CO2加富对植物生长发育、光合作用及果实贮藏的影响

大气中CO2浓度的增加已经成为不争的事实。自工业革命以来,大气中CO2浓度已从280μmol／mol增加到20世纪末的365μmol／mol,而且以每年大约1．5μmol／mol的速率增加。根据预计,本世纪末大气中CO2浓度将增加到约700μmol／mol。随着大气中CO2浓度的不断提高和日光温室的广泛使用,CO2浓度变化对植物的生长发育及其它方面的影响越来越受到人们的重视,     

砷对植物光合作用影响的研究进展

砷(As)对植物具有剧毒、致畸和致突变效应,是植物生长的非必需元素,严重影响植物的光合作用,而光合作用对植物生存至关重要.本文从植物的外部毒害症状、叶绿体超微结构、光合色素、光合速率和光合作用过程等方面综述了As对植物光合作用的影响,并展望了As对植物光合作用影响的研究方向.     

不同肥料对生姜产量及叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响

为探讨生物有机肥对生姜的增产效果,以‘莱芜大姜’为试材,研究了不同肥料配比对生姜生长及叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,增施生物有机肥可显著提高生姜叶片色素含量及净光合速率,促进生姜生长,且随生长的进行,生物有机肥的作用效果日趋明显。生姜旺盛生长期(9月22日),生物有机肥处理的生姜叶片叶绿素含量分别比普通有机肥及化肥处理高5.5%和13.1%;叶片净光合速率分别高8.2%和17.8%。尽管各处理生姜叶片的光化学效率在午间高温强光下均降低,但生物有机肥处理的生姜叶片原初光能转换效率（Fv/Fm）、光合电子传递量子效率（φPSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）较高,而非光化学猝灭系数（NPQ）较低,表明增施生物有机肥可提高生姜叶片光能利用效率。生物有机肥处理的生姜产量分别比普通有机肥及化肥处理高9%和24%左右。     

高CO2浓度对不同氮素供给形态下水稻叶片光合作用的影响

为探究水稻叶片光合作用对高CO_2浓度([CO_2])的响应是否与氮素供给形态有关,利用人工气候生长箱,以粳稻(武运粳23号和淮稻5号)、籼稻(扬稻6号)和杂交稻(Y-两优6号)为试验材料,设置主处理:大气[CO_2]和高[CO_2]处理(+200μmol/mol),副处理:硝态氮和铵态氮处理,测定水稻新展开完全叶片的光合作用。试验结果表明:高[CO_2]会增加硝态氮处理下粳稻和杂交稻叶片的净光合速率(P_n)、铵态氮处理下粳稻武运粳23号叶片P_n以及各氮素供给形态下水稻叶片胞间[CO_2](C_i)和水分利用效率(WUE),其中在硝态氮处理下P_n和WUE的响应要高于铵态氮处理;高[CO_2]会降低水稻叶片的气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),其中在硝态氮处理下粳稻g_s和T_r的响应要高于籼稻,而在铵态氮处理下高[CO_2]对杂交稻g_s和T_r的影响要高于粳稻和籼稻。可见,不同的氮素供给形态会影响水稻叶片的光合作用对高[CO_2]的响应,且这种影响在水稻品种间存在很大差异。     

