不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

沼液与尿素配施对冬小麦光合特性及产量的影响

2007—2009年度,在总施氮量相同的条件下,比较了沼液与尿素氮肥不同基追比对冬小麦品种温麦28光合特性及产量的影响。在基施沼液的基础上追施尿素,提高叶片PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII光化学最大效率(F_v/F_m)和荧光光化学猝灭系数(q_P),降低荧光非光化学猝灭系数(q_N),其PSII量子效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)优势明显,具有较高的光合速率,尤其是基施25%沼液氮+追施75%尿素氮处理,光合功能强,籽粒产量最高,2007—2008年度达8 277.90 kg hm^-2,2008—2009年度为7 318.07 kg hm^-2。整个生育期单施沼液处理使小麦营养生长过旺,荧光参数变劣,光合速率下降,产量显著降低。单施尿素氮肥处理F_v/F_o和F_v/F_m在开花期前具有明显优势,但在开花期后不再延续前期优势,Φ_PSII和ETR参数年度间存在差异,q_P值持续低于基施沼液追施尿素的配施处理,而q_N值表现相反,荧光参数间不够协调,产量较基施沼液追施尿素处理降低,而较单施沼液处理显著提高。     

田间条件下转玉米C4型PEPC基因小麦的光合生理特性

为了检验转PEPC基因小麦是否具有C₄光合生理特性,以转PEPC基因小麦和对照周麦19为试验材料,分别于抽穗期、开花期、花后第7天和花后第15天测定其单株旗叶的气体交换参数日变化,对净光合速率日变化进行单位日光合总量分析, 并且对净光合速率日变化与单株气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率日变化的相关性进行了分析;在花后第15天测定其单株叶绿素荧光参数,并在成熟期调查了单株产量性状。与对照相比,转基因株系在4个测定时期的旗叶净光合速率明显提高,尤其在花后第15天,单位日光合总量较对照提高29.1%和23.3%,气孔导度和蒸腾速率均明显增加,胞间CO₂浓度降低;花后第15天12:00与8:00相比,转PEPC基因小麦的F_v/F_m、q_p、NPQ、Φ_PSII的变幅均小于对照;单茎重、千粒重、单穗重和收获指数较对照显著增加。以上结果表明,转PEPC基因小麦材料在田间条件下光合特性明显优于对照,且具有提高小麦产量水平的潜力。     

两个水稻叶色突变体的光合特性研究

以恢复系缙恢10号为对照,对它的两个叶色突变体ygl5和pygl1在孕穗期的光合、荧光特性和叶绿体超微结构进行了研究。结果表明,两个突变体叶绿体内基粒数量明显少于对照,叶绿素含量也大幅下降,其中ygl5表现为叶绿素总体缺乏,pygl1表现为叶绿素b严重缺乏;ygl5和pygl1的P_n、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、表观量子效率和羧化效率都显著高于对照,而CO₂饱和点、CO₂补偿点和光呼吸速率则低于对照;其F_v/F_m、Φ_PSII和q_P均显著高于对照,表明突变体ygl5和pygl1具有较高的光能捕获效率和转换效率。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

土壤水分和种植密度对小麦旗叶光合性能和干物质积累与分配的影响

2008—2010年连续2个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采用测墒补灌的方法,研究土壤水分对不同密度小麦旗叶光合性能、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用效率的影响。第一年在150株 m⁻² (M1)和225株 m⁻² (M2)两个密度下设置3个土壤含水量处理,即拔节期65%+开花期60%(W0)、拔节期75%+开花期75%(W1)和拔节后7 d 75%+开花后7 d 75%(W2);第二年选用第一年的节水高产密度处理M1,但土壤含水量调整为拔节期75%+开花期60% (W’0)、拔节期85%+开花期75%(W’1)和拔节后7 d 85%+开花后7 d 75%(W’2)。两种基本苗密度相比较,M1处理灌浆中后期的旗叶最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)和开花后干物质积累量和干物质向籽粒转运量显著高于M2处理。W2处理灌浆中后期的旗叶F_v/F_m和Φ_PSII显著高于W1处理,而W’2处理灌浆中后期的旗叶光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单叶水分利用效率(WUE_L)和气孔导度(G_s)均显著高于W’1处理。在M1密度下,W2处理的干物质向籽粒的转运量,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于W1处理,获得了较高的籽粒产量和水分利用效率,且干物质积累与分配、籽粒产量和水分利用效率在两年中结果趋势一致。在150株m⁻²密度下,0~140 cm土层平均土壤相对含水量拔节后7 d和开花后7 d均为75%和75%,是本试验条件下节水高产的最佳处理。     

