+b)与叶绿素荧光参数ETR、ΦPSⅡ、qP、Fv/Fm呈现极显著正相关关系(P0.01),与qN呈现极显著负相关关系(P0.01)。各处理隶属函数平均值大小顺序为G100 P150 P200 P100G50G200G150P50CK。【结论】榆叶梅最佳促进剂为GGR6,且当其质量浓度为100mg/L时,对榆叶梅幼苗生长发育的综合促进作用最佳。     

增温对毛白杨幼苗叶绿素及叶绿素荧光参数的影响

以毛白杨鲁毛50为研究材料,采用人工气候室内模拟温度增加(+2℃和+4℃)的环境条件(对照为常温条件),研究了温度升高对毛白杨幼苗叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:同常温下生长的毛白杨相比,增温2℃和增温4℃处理都显著降低了毛白杨幼苗的叶绿素a(Chla)和总叶绿素(Chla+b)含量,降幅分别为12.97%和13.66%,11.91%和12.61%。但2种增温处理对叶绿素b(Chlb)和Chla/b的影响不显著,降幅分别为6.84%和7.53%,6.96%和6.60%。增温2℃和增温4℃处理对PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)几乎没有影响,但对电子传递效率(Yield)和光化学淬灭系数(qP)的影响效果不同:增温2℃几乎没有引起Yield值和qP值的变化,但增温4℃却显著降低了Yield值和qP值,降幅分别为7.11%和12.74%。同时,增温2℃和增温4℃都显著降低了毛白杨幼苗的非光化学淬灭系数(qN),降幅分别为6.47%和7.09%。从2种增温处理对毛白杨幼苗叶绿素和叶绿素荧光参数的影响来看,增温对毛白杨幼苗Chla及总叶绿素含量具有抑制效应,同时对毛白杨幼苗光合电子传递过程及效率也具有一定的抑制效应。     

不同LED光源对设施越冬辣椒光合特性和叶绿素荧光参数的影响

采用不同LED光源照射植株,研究不同光质、不同补光时间对设施越冬辣椒光合参数及叶绿素荧光参数的影响。结果表明：不同LED光源、不同补光时间对辣椒叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度以及叶绿素荧光参数Fv′/Fm′,qN,ΦPSⅡ,ETR,qP均有显著的影响。采用较短补光时间（6 h和8 h）,RB光和B光均能显著提高辣椒叶片的光合速率、胞间CO2浓度和ΦPSⅡ,ETR,而且补光6 h的效果好于8 h;采用较长补光时间（10 h）时,RB光能显著提高Fv′/Fm′,而W光及RB73光却耗掉更多的热能。RB83处理6 h和8 h能显著提高辣椒的光合作用,可作为设施辣椒越冬生产的补光光源。     

基于调制荧光检测技术的柑橘黄龙病诊断

【目的】实现柑橘黄龙病的及时诊断,防止病情扩散、保障柑橘生产。【方法】运用基于调制荧光检测技术的超便携式调制叶绿素荧光仪MINI-PAM获取柑橘Citrus reticulata叶片荧光参数,通过概率神经网络对荧光数据进行建模及分类处理,以鉴定并区分健康的、非黄龙病黄化的以及黄龙病的柑橘植株。【结果】该方法对所有类别的诊断准确率均高于76.93%,有些类别分类准确率甚至可达100%。【结论】基于概率神经网络的柑橘黄龙病调制荧光检测技术用于鉴别柑橘黄龙病病情具有一定的可行性和推广性。     

高温胁迫对黑穗醋栗幼苗光合特性的影响

以黑穗醋栗品种94-4-13和黑丰1年生扦插苗为试材,测定不同时间、不同温度(25、35、42℃)处理下叶片光合作用和荧光参数的变化,探讨高温胁迫对黑穗醋栗幼苗叶片光合机构的影响,以期为黑穗醋栗的优质生产和丰产栽培技术提供理论依据.结果表明,25℃对黑穗醋栗生长没有明显影响,35、42℃高温对黑穗醋栗生长均造成一定伤害,35℃能通过自身的调节适应高温胁迫,而42℃对黑穗醋栗产生严重影响,导致光合作用和蒸腾作用不可逆下降.黑丰在42℃处理下1~5 d内,Pn下降原因是非气孔因素占主导地位,5 d后则是气孔因素占主导地位,而94-4-13则正好相反.黑穗醋栗叶片的Fv/Fm对高温胁迫反映并不敏感.高温胁迫明显降低黑穗醋栗叶片的光合电子传递量子效率ETR和光化学淬灭系数qP,而提高非光化学淬灭系数NPQ.高温胁迫对黑穗醋栗光合机构的伤害程度与伤害部位均存在明显的剂量效应.     

