植物弱光逆境生理的研究进展

光照是植物生长发育及形态建成的重要条件,而弱光是目前影响设施生产的重要的不利环境因素之一。该文对弱光对植物营养生长、生殖生长、生理生化、植物光合色素、光合参数、植物内源激素、植物酶活性以及光信号转导途径等进行了综述,并在此基础上提出了今后弱光逆境的研究方向。     

黄瓜耐低温弱光品种的评价体系与应用

选择低温弱光抗性水平不同的16个品种为研究对象,对其在低温弱光逆境下的光合代谢、相关生理生化指标和形态指标进行了测定,在此基础上建立了实用性强的早期黄瓜低温弱光耐受性鉴定方法和体系,并用于黄瓜育种材料的选择,取得了较理想的结果,同时对该体系的稳定性、可操作性、选择压力和标准化等进行了讨论。     

低温弱光对西葫芦幼苗渗透调节物质的影响

以西葫芦品种早青一代为试材,研究了不同低温弱光组合及低温弱光持续时间对西葫芦幼苗渗透调节物质的影响。结果表明:可溶性蛋白质含量随低温弱光逆境程度加剧和持续时间延长持续减少;在15℃/5℃以上,弱光处理渗透调节物质游离脯氨酸、可溶性糖含量增加,但增加幅度随着弱光逆境加剧和持续时间延长而减弱;但在15℃/5℃下,弱光逆境导致游离脯氨酸、可溶性糖含量先增加后降低。     

弱光对菊花‘清露’光合特性的影响

以弱光敏感的菊花品种‘清露’为试材,采用分析光合参数的方法,在自然光照(对照)和30%光照(弱光处理)2个条件下,研究了不同光强梯度(1 500、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、50、20、0μmol·m~(-2)·s~(-1))下植株在0、5、10、15、20d各时间点的光合特性变化,以探讨弱光对菊花光合特性影响规律,为苗期管理提供参考。结果表明:随着光合有效辐射(PAR)的提高,净光合速率呈上升趋势,在弱光条件下也是如此,对照净光合速率(Pn)最大值达到15.31CO_2μmol·m~(-2)·s~(-1),而弱光下最大值仅达到7.94CO_2μmol·m~(-2)·s~(-1);光饱和点(LSP)最大值分别为1 061.00、825.00μmol·m~(-2)·s~(-1);光补偿点(LCP)最大值分别为58.7、76.42μmol·m~(-2)·s~(-1);对气体交换参数进行分析,发现弱光下植株通过增大气孔导度(Gs),减少胞间二氧化碳浓度(Ci),来减缓因光照不足而造成的光合速率下降;然而弱光下菊花虽然通过自身调节来适应环境变化,但低光照仍会造成其光合速率的下降,影响植株的正常生长。这种效应既与气孔限制有关,又受非气孔因素的影响。     

不同品种辣椒幼苗光合特性及弱光耐受性的差异

 在不同弱光处理条件下, 利用L I26400型便携式光合仪研究了弱光对4个辣椒品种幼苗光响应曲线、CO₂ 响应曲线等光合特性的影响, 结果表明弱光下辣椒的光补偿点(LCP) 、光饱和点(LSP) 、光饱和光合速率、CO₂ 补偿点(CCP) 、CO₂ 饱和点(CSP) 、暗呼吸速率(Rd ) 、羧化效率(CE) 、RuBP羧化酶活性、RuBP最大再生速率均下降, 表观量子效率(AQY) 上升, 并且弱光下辣椒净光合速率( Pn)的下降是RuBP羧化限制和再生限制的共同结果。另外随光照的减弱, 辣椒叶片叶绿素(Chl. ) 含量上升,叶绿素a /b比值(Chl. a /b) 和比叶重( SLM) 下降。弱光下LCP和Rd 相对较低、AQY和CE较高的辣椒品种可能具有耐弱光的优势。     

低温弱光对番茄苗期生长和光合作用的影响

研究了低温弱光条件对番茄苗期植株茎的长度、叶面积、根系活力、功能叶片叶绿素含量及净光合速率的影响。结果表明 :低温弱光造成番茄茎的增长和叶面积扩展减缓、叶片净光合速率降低 ,但对番茄根系活力影响不明显 ;低温逆境对于番茄茎叶生长及净光合速率的影响作用比弱光逆境更大 ;不同品种受低温弱光逆境影响的程度不同     

