植物光呼吸途径及其支路研究进展

[目的]光呼吸是植物重要的代谢途径之一,该过程要消耗大量能量从而降低光合效率,这种效果在C3植物中比C4植物中更明显。抑制光呼吸成为C3植物高光合效率的研究方向之一,为了解光呼吸研究现状。[方法]采用文献综述法对国内外光呼吸研究最新报道进行跟踪。[结果]对光呼吸途径的代谢机制、光呼吸重要生理功能及光呼吸支路最新研究进展做了综述。[结论]一种光呼吸支路的建立对C3植物光合效率提高及产量提高起到较好效果。     

光呼吸抑制剂——亚硫酸氢钠对大豆的增产效果

现代植物生理学发现一些植物的绿色器官在照光条件下进行吸氧及释放二氧化碳的过程,称为光呼吸。大豆、小麦、水稻等大多数温带植物均属于高光呼吸植物。光呼吸释放的二氧化碳量常达光合作用同化的三分之一以上,而且能量也有相应的损失。光呼吸的发现无论在理论上还是在实践上都有重大意义。在生产实践上通过选育低光呼吸高光合效率的品种,或寻找化学药剂抑制光呼吸,提高作物的净光俞效率,增加有机物质积累,提高产量是可能的。近年来,国内一些     

光合作用——第四讲 光呼吸与作物产量

植物在进行光合作用的同时,也进行呼吸作用。呼吸作用包括“暗呼吸”和“光呼吸”两种。暗呼吸是植物生长发育中不可缺少的生理生化过程,而光呼吸是否也为植物所必需,目前还不能肯定。但是,由于在光照下植物的光呼吸通常比暗呼吸快2—3倍,消耗的光合产物高达30—50％,因此多数人认为它是一个浪费过程,至少是限制光合效率的一种重要因素。由此可以设想,控制光呼吸以减少光合产物的损耗,可能是提高光合效率、争取作物高产的有效措施之一。     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅶ、光呼吸是伴随光合作用发生的过程

测定水稻、小麦、棉花等C_3植物和玉米、高粱等C_4植物的光合与光呼吸强度,研究不同处理对光合与光呼吸的影响。植物的光呼吸是与光合作用伴随发生的。强光、高氮等有利光合作用的因素能促进光呼吸;DCMU、叶片失水等抑制光合作用的因素也降低光呼吸。在光合滞后期中,光合强度与光呼吸强度平行上升。在同类植物中,光呼吸强度与光合强度之间有较稳定的比值,C_3、C_4植物的光呼吸占光合分别为30—35％和4％。     

光呼吸抑制剂NaHSo3在茶叶生产上的应用

大量试验证明,植物的光呼吸一般要消耗光合产物的20～40%,是限制光合效率的内部重要因素。为了提高农作物的光合效率,增加产量,农业科技工作者对化学药剂抑制光呼吸进行了大量的研究。当前,在农作物和蔬菜上应用光呼吸抑制剂——NaHSO_3比较普遍,并取得了显著增产效果。但在茶叶生产上的应用,报道尚少。我们于1984～1986年茶叶上进行了NaHSO_3的试验与示范。现将试验结果简报如下。     

光呼吸抑制剂2,3-环氧丙酸钾 α-羟基-2-吡啶甲磺酸的合成

六十年代一系列实验表明:植物的绿色器官在光照下进行光合作用的同时,也进行着光呼吸作用——吸收氧气,氧化由光合中间产物转变成的乙醇酸,放出二氧化碳。光呼吸的生理功能还在争论中。不少人认为:它消耗光合同化的二氧化碳、降低表光合、是影响光合效率的重要因素。据报导,玉米、高梁、甘蔗等低光呼吸作物较烟草、小麦、水稻等高光呼吸作物的光合效率高2—3倍。若能采取措施,降低高光呼吸作物的光呼吸,便有可能大幅度提高它们的光合效率,从而提高产量。但也有些人     

棉花若干形态、生理指标与产量之间相关的初步研究

一、引言作物产量的高低,标志着它生长的好坏。不同品种在同样环境条件下产量有高有低,正是它们生产能力有高有低的表现,因而产量成为鉴定品种优劣的主要依据。作物的经济产量,虽然取决于许多因素,但在很大程度上与光合作用同化的碳素量减去呼吸作用消耗的碳素量所得差值的大小,有着密切的关系。上述差值在不同种的作物是很不相同的。一般说来,C_4植物的光合效率比C_3植物大,光呼吸比C_3植物低,这个差值便较C_3植物大,有机物的积累显然也比较多。水稻、棉花、     

