外源硒对茶树叶片硒含量、抗氧化酶及光合色素的影响

本文以一年生‘舒茶早’和‘龙井43’盆栽扦插苗为材料,根际和叶面分别施入亚硒酸钠,测定不同叶位硒含量、抗氧化酶活性和叶片光合色素含量。结果表明：‘舒茶早’第1、2叶总硒含量根施比清水对照高5.2倍,叶施比对照高482倍;‘龙井43’根施比对照高13.68倍,叶施高706.5倍。总硒含量不同叶位差异显著,1—2叶>第3—4叶>第5—6叶>第7—8叶>第9—10叶。根施和叶施两种施硒方式均可提高茶树叶片中SOD、POD、CAT、APX活性。根际施硒后‘舒茶早’叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别比清水对照高20.20%、17.73%、22.99%,叶施后高29.48%、29.78%、32.53%。‘龙井43’的叶绿素a,叶绿素b,类胡萝卜素含量根施分别比对照高1.18%、2.17%、0.86%,叶施比对照降低19.44%、19.15%、13.33%。     

过表达和抑制表达2-Cys Prx基因烟草的生长、生理特性和叶片光合功能对模拟酸雨的响应

为揭示2-Cys Peroxiredoxins(2-Cys Prx)基因在烟草龙江911抗逆中的功能,以过表达2-Cys Prx基因烟草、抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗为试材,研究了不同pH值的模拟酸雨对其生长指标、叶片生理生化特性和叶片光合生理的影响。结果表明:与对照相比,pH值4.0的模拟酸雨对3种基因型烟草的株高、叶面积、比叶重无明显影响,pH值2.5的模拟酸雨处理下,与对照相比,过表达2-Cys Prx基因烟草幼苗的株高无明显变化,抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗的株高显著降低;随着模拟酸雨pH值降低,3种基因型烟草叶片的硝酸还原酶(NR)活性、可溶性蛋白含量、SOD和APX活性、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、光系统Ⅱ潜在光化学效率(Fv/Fo)和细胞膜稳定指数逐渐下降,非光化学猝灭系数(qN)和H_2O_2含量逐渐增加,但在相同pH值的模拟酸雨处理下,过表达2-Cys Prx基因烟草各项生理指标均优于抑制表达2-Cys Prx基因烟草和非转基因烟草幼苗。由此可知,增强2-Cys Prx基因在烟草中的表达可能提高烟草在模拟酸雨处理下的硝态氮利用能力,并在模拟酸雨处理造成APX活性下降时,清除叶绿体中的H_2O_2,使光合电子传递链保持稳定,增强烟草叶片的光合能力。     

CO2施肥对光合作用及相关生理过程的影响

总结了CO2施肥影响植物光合作用的有关问题,就其近年来试验研究进展及一些其在生产中的应用状况进行了总结。CO2施肥可以促进光合、抑制呼吸、降低蒸腾、提高光合水分利用率,对植物生长发育和产量的形成起到积极作用,同时可以改善产品品质、减轻病害发生。由于研究的植物不同,所以有关CO2施肥对植物生理生化影响的结论并不相同,有些问题有待进一步探讨解决。     

高温条件下CO2对黄瓜叶片光合速率和气孔特性的影响

探索高温条件下,施加CO₂对黄瓜叶片的光合速率、气孔长度、气孔宽度、气孔密度、气孔开张比和气孔开度的影响。采用LI-6400测定光合速率,结果显示高温条件下,经CO₂处理的14、21、28、35和42d的黄瓜叶片光合速率显著增加,分别比常温处理增加30.8%、49.7%、34.5%、32.1%和32.1%。利用软件Motic Images Advanced 2.0分析表明,高温结合CO₂处理后黄瓜气孔长度、宽度、密度、开张比和开度均显著增加,在处理35、28、42、14和28d时分别比常温处理增加了36.4%、38.8%、37.7%、30.2%和36.9%。     

燕麦叶片光合速率、气孔导度对光强和CO_2的响应与模拟

为指导燕麦生产,并了解燕麦在陆地生态系统水-碳循环过程中的作用,用LI-6400便携式光合测定仪,人工控制光强和CO2浓度,在锡林郭勒盟对燕麦叶片光合速率、气孔导度进行了研究,结果表明:燕麦叶片光合速率随光强的增强而增大,可以用米氏方程对其进行描述,在自然CO2浓度下,燕麦叶片的潜在最大光合速率为18.63μmol/(m2·s);在饱和光强下,光合速率随CO2浓度的增大而增大,也可以用米氏方程对其进行描述,CO2浓度→∞时,潜在最大光合速率达到110.28 μmol/(m2·s);气孔导度随光强的增强而增大,随CO2浓度的增大而减小;气孔限制值随光强的增强而增大,气孔限制值随CO2浓度的增大迅速增大,而[CO2]>200 μmol/mol时,气孔限制值基本保持恒定.     