适度水分胁迫提高黄瓜幼苗光合作用弱光适应性

以黄瓜（Cucumis sativus L.）‘戴多星’品种为试材,在人工气候室内研究弱光（75 ~ 85 μmol · m-2 · s-1）下水分胁迫（40%基质最大持水量）对幼苗叶片光合、荧光特性及Rubisco含量的影响。结果表明,弱光逆境下,经20 d水分胁迫后的幼苗较正常水分条件下叶片光合色素（以单位面积计）含量提高,叶绿素a/b（Chl.a/b）下降,植株光饱和光合速率Asat、表观量子效率（AQY）、羧化效率（CE）、RuBP最大再生速率及光饱和点（LSP）均显著增加,CO2补偿点（CCP）显著下降,并且光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光化学反应速率（Prate）、非环式电子传递速率（J）以及PSⅡ吸收光能向光化学反应分配比例P等叶绿素荧光参数呈增加趋势,PSⅠ和PSⅡ间激发能分配不平衡性（β / α–1）减小,叶片可溶性蛋白质含量和Rubisco大、小亚基含量上升,表明适度的水分胁迫有利于提高弱光下黄瓜幼苗的光合适应性;而正常光照下（500 ~ 600 μmol · m-2 · s-1）经水分胁迫后的黄瓜幼苗上述主要光合特性指标如Asat、RuBP最大再生速率、CE、ΦPSⅡ、Prate、J和P等有所下降,光系统间激发能分配不平衡性（β / α–1）增加,光合作用受到一定抑制。     

黄瓜幼苗光合及荧光特性对弱光的响应

 以不耐弱光的‘津研2号’和较耐弱光的‘戴多星’黄瓜(Cucumis sativus L.)为试材,在人工气候室内研究其光合及荧光特性对弱光（75～85 μmol·m^-2·s^-1）的响应。结果表明,弱光处理后叶片光合色素含量、总叶绿素/类胡萝卜素比值呈增加趋势,尤其是戴多星更明显;叶绿素a/b比值呈减小趋势,且戴多星的减小幅度大于津研2号;净光合速率、水分利用效率呈下降趋势,戴多星下降幅度小于津研2号;叶片最大光化学效率、光系统Ⅱ实际光化学效率、光化学反应速率、光系统非环式电子传递速率、光系统Ⅱ吸收光能用于光化学反应的比例,对弱光的响应有一定差异,弱光下戴多星均有明显增加,而津研2号的增减不规律,且幅度均较小,说明弱光下戴多星对弱光的利用能力明显强于津研2号。     

光强变动条件下两个典型基因型番茄品系苗期适应性

以两个典型基因型番茄品系01(耐弱光)和04(不耐弱光)为试材,研究光强变动对番茄苗期形态特征、光合特性以及相关生理生化指标的影响。结果表明,光强变动条件下,叶绿素含量、净光合速率、Fv/Fm、PhiPSⅡ呈现波动式变化,但不同品系波动幅度不同,品系01波动幅度小于品系04;光强处理28d后,品系01恢复程度高于品系04。表明番茄弱光耐受性与光强变动条件下番茄生长发育的适应能力有关,耐弱光品系对光强变动的适应能力强,反之则弱。     

弱光胁迫下沼渣与基质配比对茄子幼苗光合特性及生理特性的影响

以"哈农茄2号"为试材,研究弱光胁迫下沼渣与基质配比对茄子幼苗光合特性及生理特性的影响。结果表明:在55%自然光照条件下,处理的比叶干样质量、保护酶(SOD、POD、CAT)、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都高于CK,而株高/茎粗和丙二醛(MDA)却低于CK,混有沼渣的基质栽培的茄子幼苗对弱光表现为较好的适应性,具有一定的耐弱光性。     

柑桔开花,幼果期的异常高温胁迫对叶片光合作用的影响

研究了柑桔花期、幼果期的异常高温胁迫对柑桔叶片光合速率的影响。受异常高温的突然袭击后，柑桔叶的光合速率迅速大幅度下降。较高的大气相对湿度能很大程度上抵消短期高温的效应，但对较长时间的高温作用不大。高温对叶光合速率的影响，短期内主要通过气孔限制ＣＯ２供应量来实现，随后较长时间内主要通过抑制叶肉细胞的光合活性来实现、经较长高热环境的影响后，叶片的光合速率会产生适应性的恢复，使光饱和点、光补偿点、最适温度及适宜温度范围等产生明显的变化。     

SOD对草莓叶片光抑制的防御作用

草莓营养生长期间,田间草莓叶片光化学效率(Fv／Fm)和表观量子效率(AQY)晴天上午随PAR升高而降低,午后随PAR降低而升高,中午时分丙二醛(MDA)含量达到最高,而光合速率(Pn)则出现低谷,说明午间强光使光合作用发生光抑制。超氧物歧化酶(SOD)活性中午14时以前为增加趋势,以后下降。遮阴60％,Fv／Fm与AQY明显提高,MDA含量降低,SOD活性减弱。强光下施用SOD抑制剂(DDTC),可使Pn、AQY及Fv／Fm明显降低,光抑制加重,而适当遮阴条件下喷施同一浓度DDTC影响较小,表明SOD在强光下对草莓叶片光合机构具有保护作用。     