红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸的方法

光呼吸是植物绿色细胞在光下释放CO_2的过程,光呼吸的测定在研究光合机理、光呼吸生理功能,以及探讨提高作物光合效率等方面都是很有必要的。本文就用红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸谈些工作体会。用“红外”测定光呼吸通常有以下几种方法。 1.测定断光瞬间的CO_2猝发量; 2.测定光下CO_2释放量; 3.外推法求算[CO_2]为零时的光合强度; 4.测定低氧下表观光合的增量。     

关于光呼吸的化学抑制的研究 Ⅱ.各种光呼吸抑制剂效应的比较

光呼吸是降低光合效率的内部因素,施用光呼吸抑制剂一般能抑制光呼吸提高净光合。本试验用NaHSO_3、2.3—CopA、INH三种光呼吸抑制剂在水稻上施用,以比较其效应,特别对NaHSO_3适宜浓度、药效期等进行了系统试验,结果证明NaHSO_3的有效浓度范围为100—300ppm,药剂效应期可持续5天。各种光呼吸抑制剂效应比较发现,NaHO_3与2.3—copA的效应相近,在适宜浓度内都有抑制光呼吸提高净光合的作用,INH的效应尚难肯定。     

小麦叶片光呼吸与蛋白质积累关系的研究

诸多研究表明,在植物绿叶中进行的光呼吸乙醇酸途径与氮代谢之间存在着密切联系(陈锦强等,1983,1987。李明启,1988)。主要表现在乙醇酸途径包括一个氨的释放和再同化的氮循环,而且它还通过“甘氨酸一丝氨酸反应”为硝酸还原提供还原剂NADH(陈锦强等,1983)。但关于小麦叶片光呼吸与蛋白质积累的关系的研究报道尚少。本工作是在小麦开花后叶面喷施200μg／gNaHSO3,每隔7d喷施一次,直至成熟。     

光呼吸与硝酸还原关系研究——光呼吸抑制剂与代谢物对黄化小麦硝酸还原酶光诱导的影响

 用黄化小麦为材料研究了多种光呼吸抑制剂与光呼吸代谢物对硝酸还原酶光诱导及叶片亚硝酸盐含量的影响。结果表明,光呼吸抑制剂NaHSO3、INH、HPMS与光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸对硝酸还原酶光诱导有显著的抑制作用,而乙醇酸和乙醛酸处理可以提高叶片的亚硝酸盐含量,说明光呼吸与氮代谢有密切的关系,光呼吸的正常进行有利于硝态氮的还原。乙醇酸和乙醛酸对硝酸还原酶的抑制可能与亚硝酸盐在叶片中的积累有关。     

光呼吸的控制与作物产量

<正> 光呼吸的理论研究,已为人们指出了控制光呼吸,提高作物产量的若干途径.通过这些途径已显示出未来提高作物产量的美好前景. 一、利用植物光呼吸特点,因地制宜,选择栽培作物根据植物在地球上的分布说明,C_4植物多半分布在热带、亚热带,干旱、半干旱的环境,而C_3植物则多半分布在温带、寒带、潮湿地区.从草原生态系统观察,可以发现在一年之中,C_3植物的生长季节是在低温潮湿的月份,而C_4植物则生长在比较炎热而干燥的月份.显然C_3、C_4植物的碳代谢途径和光呼吸特点是与其分布的环境相适应的,即C_4代谢途径是对高温、强光、干旱的适应,C_3代谢途径是与较低的光强,较低的温度,比较潮湿的环境相适应的.如果打破这种适应,使C_3植物在高温、强光、干旱的条件下生长,就会造成光呼吸急剧上     

关于光呼吸的化学控制的研究

采用光呼吸抑制剂NaHSO_3对水稻、小麦的处理,获得如下结果: (1)一定浓度的NaHSO_3处理叶片有提高净光合的效果,在100—300ppm范围内净光合可提高5—20％左右。 (2)用低氧(2％O_2)控制可证明,净光合提高是由于光呼吸被抑制的结果,同时乙醇酸氧化酶活性降低与乙醇酸含量的积累同光呼吸有关的各项参数表现一致。 (3)在排除个体差异和其他条件干扰下,从未发现被处理的叶片的净光合有低于对照者,说明抑制光呼吸对正常光合并未产生不利地影响,再者从施用光呼吸抑制剂有提高经济产量的趋势,问接证明抑制光呼吸并未妨碍生理过程的正常进行。 (4)由于NaHSO_3是一种廉价的普通试剂,又易于被叶片吸收运转,因此作为一种提高光合效率的手段,至少作短期内施用,是很值得注意的。诚然,由于光呼吸的生理意义尚未澄清,上述观点仍须继续研究证明。     