CO2加富对甜瓜光合荧光的影响

以薄皮甜瓜品种清雅白玉为研究对象,通过对薄皮甜瓜从苗期开始施用4种不同浓度CO_2后在伸蔓期对植株的光合及生长的影响,来揭示光合提高的初步机制,同时确定北方地区冬春季温室薄皮甜瓜栽培最适的CO_2浓度,为薄皮甜瓜的冬春季设施内栽培的精准施肥提供理论依据。甜瓜植株分别设(400±12)μmol/mol(CK)、(800±24)μmol/mol(T1)、(1 200±36)μmol/mol(T2)、(1 600±48)μmol/mol(T3)共4种CO_2浓度,测定甜瓜植株伸蔓期干鲜质量、叶绿素含量、光合参数、光响应曲线、CO_2响应曲线、叶绿素荧光参数。结果表明,T3处理相对于CK使植株鲜质量增加116.03%、地上部分鲜质量增加118.66%、干质量增加78.70%、干鲜比降低17.28%、根冠比减少50.12%、净光合速率提高221.55%、气孔导度提高208.85%、胞间二氧化碳浓度提高429.74%、蒸腾速率提高394.49%、最大净光合速率提高71.52%、光饱和点提高64.07%、表观量子效率提高16.9%、光补偿点减少40.0%、RuBP的最大再生速率提高78.43%,PSⅡ实际量子产量提高44.3%,光化学淬灭qP、qL提高32.79%,43.14%,光合电子传递速率ETR提高41.1%;T1处理相对于CK使叶绿素a含量提高6.28%、Rubisco酶的最大催化速率提高52.8%和磷酸丙糖的运输速率(VTPU)提高35.13%,Fo降低11.69%、Fo′降低14.09%、Fm降低16.01%、Fm′降低18.92%、Ft降低22.03%。因此得出,CO_2施肥可以有效提高植株生长,提高光合作用、电子传递效率,提高光饱和点、CO_2饱和点,降低光补偿点,增大植物的生物产量,综合来说,T3((1 600±48)μmol/mol)处理效果最显著。光合作用提高的原因在低浓度是由于叶绿素含量的提高、磷酸丙糖的运输速率提高的结果,高浓度主要是由于PSⅡ实际量子产量、光合电子传递速率以及光化学淬灭提高的结果。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO₂浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C₃植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO₂浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO₂浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO₂浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(J_F)、光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片J_C/J_F、V_C/J_C和V₀ /V_C随氮素水平和大气CO₂浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO₂浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO₂浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO₂浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO₂浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO₂浓度下降低,证明高大气CO₂浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。     

增施CO2对马铃薯植株光合特性及产量的影响

为检验增施CO₂对马铃薯组培苗植株光合特性及微型薯产量的影响,选用马铃薯品种夏坡蒂组培苗为试验材料,于2015年在温室条件下进行了两批次试验。结果表明,增加CO₂浓度可显著增加植株的叶面积、叶片净光合速率和胞间CO₂浓度,且CO₂ 750μmol/mol处理>550μmol/mol处理>CK（空气）,但增加CO₂浓度降低了马铃薯植株叶片气孔导度和蒸腾速率。结果还表明,增施CO₂增加了马铃薯单株结薯数、单个薯重和单株产量,其增幅随CO₂量的增加而增加。上述结果充分证明在温室条件下增施CO₂对加速马铃薯微型薯的繁育有积极作用。     

CO2沈度倍增对大豆各生育期阶段的光合作用及干物质积累的影响

本文利用半封闭式同化箱测量装置，侧定了盆栽大豆在700、500、350ppm CO2浓度处理下的生育状况和群体净光合速率。结果表明，从三叶至结荚各生育阶段，在高CO2浓度水平下，大豆株高、叶面积指数、干物重和净光合速率都有较大的增长。三至五叶期增长较小，开花、结荚期增加较大。700ppm比350ppm净光合速率提高42-79%，500ppm     

镧对越橘幼苗光合生理的影响

为考察稀土镧对越橘光合作用的影响,测定了喷施低浓度(10,20,30和加mg/L)LaCl3后越橘叶片气体交换参数连续7 d的变化趋势,并在处理7 d后测定了叶片光合色素含量及叶绿体质膜ATPase活性的变化.结果表明,LaCl3处理后第1天,越橘幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)及蒸腾速率(Tr)即有较大增幅,在处理后7 d仍显著高于对照;同时,叶片光合色素含量、叶绿素a/b值及叶绿体膜Ca2+-ATPase和Md2+-ATPase活性也都得到显著提高.说明LaCl3能提高越橘幼苗光合能力.试验结果还表明,LaCl3浓度为20 mg/L时效果最好,光合作用各生理指标值较对照提高最多.     