小偃54和8602及其杂交后代小偃41和小偃81花后旗叶光合特性比较

通过测定叶绿体色素含量、叶片气体交换参数、叶绿素荧光及820 nm吸收参数,比较了小偃54 (XY54)和8602及其杂交后代小偃41 (XY41)和小偃81 (XY81)花后旗叶光合特性的差异。在开花期,4个品种(系)的叶绿素和类胡萝卜素的含量不同,基本表现为杂交后代高于双亲,且以XY81最高;8602品系的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)最高,XY41品系的气孔导度(G_s)最低,而XY54品种的CE最低。4个小麦品种(系)的胞间CO₂浓度(C_i)、K点可变荧光(F_K)占F_J–F_O荧光振幅的比率(W_k)、光系统II(PSII)最大量子效率(F_v/F_m)、电子传递到Q_A下游的概率(Ψ_o)、电子从系统间电子传递体传递给光系统I(PSI)受体侧电子受体的概率(δ_Ro)、820 nm相对可变透射光(ΔI/I_o)、PSII的实际光化学效率(Φ_PSII)和非光化学猝灭(NPQ)无显著差异。小麦开花后,XY54的叶绿素含量、P_n、G_s、CE、F_v/F_m、δ_Ro及ΔI/I_o的下降幅度和W_k的上升幅度显著大于其他3个品系,但C_i、Ψ_o、Φ_PSII和NPQ与其他3个品系没有显著差异。8602和2个杂交后代的上述参数的变化趋势在整个发育期内基本相同。以上结果表明,与XY54相比,XY41和XY81的光合下降幅度较小,可能与它们的光合暗反应能力不同有关,而不是三者的叶绿素含量、气孔导度及光反应的能力不同所造成,杂交后代XY81和XY41可能遗传了8602品系较高的光合暗反应特性。     

开放式臭氧浓度升高条件下不同敏感型小麦品种的光合特性

利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高平台(O₃FACE),以臭氧敏感品种烟农19和臭氧耐性品种扬麦16为试材,研究了小麦光合特性对O₃浓度升高的响应,并分析了不同敏感型小麦品种响应差异的可能原因。结果表明,O₃浓度升高并持续处理75 d后,小麦旗叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著下降,其中扬麦16的降幅(27.9%、37.5%和27.9%)明显小于烟农19 (61.1%、68.0%和57.4%);而C_i基本维持恒定。说明O₃FACE下小麦旗叶P_n下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中非气孔因素起决定性作用。叶绿素荧光分析表明,两个品种的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭(q_P)和光化学反应速率(P_rate)等荧光参数均呈下降趋势,而非光化学猝灭(NPQ)和热耗散速率(D_rate)呈上升趋势;可溶性蛋白和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)则与荧光参数及P_n的变化趋势一致。由此可见,RuBP的羧化限制和PSII光系统损伤可能是O₃胁迫下小麦旗叶P_n下降的主要非气孔因素。此外,O₃FACE下扬麦16各参数的变幅均小于烟农19,扬麦16较高的蒸腾速率和较小的Rubisco含量降幅可能是其维持光合机构功能的重要原因。     

水分胁迫对糜子植株苗期生长和光合特性的影响

选取耐旱性不同的糜子品种陇糜4号(强抗旱)、晋黍7号(旱敏感)和5283黄(中等抗旱),采用盆栽控水试验,调查不同水分处理对糜子苗期主要性状和光合参数的影响。结果表明：(1)水分胁迫下各品种的株高、叶面积、根重、叶绿素含量、根系活力均呈下降趋势,且陇糜4号的降幅小于5283黄和晋黍7号。(2)水分胁迫下,3个品种的固定荧光值(F_o)和非光化学猝灭系数值(q_N)均显著增加,在重度胁迫后,陇糜4号、5283黄和晋黍7号的F_o值分别比对照增加24.6%﹑34%和40.8%,q_N值分别增加0.956、1.083和2.183,且表现为旱敏感品种晋黍7号的增加幅度大于强抗旱品种陇糜4号;各品种的可变荧光(F_v)、最大荧光(F_m)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII的潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(q_P)值均因水分胁迫而降低。在中度和重度胁迫时,与正常灌水相比差异达显著水平,降幅以晋黍7号>5283黄>陇糜4号。(3)各品种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO₂浓度均因水分胁迫而下降,强抗旱品种陇糜4号各值的变化幅度均小于中等抗旱品种5283黄和旱敏感品种晋黍7号,表明陇糜4号的光合参数受水分胁迫的影响最小,较高的电子传递速率和较强的光能转化能力是陇糜4号适应干旱环境的重要生理特性。(4)水分胁迫导致糜子叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统II造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性减弱而加剧,因此,对强光下的糜子幼苗应及时补水,以避免干旱和高光强的叠加伤害。     

早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料，研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明，早衰小麦旗叶叶绿素含量较低，而且在生育后期下降较快；在整个灌浆期，旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率F_v/F_m均低于对照；光饱和点低而光补偿点高，     