作物高光效育种中的几个问题(中)

<正> 三、高光效与光呼吸植物在正常生活条件下,进行吸氧和释放二氧化碳的过程,称呼吸作用,它能在暗中或光下进行,常称暗呼吸。近年来又发现植物绿色细胞仅在光下进行呼吸作用,称为光呼吸。各类作物光合效率的高低,主要是由于光呼吸不同所引起的。在正常光照条件下,有些作物的光呼吸比暗呼吸高1.3—5倍。一般光呼吸的损失约占光合产物总量的1/3—1/4。因此,如能通过某些手段控制光呼吸,就能提高光合效率,增加有机物的积累,从而提高作物的产量。     

植物光呼吸途径的调控和优化策略

植物的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxidase,Rubisco)有2种活性:一是羧化作用,同化二氧化碳,为生物圈提供食物;二是氧化作用,消耗同化产物,生成有毒的2-磷酸乙醇酸,启动光呼吸途径。C_3植物的光呼吸途径大约消耗了1/3的光合作用产物。但是,直接敲除光呼吸途径的基因不仅不能提高生物量,而且往往是致死的;只有科学优化光呼吸途径才能提高植物生物量和作物产量。本文综述了植物光呼吸途径的功能和基因通路,以及调控和优化光呼吸以提高植物生物量的方法和研究进展。     

光呼吸抑制剂对小麦一些生理过程的影响

自从六十年代中期发现植物光呼吸现象后,引起国内外的普遍重视,并积极开展了大量的研究工作,现已证明光呼吸是绿色植物比较普遍的特性。三碳植物光呼吸所释放出来的二氧化碳量常常达到光合同化二氧化碳量的三分之一以上,也就是说,光合作用过     

一种改进的光呼吸测定叶室

光呼吸是植物的一种重要生理现象。运用气流法测定植物的光呼吸，需要配备的一个重要装置就是叶室。用于测定光呼吸的叶室必须密闭严格，不能漏气。否则，影响测定结果的准确性。     

光呼吸抑制剂对水稻增产效应的应用试验初报

一、前言光呼吸是植物照光后引起的耗氧,放出CO_2的过程。当植物进行光呼吸时,光合作用的最初产物所固定的 CO_2在尚未形成糖前就被重新释放出来。据前人测定,光呼吸放出的CO_2量较之暗呼吸大3～4倍,占光合产物的1/3以上。水稻是 C3植物,它的 CO_2补偿点高,RuDP 加氧酶和乙醇酸氧化酶的活性大,因而其光呼吸强度也大。因此,有很大部份的光合产物被光呼吸过程重又消耗,造成物质能量的很大浪费。通过生物化学手段,用光呼吸抑制剂来抑制水稻的光呼吸作用,就可以减少无谓的物质能量消耗,增加干物质积累,这对于提高水稻结实率和成熟度,增加产量,将是十分有效的措施。     

光呼吸与高光效育种问题

近年来,光呼吸的研究在国内外普遍受到重视,不少单位开展了这方面的研究工作。过去几年,我们亦曾对作物的光呼吸进行过一些研究。现就光呼吸与高光效育种问题,提出一些看法。     

氮素营养对冬小麦光合与光呼吸的调节

以冬小麦扬麦4号为材料,采取不同的施氮水平处理,研究氮素营养对冬小麦光合与光呼吸的调节.用氧电极测定RuBPOase活力.用~(14)C同位素测定RuBPCase活力,用红外线CO_2气体分析仪测定光合和光呼吸强度.结果表明:这些代表整体和酶学水平等几个不同层次的光合参数均随氮素水平的不同而有显著差异,且这些光合参数之间呈极显著的正相关.另外还观察到,光呼吸比光合作用对氮的反应敏感性更强.本文对氮与光呼吸的关系及光呼吸对碳氮代谢的调节机理进行了讨论.