CO2加富及不同灌溉次数对菜豆生长及光合特性的影响

为了探究春夏季设施内菜豆对水碳耦合的生理响应,采用盆栽试验,设2个CO_2浓度水平,即(390±20)μmol/mol(C390,对照)和(800±50)μmol/mol(C800),2个灌溉水平,即全生育期灌溉12次(W12)和全生育期灌溉18次(W18),共计4个处理,分别为C390W12、C390W18、C800W12、C800W18,研究CO_2加富及不同灌溉次数对菜豆不同生育期生长发育及光合特性的影响。结果表明,菜豆的株高、茎粗、叶面积及干质量均以C800W18处理最佳;CO_2加富对菜豆伸蔓期和开花期的净光合速率(Pn)及胞间CO_2浓度(Ci)的促进效应极显著,对结荚期Ci影响显著,而对各时期气孔导度(Gs)与蒸腾速率(Tr)影响均不显著,灌溉水平对菜豆伸蔓期Pn,苗期和伸蔓期Ci影响显著,对伸蔓期Gs及结荚期Tr影响显著,水碳互作效应对菜豆伸蔓期的Ci和Gs影响极显著;CO_2加富可以显著提高碳同化关键酶活性,其中在CO_2加富条件下碳酸酐酶(CA)及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活性随着灌溉增加而降低,果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)活性受灌溉水平影响不显著,景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBP)活性在CO_2加富条件下随灌溉增加而提高;CO_2加富显著提高了开花期与结荚期的叶绿素含量,灌溉水平显著提高了菜豆结荚期叶绿素含量。综上,CO_2加富并在全生育期灌溉18次适宜菜豆的生长发育。     

番茄叶片颜色差异及其对光合作用的影响

本研究旨在探究不同叶色的番茄材料光合特性的变化,以及不同材料如何通过叶片颜色的差异适应环境。从番茄种质中选取叶片颜色差异最大的2个基因型HTS-056和HTS-069,研究叶片颜色、叶片中色素含量以及叶片厚度之间的关系,同时测定不同时间的光合作用。结果表明,两个品种在光合作用潜能上没有显著差异,但HTS-069光合碳同化的能力更强,其叶片颜色较深,叶片增厚与叶绿素含量和类胡萝卜素含量增高有关。HTS-069更易受到“午休”的影响,从黑暗中恢复光合作用的能力也较弱。以上结果表明不同叶片颜色的番茄可能采用不同的生存策略。     

CO2浓度升高对旱胁迫下蚕豆光合作用和抗氧化能力的影响

在CO2浓度分别为当今CO2浓度（350μmol mol^-1）和倍增浓度（700μmol mol^-1）的两个开顶式生长室内，研究分析了干旱胁迫下蚕豆（Vicia faba L.)植株的生长情况，光合作用和抗氧化酶活性等生理指标的变化。实验结果表明，CO2浓度倍增条件下，蚕豆的株高增加，光合速率显著提高，蒸腾速率降低，气孔阻力增大，水分利用效率得以较大程度是提高；此外，倍增CO2浓度下，受到干旱胁迫的植株其叶片中CAT，SOD，GR的活性及叶绿素，类胡萝卜素，可溶性总糖的含量与水分充足条件下相比无明显变化，POD的活性甚至低于水分充足条件下，而高CO2／干旱胁迫下,蚕豆叶片中MDA含量显著低于当今CO2／干旱胁迫下，表明高CO2对干旱胁迫所造成的氧化损佃具有一定的改善作用。因此，CO2浓度升高可能对增强植物的抗逆能力有利。     

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。     

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光合能量分配的调节

探讨了施氮量对高大气CO₂浓度下小麦功能叶光合能量传递与分配的影响,进而明确氮素对小麦叶片光合作用适应性下调的能量分配调节作用。采用开顶式气室盆栽法,通过测定小麦拔节期和抽穗期不同大气CO₂浓度和施氮水平下的叶氮浓度、光合速率–胞间CO₂浓度(P_n–C_i)响应曲线和荧光动力学参数,测算光合电子传递速率和分配去向。与在正常CO₂浓度(400 μmol mol^-1)条件下相比,在高大气CO₂浓度(760 μmol mol^-1)下,小麦叶氮浓度显著下降,N200处理(200 mg kg^-1)叶片抽穗期叶氮浓度的下降幅度较拔节期高335.7%。N200处理较N0处理(0 mg kg^-1)提高小麦叶片光适应下PSII反应中心最大量子产额(F_v′/F_m′)、光化学效率(Φ_PSII)和开放比例(q_P),降低非光化学猝灭系数(NPQ)。高大气CO₂浓度下,小麦叶片光化学反应的非环式光合电子传递速率(J_c)和Rubisco羧化速率(V_c)显著升高,而光呼吸的非环式光合电子传递速率(J_o)和Rubisco氧化速率(V_o)明显降低;施氮使J_c、J_o、V_c和V_o值均呈上升趋势,而且J_c和V_c达到显著差异。高大气CO₂浓度下J_o/J_c和V_o/V_c显著降低,施氮后小麦拔节期叶片J_o/J_c和V_o/V_c降低,但抽穗期J_o/J_c升高而V_o/V_c无明显变化。叶氮浓度与小麦叶片J_c、J_o和V_o均呈显著线性正相关,而且高大气CO₂浓度下小麦叶片J_c、J_o和V_o对氮浓度的敏感性降低。高大气CO₂浓度下,小麦叶片PSII反应中心开放比例增加,非光化学耗能降低,更多的光合电子进入光化学过程;施氮后使小麦叶氮浓度增加,提高光合能力,改变了能量分配,这是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个关键因素。     