NaCl胁迫对茄子幼苗叶片叶绿素荧光参数和能量分配的影响

以茄子幼苗为试材,研究了不同浓度NaCl胁迫下叶绿素荧光参数的变化.结果表明:随着NaCl胁迫加剧,最大荧光(Fm)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)、PSII实际光化学效率(ФPSII)、天线转化效率(Fv＇/Fm＇)、光化学荧光猝灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)均表现出降低的趋势,初始荧光(Fo)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和PSⅡ激发能压力(1-qP)均上升;光化学反应的能量(P)在叶片所吸收的光能中所占的比例也逐渐减少,天线色素耗散的能量(D)表现出和P相反的趋势,非光化学反应耗散的能量(E)变化不稳定,天线热耗散是耗散过剩能量的主要途径.表明NaCl胁迫下,茄子幼苗光系统反应中心受到损伤,光合电子传递过程受到抑制.     

磷营养对水稻不同耐冷品种光合特性的影响

以不同磷水平的营养液培养水稻幼苗，比较研究了低温处理后耐冷性不同品种光合特性的变化。低温下2个品种的水稻叶片的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp均降低，冷敏感品种比耐冷品种的降低幅度更大。与缺磷和正常磷水平培养的材料相比，高磷培养的材料在低温下具有较高的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp；缺磷培养的材料在低温下叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp下降加剧，耐冷品种的NPQ升高，但冷敏感品种的NPQ变化不大。磷营养水平对冷敏感品种光合作用的影响比对耐冷品种更明显，通过体外施磷，可以提高水稻的耐冷性。     

高温胁迫下不同杜鹃品种PSII活性变化及其耐热性比较

为了解杜鹃光合机构对高温的响应机制与筛选耐热品种,以7 个杜鹃品种‘胭脂蜜’、‘吐蕊玫瑰’、‘小青莲’、‘夏锦袍’、‘锦袍’、‘艳春’与‘紫鹤’为材料,研究了3 种高温(30℃/28℃、35℃/30℃、38℃/35℃)胁迫下,供试杜鹃品种的外观形态与叶绿素荧光参数Fo（初始荧光）、Fv/Fo（PSII 潜在活性）、Fv/Fm（最大光化学效率）、Fv’/Fm’（PSII 反应中心激发能捕获效率）与NPQ（非光化学猝灭系数）的变化。结果表明：供试杜鹃品种随着胁迫时间增加Fo 上升,Fv/Fo、Fv/Fm与Fv’/Fm’下降,变化幅度与胁迫强度及时间成正比;NPQ表现为前期下降后期升高,耐热性强的杜鹃品种叶绿素荧光参数变化幅度小而耐热性差的品种变化幅度大,与外观表现一致。隶属函数综合分析表明,‘胭脂蜜’、‘吐蕊玫瑰’、‘小青莲’耐热性较强,可部分替代常规品种‘紫鹤’应用于城市绿化。     

不同栽培模式下水稻各生育期光合生理指标的比较研究

为明确膜下滴灌与常规水作栽培的光合生理差异。通过对膜下滴灌和淹灌2种栽培模式下,4个水稻品系(T-04、T-43、T-66、T-69)在分蘖、孕穗、抽穗、乳熟、蜡熟期倒一叶的光合色素含量、光合-叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量等光合生理指标的测定分析。结果表明:滴灌模式下,4个参试材料在5个关键生育期的蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)均低于淹灌,胞间CO_2浓度(Ci)总体上略低于淹灌,大部分时期差异不显著(P0.05);叶绿素荧光参数、光系统Ⅱ有效量子产量(ΦPSⅡ)、最大荧光(Fm)、暗适应光系统Ⅱ最大量子产量(Fv/Fm)总体上低于淹灌,大部分时期差异不显著,最小荧光(Fo)高于淹灌,荧光淬灭系数(q P、NPQ)在2种栽培模式下差异不大,叶绿素含量、类胡萝卜素含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性总体上低于淹灌,超氧化物歧化酶(SOD)活性在2种栽培模式下差异不显著,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量总体上高于淹灌,可溶性蛋白(SP)含量总体上低于淹灌,可溶性糖(SS)含量差异不显著。水稻膜下滴灌栽培整个生育期均无水层覆盖,可能受到水分胁迫,导致其整个生育期大部分光合生理指标均低于淹灌。     

硅对严重干旱胁迫下黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响

研究了硅对严重干旱胁迫下黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明:黄瓜幼苗在严重干旱胁迫6 d后,Fo升高,Fm,Fv,Fv/Fm,Fv/Fo及NPQ均下降,施硅使各荧光参数均呈现相反的变化趋势。说明土壤施硅可缓解严重干旱胁迫对黄瓜幼苗光合机构的损伤与破坏,提高抗旱性能。     