植物生长调节剂对赤豆鼓粒期光合特性及氮代谢的影响

为探讨植物生长调节剂对赤豆(Vigna angularis)鼓粒期叶片光合特性及氮代谢的影响,进一步挖掘调节剂增产的作用机理,于2018和2019年进行田间试验,以龙垦2号赤豆为试验材料,在初花期叶面喷施浓度均为50 mg·L^-1的促进型调节剂2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)和延缓型调节剂烯效唑(S3307),以喷施清水为对照(CK),研究植物生长调节剂对赤豆鼓粒期植株形态、光合参数、氮代谢相关指标以及产量的调控效应。结果表明,DTA-6和S3307增加了赤豆鼓粒期的单株干物质积累量。DTA-6处理的叶片叶绿素含量(SPAD)、蒸腾速率均优于S3307处理,DTA-6显著提高了可溶性糖含量,同时增加了赤豆株高;而S3307处理的叶片净光合速率显著高于DTA-6。两调节剂处理的叶片谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性也显著提高,施用S3307显著提高了叶片硝酸还原酶(NR)活性,且对GDH活性的促进效果显著高于DTA-6处理。两调节剂均提高了赤豆叶片硝态氮含量和氮素积累量。DTA-6和S3307可不同程度地调控赤豆的产量构成因素,S3307主要促进花荚数增多,DTA-6主要提高单株粒数和单株粒重。综上,DTA-6和S3307通过提高赤豆鼓粒期叶片光合作用水平,可有效调控叶片氮代谢能力,进而促进赤豆的生长发育,显著提高产量。本研究结果为化控技术在农业生产上的推广应用提供了科学依据。     

温度对火柿电学特性的影响

为了研究温度对完整果实电学特性的影响,利用LCR仪和平行板电极在100Hz～3.98MHz频率范围测试了火柿果实电学参数的温度特性,利用生物学和电磁理论解释了电学参数频率特性和温度特性变化机制。结果表明,果实阻抗、电感和低频电导(f≤15.8kHz)随频率呈幂函数关系变化;电容呈波动性变化。当果实温度从10℃升高至40℃,阻抗下降了28%(3.98MHz)～38%(1kHz),电感下降了30%(3.98MHz)～38%(1kHz),电容升高了43%(3.98MHz)～56%(1kHz),电导呈上升趋势。建立了阻抗、电容、电感与果实温度间的线性关系式,可用于不同温度下果实电学参数预测。该研究频率范围,果实组织结构不均一性、电场对果肉细胞穿透能力差异和介电损耗的主导因素变化是影响果实电参数频率特性的主要原因;离子传导是主导电参数温度特性的主要因素。     

高压电场对毛乌素沙地两种优势植物抗旱性的影响

以毛乌素沙地优势植物柠条(Caraganaintermedia)和沙蒿(Artemisiasongaricaschrenk)种子为对象,采用人工模拟干旱试验方法,研究不同电场处理后这2种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了2种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高2种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了其对干旱胁迫的适应性。     

后熟过程中植物生长调节剂对猕猴桃电阻抗图谱特性的影响

为了探索植物生长调节剂对后熟过程中猕猴桃电阻抗图谱的影响,检测了膨大果和未处理的对照果的电阻抗图谱,观察了2类猕猴桃果肉组织细胞微观结构的变化,利用Hayden等效电路模型分析了后熟过程中猕猴桃果肉组织细胞外液电阻、细胞内液电阻和细胞膜阻抗的电学特性变化。后熟过程中,低频时膨大果阻值较大但变化较小,高频时2类猕猴桃阻值趋于一致;频率为12k Hz时相位角最大;2类果的Cole-cole图均为一段圆弧,对照果的圆弧半径变化较大;膨大果细胞膜阻抗差异不显著,对照果从第7天开始细胞膜阻抗急剧减小;对照果细胞外液电阻低于膨大果,从第7天开始2类果均呈现减小趋势。电阻抗图谱法揭示了后熟过程中对照果与膨大果的电阻抗特性变化规律,为猕猴桃膨大果的检测识别提供了研究基础。     

盐胁迫下大气CO2浓度升高对黄瓜幼苗生长、光合特性及矿质养分吸收的影响

采用营养液培养和开顶箱法,研究了盐胁迫下CO2浓度升高对黄瓜幼苗生长、光合特性及矿质养分吸收的影响。结果表明,黄瓜生长在80mmol/L NaCl下,其生物量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著下降,而胞间CO2浓度明显升高;CO2浓度升高可增加盐胁迫下黄瓜幼苗生物量,使光合速率、气孔导度、蒸腾速率升高。表明CO2浓度升高能减轻盐胁迫对光合功能的不利效应。80mmol/L NaCl可使黄瓜幼苗体内总N和K 的浓度降低,而使Na 浓度增加;CO2浓度升高具有提高盐胁迫下总N和K 浓度,降低Na 浓度的效应,说明CO2浓度升高可减轻盐胁迫的毒害作用,提高黄瓜幼苗生物量。     