外源油菜素内酯对弱光下番茄幼苗光合碳同化关键酶及其基因的影响

以弱光敏感型番茄品种‘基尔斯’为试验材料,研究叶面喷施24–表油菜素内酯（EBR）对弱光胁迫下番茄幼苗生长、光合碳同化关键酶活性及基因表达的影响。结果表明,弱光胁迫下幼苗质量、茎粗和壮苗指数分别下降了70.5%、13.0%和77.7%,而株高增加了45.3%,说明外源EBR显著缓解了弱光胁迫对幼苗生长的抑制。弱光胁迫使番茄叶片净光合速率（P_n）降低42.8%,而喷施EBR后P_n提高到对照的72.0%。弱光胁迫导致番茄光合碳同化相关的核酮糖–1,5–二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）、果糖–1,6–二磷酸醛缩酶（Ald）、果糖–1,6–二磷酸酯酶（FBPase）和Rubisco活化酶（RCA）活性分别降低41.6%、31.3%、31.4%和19.6%,EBR处理后显著提高了这些酶的活性。同时弱光胁迫显著降低碳同化关键酶基因RbcL、RbcS、RCA、Ald、FBPase、SBPase、GAPDH、TK和PRK的表达量,而EBR显著提高这些基因的表达水平,其中SBPase和GAPDH的mRNA转录接近对照水平,TK和PRK的mRNA转录水平比对照提高了29%和37%。这些结果表明外源EBR通过调控弱光胁迫下番茄幼苗碳同化相关酶活性及其基因表达,提高叶片净光合速率,缓解弱光胁迫对植株的伤害,从而增强番茄幼苗的弱光耐性。     

强光胁迫下SOD对姜叶片光抑制破坏的防御作用

晴天条件下,田间姜叶片的光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）和表观量子效率（ＡＱＹ）上午随ＰＦＤ升高而降低,１２￣１４时后随ＰＦＤ的降低而升高,中午前后丙二醛（ＭＤＡ）含量达到最高,而光全速率（Ｐｎ）出现低谷,表明午间强光使光合作用发生光抑制,甚至光氧化。超氧物岐化酶（ＳＯＤ）１４时以前呈增加趋势,之后逐渐降低。苗期遮荫６０％,Ｆｖ／Ｆｍ与ＡＱＹ明显提高ＭＤＡ含量降低,ＳＯＤ活性减弱,Ｐｎ降低且日变化曲线变为     

盐胁迫下植物光合作用的研究进展

盐胁迫对农业生产的威胁是一个世界性的热点问题,也是影响全球生态环境的重要因素之一。当植物遭受盐胁迫时,其生长发育受到抑制,这通常与光合作用效率的下降密切相关。本文针对盐胁迫对植物光合作用不同方面的影响进行了综述,主要包括气孔导度、光合色素、PSⅡ光化学反应、光合电子传递、叶绿体超微结构、类囊体膜蛋白复合体以及光合磷酸化和CO2固定等方面,以期为丰富盐胁迫下植物光合作用理论提供依据。     

干旱胁迫对山葡萄光合作用及光响应特性的影响

采用盆栽试验研究了干旱胁迫对"左山一"和"双丰"山葡萄当年生扦插苗光合作用及光响应特性的影响。结果表明:干旱胁迫能显著降低山葡萄的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY),而光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)得到显著提高。无论在正常供水还是各种干旱胁迫处理情况下,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)和气孔导度(Gs)都随光强增加呈逐渐上升的趋势,而后趋于平缓,胞间CO2浓度(Ci)随光强的增加呈下降趋势而后趋于平缓;与CK相比,各梯度干旱处理的山葡萄Pn、E和Gs值均低于CK,Ci随干旱胁迫程度的加重先降低后升高。因此认为,山葡萄对干旱胁迫敏感,生产中在山葡萄的生长季节要保证充分灌水。     