不同浓度的硝酸盐对淹水条件下甜樱桃叶绿素荧光的影响

以美早/Colt为试材,研究了NO3-对淹水条件下甜樱桃叶绿素荧光的影响。结果显示：（1）甜樱桃各处理的光系统II(PSII)原初光能转化效率（Fv/Fm）、光系统活性（Fv/Fo）和光化学猝灭系数(qP)在淹水过程中出现降低-增加-降低的趋势;NO3-处理在淹水第2天开始能减缓Fv/Fm、Fv/Fo和qP下降趋势;（2）NO3-处理的非光化学猝灭系数（qN）在淹水期间都高于对照。表明淹水过程中NO3-一方面提高了光能转换效率和PS II的潜在活性,另一方面增强了过剩光能的非光化学耗散,有利于保护光合机构免受环境胁迫的破坏。     

局部根区灌溉对裸燕麦光合特征曲线及叶绿素荧光特性的影响

为探讨局部根区不同灌溉方式下裸燕麦(Avena nuda L.)光合能力下降的生理机制,采用盆栽及渗水盘供水方法,比较了交替根区灌溉(APRI)、固定根区灌溉(FPRI)和常规灌溉(CTRI)下,裸燕麦旗叶相对叶绿素含量(SPAD值)、光合特征曲线及叶绿素荧光动力学特性的差异。与CTRI处理相比,局部根区灌溉(包括APRI和FPRI处理)降低了叶片SPAD值、净光合速率(P_n)和初始羧化速率(CE),但APRI处理未明显降低初始量子效率(α)、PSII最大量子效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(Ф_PSII)、电子传递效率(ETR)和光化学效率 (q_P)。在2种局部根区灌溉模式中,APRI较FPRI显著提高了叶片SPAD值(P<0.05),而且APRI的叶片最大净光合速率(P_max)、α、光饱和点(LSP)、光能利用率(LUE)、C_i/C_a、CE、CO₂饱和点(C_i,sat)、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、Ф_PSII、ETR、q_P和非光化学效率(NPQ)均高于FPRI。APRI和FPRI的光合速率降低与气孔因素有关,FPRI光合速率降低还与PSII结构损伤有关;局部根区灌溉提高了裸燕麦干旱胁迫逆境下的耐受能力,APRI有利于保持更高的光合速率。     

不同橡胶树品种叶片叶绿素荧光特性初步研究

为了探讨中国大面积推广应用的3个橡胶树品种的叶绿素荧光特性,为橡胶树的耐逆性研究奠定基础,利用叶绿素荧光技术研究了GT1、RRIM600、PR107 3个橡胶树品种的叶片叶绿素荧光特性。结果表明：GT1的叶片表观电子传递速率(ETR)显著的高于其他2个品种,PSII实际光合量子产量Y(II)、非光化学反应耗散Ex稍高于其他2个品种;RRIM600的叶片Fv/Fm、Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、Y(NPQ)、qP都略高于其他2个品种,而qN显著高于其他2个品种。说明GT1的光合作用中原初光能捕获效率、电子传递能力较强于其他2个品种,吸收的光能中用于光化学反应部分较少;RRIM600的光合潜能、光适应能力强于其他2个品种,当条件适宜时,叶片可能合成更多的光合产物来供应树体生长的需要和胶乳的合成。     

氮肥施用前移对遮荫下棉花光合特性及产量的影响

为探讨新疆南疆地区果棉间作下棉花适宜的氮肥追施模式,设置不施氮肥(N0)、氮肥追施至初花期结束(N1)、氮肥追施至盛花期结束(N2)和正常追肥(N3)。结果表明:遮荫下氮肥追施至盛花期结束(N2)提高了棉花盛花期后主茎功能叶潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭系数(q P),有利于光合色素将捕获的光能以较快的效率及速度转化成化学能,为碳同化提供更加充足的能量;同时增加棉花花铃期PSII开放程度和光合电子传递速率(ETR),促进实际光化学效率(ΦPSII)和净光合速率的提高,降低了初花期非辐射能的耗散,可将捕获的光能更充分地进行光合生产,提高了花铃后期非辐射能的耗散,可为棉铃输送较多的光合产物,增加了单株铃数和铃重,提高了产量。     

模拟酸雨对杨梅生理生化特征的影响

研究了不同强度模拟酸雨对6年生东魁杨梅生理生化特征的影响。结果表明:随着模拟酸雨胁迫加剧,叶片可见伤害症状严重,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及叶绿素a/b比值显著降低,光系统I(IPSII)的潜在化学活性(Fv/Fo)和最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低,水分利用效率和光合能力显著下降,细胞质膜透性增加,MDA含量增加,SOD、POD和CAT活性受到明显抑制,从而抑制杨梅的生长发育。