无机磷对植物叶片光合作用的影响及其机理的研究进展

本文综述了无机磷（Pi）在叶片细胞中的分布、Pi对光合作用的影响及其机理的研究概况。缺磷植株叶片光合速率的下降，主要是阻碍了1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的再生。在源库反馈调节中，Pi起重要作用。     

CO2浓度和温度对玉米光合性能及水分利用效率的影响

利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨提高CO2浓度和温度对玉米生长、气体交换参数、荧光参数及水分利用效率的影响。结果表明,温度显著影响玉米的生长过程,但CO2浓度对玉米的生物量、叶面积和株高的变化均未产生显著影响。另外,在25/19℃和31/25℃温度条件下,净光合速率(Pn)对温度的响应并没有受到CO2浓度的影响,但在37/31℃高温环境下,CO2浓度升高导致玉米的Pn显著提高16.4%(P<0.05),表明在高温条件下,升高CO2浓度能增加玉米的净光合速率。此外,玉米叶片的水分利用效率(water use efficiency,WUE)随温度升高而显著下降,但CO2浓度升高条件下的玉米叶片WUE明显高于自然CO2浓度,表明CO2浓度升高可以降低升温对玉米叶片WUE的影响。但在不同环境温度条件下,CO2浓度升高缓解高温对叶片WUE产生影响的机理存在差异,较低温度时CO2浓度升高通过降低叶片的蒸腾速率提高WUE,而在高温条件下主要是由于CO2浓度升高能有效缓解高温对Pn的伤害,进而促进叶片WUE的提升。研究结果可为深入理解未来气候变化对玉米生长及水分利用效率产生的影响提供参考,为应对气候变化的农田管理策略制定提供数据支撑和理论依据。     

Ca2+对皖贝母高温胁迫下抗逆生理指标及光合作用的影响

分析Ca2+对高温胁迫下皖贝母抗逆生理指标及相关光合参数的影响,探讨钙对皖贝母高温胁迫伤害调控的可行性。将室外同一环境条件下盆栽的皖贝母,分别叶面喷施5、10、20、30、50 mg/L的CaCl2溶液,然后置于35℃/25℃（昼/夜）,光强3 600 lx的光照培养箱内,进行高温胁迫处理,以常温25℃喷施蒸馏水和高温胁迫下喷施蒸馏水为对照,处理3 d后,测定皖贝母叶片相关光合参数、膜透性、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量及SOD、POD活性。结果表明:高温胁迫下叶面喷施CaCl2溶液,可增强皖贝母叶片SOD、POD酶活性,提高叶片游离脯氨酸及可溶性蛋白含量,有效减少高温胁迫对细胞膜的破坏,显著降低相对电导率。同时,Ca2+处理提高了叶片中叶绿素与类胡萝卜素含量,提高了叶片光合效率。结论:叶面喷施一定浓度CaCl2溶液可减轻高温胁迫对皖贝母叶片的伤害。     