不同光照强度对石栎幼苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响

以亚热带常绿阔叶林中的常见种石栎(Lithocarpus glaber)为研究材料,测定了不同光强条件(100%、75%和50%自然光强)下幼苗叶绿素荧光参数及叶绿素含量,探讨了石栎生长对光强的适应性。结果表明,随着光照强度的减弱,石栎叶片的叶绿素含量上升,3种光强条件下叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率(ΦPSII)、最大光能转化效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)的季节变化规律相似,高光强下的ΦPSII、Fv/Fm和Fv/Fo值相对较小,说明石栎幼苗能适应较大的光强幅度,同时对低、弱光强有一定的抗逆性。     

观赏竹叶绿素荧光特性的比较研究

利用叶绿素荧光测定技术研究比较了刚竹属等22个观赏竹叶绿素荧光特性,结果表明,观赏竹种不同属间、种间的光系统II(PSII)功能具有差异,竹种间叶绿素荧光参数均达到显著或极显著差异水平。(1)刚竹属的高节竹、红哺鸡竹、斑竹、金镶玉竹、黄秆乌哺鸡、绿皮黄筋的Fv、Fm、Fv/Fm、Fv/F0、ΦPSⅡ、qP等值高于其它7个竹种,qN值相对较低,即前6个竹种具有较好的光合生理功能;(2)刚竹属竹种的叶绿素荧光参数除qN值外,其它参数均值高于箣竹属竹种,而属内竹种的各项参数差异小于属间差异,箣竹属、牡竹属的qN值较低,表现竹种光合机构有着良好的自我保护机制。     

低温弱光对辣椒幼苗叶绿素a荧光参数的影响

以脉冲调制式荧光仪研究了偏低温弱光和临界低温弱光胁迫对辣椒幼苗叶绿素a荧光参数的影响,结果表明:无论是在偏低温(19℃/12℃)还是在临界低温(15℃/8℃)下,辣椒幼苗的Fv/Fm、Fv/Fo和qP均下降,qN升高,但临界低温比偏低温严重。在两种低温下,30μmol?m-2?s-1弱光使Fv/Fm和Fv/Fo下降幅度小,而qP和qN下降或升高幅度大,即30μmol?m-2?s-1弱光能够降低辣椒幼苗对低温的敏感性,提高PSⅡ光化学活性,但同时使光化学猝灭下降严重,非光化学猝灭则上升较大。     

不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响

为了研究不同光质光强处理对金线莲组培苗生长的影响,采用不同光质LED作为人工光源对漳州金线莲进行继代培养。结果显示：红光处理有利于株高生长,其叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值均较小,其中70 μmol/(m2·s)红光处理时金线莲高度达到6.26 cm,但此时其叶绿素含量a、叶绿素含量b、叶绿素总量、Fv/Fm和Fv/Fo值仅分别为1.19 mg/g、0.55 mg/g、1.73 mg/g、0.572和1.34;绿光对金线莲各项指标均无促进作用,且不同强度处理之间差异不显著;蓝光处理对金线莲组培苗叶片生长和生物量积累均有促进作用,金线莲叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值相对较高,但会抑制株高生长,其中70 μmol/(m2·s)蓝光处理时金线莲鲜重、干重、干重/鲜重、叶绿素含量a、叶绿素含量b、叶绿素总量、Fv/Fm和Fv/Fo值分别为1.47 g、0.19 g、0.130、1.83 mg/g、0.71 mg/g、2.54 mg/g、0.801和4.02,但其高度仅为4.56 cm。由此得出,红光有利于植物地上部分生长,但是会造成植株徒长,绿光对植物光合作用影响较小,蓝光对组培苗具有一定的矮化壮苗作用。