遮阴对丰香草莓光合作用及叶绿素荧光特性的影响

以盆栽丰香草莓为材料,研究了遮阴处理对草莓光合作用及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,遮阴处理增加草莓叶柄长度、叶面积以及光合色素含量,但降低了比叶重;遮阴处理显著降低草莓叶片的羧化效率(CE)、暗呼吸(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP),提高了其表观量子效率(AQY)和CO2补偿点(CCP)。遮阴后草莓Pn日变化由“双峰”型变为“单峰”型,日光合总量显著低于对照,早晚时分水分利用率(WUE)有所下降。遮阴后,叶片气孔导度(Gs)提高,蒸腾速率(Tr)下降,可能与叶面温度下降有关。叶绿素荧光动力学测定显示,遮阴处理草莓叶片的初始荧光(Fo)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)日变化曲线与对照相似,但Fo值始终低于对照,Fv/Fm值显著高于对照。以上参数表明丰香草莓对弱光环境有一定的适应能力,遮阴处理可以减轻强光下的草莓叶片光抑制程度,提高植株对光能的利用能力,但同时也需要注意提高环境中CO2浓度。     

Improving spinach,radish, and lettuce growth under red light-emitting diodes (LEDs) with blue light supplementation

Radish (Raphanus sativus L. cv. Cherriette), lettuce (Lactuca sativa L. cv. Waldmann's Green), and spinach (Spinacea oleracea L. cv. Nordic IV) plants were grown under 660-nm red light-emitting diodes (LEDs) and were compared at equal photosynthetic photon flux (PPF) with either plants grown under cool-white fluorescent lamps (CWF) or red LEDs supplemented with 10% (30 micromoles m-2 s-1) blue light (400-500 nm) from blue fluorescent (BF) lamps. At 21 days after planting (DAP), leaf photosynthetic rates and stomatal conductance were greater for plants grown under CWF light than for those grown under red LEDs, with or without supplemental blue light. At harvest (21 DAP), total dry-weight accumulation was significantly lower for all species tested when grown under red LEDs alone than when grown under CWF light or red LEDs + 10% BF light. Moreover, total dry weight for radish and spinach was significantly lower under red LEDs + 10% BF than under CWF light, suggesting that addition of blue light to the red LEDs was still insufficient for achieving maximal growth for these crops.     

水分状况与大白菜光合作用关系的研究

水分状况与大白菜光合作用关系密切,正常水分条件下叶片的光合速率远大于水分胁迫条件下的,其差异随光强和CO_2浓度的增加而增加。水分胁迫使大白菜光合作用的光饱和点和CO_2的饱和点降低,补偿点升高。轻度的水分胁迫对光合作用的影响表现为气孔限制,而严重的水分胁迫则表现为非气孔限制,这是因其叶肉细胞光合活性下降所致。大白菜光合速率随叶片相对含水量(RLWC)的减少而下降,当RLWC低于86％时,光合速率出现大幅度下降。短期内空气相对湿度变化对光合速率影响不大。     

光质对北细辛生长及光合生理特性的影响

以五年生北细辛(Asarum heterotropoides Fr.schmidt var.maudshuricum(Maxim)kitag)为试材,通过覆盖6种不同颜色的滤光膜形成荫棚下光质(Ⅰ~Ⅵ),以生产上常用的50%透光率黑色尼龙网下光质(Ⅶ)为对照,研究不同光质下细辛的田间表现和光合生理特性,以期为北细辛合理调光措施提供参考依据。结果表明:生长在光质Ⅵ下的北细辛植株在5-6月生长状况良好,7月中旬开始地上部逐渐枯死;生长在其它6种光质下的植株,整个生育期生长状况均良好,且增产率为63.30%_Ⅳ>60.00%_Ⅴ>56.30%_Ⅱ>43.30%_Ⅰ>35.30%_Ⅶ>28.30%_Ⅲ。光质Ⅳ和光质Ⅴ下生长的北细辛,叶片光合色素含量(PPC)、全天净光合速率(APn)平均值和比叶重(LMA)均显著高于其它5种光质(P<0.05)。在7种光质下的北细辛,其净光合速率与环境温度均呈显著负相关(P<0.05),蒸腾速率(Tr)与温度均呈显著正相关(P<0.05),净光合速率与胞间二氧化碳浓度(Ci)均呈极显著负相关(P<0.01)。在整个生育期,光质Ⅴ下的北细辛的叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性最大;而光质Ⅳ下的叶片过氧化物酶(POD)活性最大。在7月,光质Ⅵ下生长的北细辛叶片丙二醛(MDA)含量显著高于其它光质。每种光质下,随着生长时间延长,过氧化氢酶活性均呈逐渐降低的趋势,过氧化物酶活性呈升高的趋势,丙二醛含量均先升高后降低。随生长时间的延长,光质Ⅰ~Ⅲ下叶片的超氧化物歧化酶活性先升高后降低,而光质Ⅳ~Ⅶ下叶片的超氧化物歧化酶活性呈逐渐降低趋势。光质Ⅳ和光质Ⅴ有利于北细辛有机物的累积。