大气CO2浓度倍增和高温对玉米气孔特征及气体交换参数的影响

为深入了解未来大气CO2浓度升高背景下玉米气孔特征及气体交换过程对高温的响应机理,该研究利用人工气候室,探究在大气CO2浓度400 μmol/mol（C400）和800 μmol/mol（C800）下,不同温度处理（昼/夜）25/19 ℃、31/25 ℃和37/31 ℃对玉米气孔特征及气体交换参数的影响机理。结果表明：1）CO2浓度升高对玉米气孔密度的影响并不显著（P > 0.05）,增温却导致玉米不同轴面气孔密度均显著增加（P < 0.001）;不同轴面气孔密度的增加幅度均随温度升高而增大,叶片气孔密度对环境温度升高的响应呈现出非线性变化趋势。2）将环境温度由25/19 ℃增加到37/31 ℃导致C400和C800处理下玉米蒸腾速率（Tr）分别提高57%和84%,且不同轴面的气孔密度均与Tr之间存在较好的线性相关关系（近轴面R2=0.69;远轴面R2=0.71）。3）当温度从25/19 ℃升高到31/25 ℃,2个CO2浓度处理下玉米的Pn分别提高23%和21%,但环境温度提高到37/31 ℃却导致Pn分别降低24%和13%,说明高温环境（37/31 ℃）对光合反应位点造成生理伤害,而高浓度CO2缓解了高温对玉米造成的生理胁迫。同时,37/31 ℃条件下玉米叶片光合系统II（PSII）最大光化学效率（Fv/Fm）显著降低的结果也直接支持了上述结论。研究结果有助于从气孔特征的角度深入了解 CO2 浓度和温度升高对玉米叶片气体交换过程产生的影响,为未来气候变化背景下实现农作物绿色高效提质增产提供理论依据。     

大气CO2浓度增加对作物光合性能及叶片水分利用效率的影响

利用可精准控制CO_2浓度的大型气候箱设置2个CO_2浓度400和800μmol/mol,研究CO_2浓度升高对大豆(Glycine max (L.) Merr.)、冬小麦(Triticum aestivum L.)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、黑麦草(Lolium perenne L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)生理特性及叶片水分利用效率的影响。结果表明,大气CO_2浓度升高对大豆、冬小麦、草地早熟禾和高羊茅叶片的净光合速率没有产生显著影响,但却使黑麦草叶片的净光合速率显著增加43%(P0.05)。升高CO_2浓度增加冬小麦、黑麦草和高羊茅的最大羧化速率,而对大豆和草地早熟禾的最大羧化速率和最大电子传递速率没有产生显著的影响。另外,提高大气CO_2浓度导致黑麦草蒸腾速率的降低;同时,草地早熟禾、黑麦草和高羊茅的水分利用效率分别提高161%、175%和74%。不同作物水分利用效率对升高CO_2浓度的响应存在明显差异,3种草坪草的适应能力均高于大豆和冬小麦2种作物。研究结果有助于深入理解CO_2浓度倍增下不同农作物发生光合下调现象的潜在机理,为未来大气CO_2浓度升高情形下生态系统适应性管理提供理论支持。     

高CO2冲击处理对采后蓝莓生理代谢及品质的影响

为了解高CO2处理对采后蓝莓果实生理代谢的影响及其作用机制,该试验采用体积分数为99.9%的高CO2处理蓝莓果实48、96 和144 h,然后装入聚乙烯薄膜袋后松扎口,贮藏在1℃下。贮藏期间,分析测定了果实风味指数、呼吸速率、腐烂率、呼吸商、果肉乙醇含量和pH值、果实硬度以及与自由基形成和清除相关的多酚氧化酶 （PPO）、 过氧化物酶 （POD）、过氧化氢酶（CAT）和脂氧合酶（LOX）等酶活性。结果表明,高CO2处理48 h和96 h降低了蓝莓果肉的pH值,有效控制了腐烂率,保持了较高的果实硬度,诱导了POD活性升高并使LOX活性维持在较低水平,从而降低了蓝莓果实的呼吸速率,并使有效贮藏期延长到50 d 左右。144 h的高CO2处理对果实造成不可逆伤害,导致无氧呼吸发生,诱发了果实异味产生以及腐烂率的增加。研究结果表明,高CO2短时冲击用于采后蓝莓果实贮前的“休克冲击”处理,具有抑制果实生理代谢和保持品质的保鲜效果。