碱胁迫对甜瓜幼苗生长及光合色素含量和抗氧化作用的影响

采用砂培法在人工气候箱控制条件下,研究了碱胁迫(0、15.0、30.0、45.0、60.0 mmol/L Na2 C03)对2种甜瓜(鹤丰7号和超级五龙白)幼苗生长及光合色素含量和抗氧化作用的影响.结果表明,2种甜瓜耐碱的极限浓度为60.0 mmol/L.低浓度(15.0 mmol/L)碱胁迫,甜瓜幼苗地上、地下部分干、鲜重和根冠比(鲜)增加,幼苗生长状况良好.随培养液中碱浓度的升高,甜瓜幼苗叶绿体色素含量及上述各项指标逐渐下降,抗氧化酶活性呈先升后降的趋势.超级五龙白随碱胁迫加剧,POD活性升幅较缓而CAT活性降幅较大;鹤丰7号Chla、car含量和保护酶系统的稳定性高于超级五龙白,具较强的碱耐受性.     

CO2浓度升高条件下不同氮素水平对小叶章光合特性和生长的影响

为阐明大气CO₂浓度升高和不同氮素水平对湿地植物光合生理特性和生长的影响,本研究以三江平原湿地优势植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,通过野外原位控制试验,利用开顶式气室(OTC)模拟环境大气CO₂浓度变化,设置E₀(380 ±20 µmol/mol)、E₁(550 ±20 μmol/mol)和E₂(700 ± 20 μmol/mol)3个CO₂浓度;在每个OTC内设置 N₀(0 g N/m²)、N₁(4 g N/m²)和N₂(8 g N/m²)3个氮素水平。结果表明,N₀条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率分别降低11%和12%(P<0.05),其叶片可溶性蛋白含量、氮素含量（CO₂熏蒸72 天）、小叶章株高（CO₂熏蒸86 天）均显著低于E₀处理(P<0.05);N₁条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率降低5%(P>0.05)和10%(P<0.05),其叶片氮素含量(P<0.05)、小叶章株高均低于E₀处理;N₂条件下,E₁和E₂处理（72 天）小叶章净光合速率均呈稍增加的趋势(P>0.05),其叶片可溶性蛋白含量显著增加(P<0.05),氮素含量和小叶章株高无显著变化(P>0.05)。N₀、N₁和N₂条件下,CO₂浓度升高均显著增加了小叶章叶片可溶性糖含量。本研究表明长期CO₂浓度升高可能通过降低小叶章叶片光合酶活性,进而降低了其净光合速率,而施加高浓度的氮肥可以缓解长期高CO₂浓度对湿地植物光合及生长的负面影响。     

大豆光合特性对大气CO2浓度升高的响应

通过不同CO2浓度处理的大豆实验观测,分析了大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素含量等光合特性对大气CO2增加的响应,探讨了未来高CO2水平下水分利用效率的变化趋势。结果表明,高CO2浓度下,大豆开花期叶片光合午休现象得到缓解和消除,净光合速率提高19.4%~33.0%。大豆蒸腾速率随大气CO2浓度升高而下降。大气CO2增加促使大豆水分利用效率提高,在不同生育期提高幅度不同,表明为分枝期、开花期较大,结荚期、鼓粒期较小。在大气CO2增加情景下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均有增加的趋势,分别提高8.6%~11.6%,13.8%~20.0%和9.9%~13.8%。但叶绿素a与叶绿素b的比值则下降。     

土壤水分和CO2浓度增加对小麦、玉米、棉花蒸散、光合及生长的影响

通过在大型人工气候室内的试验、设计了350和700μl/L,两种C02浓度水平和高、中、低三种土壤水分处理,其土壤含水率范围分别为85%-100%, 65%-85%和45%-65%(占田间持水量的百分数),分析了土壤水分条件和大气CO2浓度增加的共同作用对小麦、玉米、棉花等作物蒸发蒸腾、光合速率、生长状况与干物质积累、水分利用效率的影响。