高寒草甸植物水分利用效率研究进展

回顾了光照、温度、土壤水分和CO2浓度对高寒草甸植物水分利用效率的影响等方面的研究进展.由于高寒地区太阳辐射强,高寒草甸植物光合作用时间长,光饱和点高,植物光合作用明显表现出对低温的适应性;而适度地提高温度,植物水分利用效率增大;水分胁迫对光合作用的影响可以分为气孔限制和非气孔限制,同时水分胁迫对不同植物水分利用效率的影响不同;高寒草甸植物比低海拔地区植物利用CO2更有效,提高CO2浓度,植物水分利用效率增大.高寒草甸植物水分利用效率研究对于合理构建和恢复高寒草甸生态系统具有重要意义.     

不同水分胁迫对紫花苜蓿分枝期光合性能的影响

研究水分胁迫下不同紫花苜蓿品种分枝期光合性能变化和影响因素。结果表明，敖汉苜蓿在不同水分胁迫下分枝期均保持较高的净光合速率，皇后、WL323和Vector苜蓿水分胁迫下的净光合速率较低；WL323的净光合速率随水分胁迫强度的增加而降低，Vector、皇后和敖汉苜蓿分枝期的净光合速率随水分胁迫强度的增加表现先增加后降低的趋势。通过分析水分胁迫紫花苜蓿分枝期叶片气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度的变化，认为试验中轻度和中度水分胁迫下光合速率下降的主要因素是气孔因素，重度水分胁迫下光合速率下降的主要因素是非气孔因素。     

高温对温州蜜柑叶片光合作用的影响

通过测定高温条件下温州蜜柑叶片的光合作用参数,研究高温对叶片光合作用相关参数的影响。结果表明：高温胁迫（38℃）显著影响了温州蜜柑叶片光合作用,主要表现为光合作用及气体交换参数的变化。如最大净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、表观量子效率（AQY）、蒸腾速率（Tr）降低,细胞间隙CO2浓度（Ci）上升,高温对温州蜜柑叶片光合作用的影响还表现出主要由气孔限制和非气孔限制共同作用的“光合午休”现象。     

有效微生物制剂对甜玉米离体叶片气孔开闭感受性的影响

探讨了有效微生物(EM)对甜玉米离体叶片气孔开闭的影响.EM处理使失水胁迫引起气孔完全关闭所需时间延长;从失水胁迫开始至水分损失总失水量的63%所需时间缩短,而其余水分损失殆尽所需时间延长.另一方面,EM处理使引起气孔关闭时的蒸腾速率值降低,离体胁迫引起气孔开始关闭所需时间及完全关闭所需时间延长;气孔关闭前后的蒸腾速率下降减慢.结果表明,EM制剂调节气孔机能的作用,有利于正常生态条件下光合作用的进行和逆境下的自我保护.     

CO2浓度对高羊茅抗旱性及水分利用效率的影响分析

为探明CO₂浓度对高羊茅(Festuca arundinacea)抗旱性及水分利用效率的影响机制,通过控制土壤水分及大气CO₂浓度条件获得不同生境中高羊茅的生理光合参数,利用对比和统计分析的方法研究高羊茅的生理特征变化,并对影响高羊茅水分利用效率、蒸腾速率、净光合速率变动的主要环境因子进行了甄别与分析。结果表明:高大气CO₂浓度对干旱胁迫给高羊茅带来的负效应具有补偿作用,可提高高羊茅的抗旱性;在高大气CO₂浓度和干旱胁迫的交互作用下,影响高羊茅水分利用效率的主要环境因子是大气CO₂浓度,而该效应产生的主要原因是蒸腾作用的减弱;高羊茅的净光合速率及蒸腾速率主要受气孔导度等限制因素的影响。在高大气CO₂浓度和干旱胁迫交互作用时,蒸腾速率与气孔导度成线性关系,且R²超过0.97;而净光合速率除受气孔导度影响外,还与叶绿素含量及胞间CO₂浓度关系显著,是多种因素综合作用的结果。     

土壤含水量对条墩桑光合特性及水分利用效率的影响

条墩桑是条叶兼用的一种优良灌木桑,可用于干旱半干旱地区的风沙治理。以2年生条墩桑幼苗为试验材料,采用盆栽控水法,研究了水分胁迫下条墩桑光合特征及其水分利用效率的变化。不同土壤水分状况下,条墩桑净光合速率日变化曲线基本呈"双峰"型:正常水分和轻度干旱条件下,净光合速率在上午11:00达到最大值,分别为17.55和15.20μmol/(m2·s);中度干旱条件下,净光合速率在上午10:00前后就达到峰值,为9.60μmol/(m2·s),光合午休相对提前了1h且时间延长,其净光合速率与气孔导度的下降平行进行。水分利用效率最高值出现在上午较早时分,且上午的水分利用效率明显高于下午,其日平均值下降幅度明显小于净光合速率的降低幅度。净光合速率下降的原因既有气孔限制,又有非气孔限制因素,随着土壤水分含量的减少,非气孔限制因素作用增加。     

不同灌溉处理下紫花苜蓿光合特性、叶绿素荧光参数及生物量的变化

为了在永昌荒漠化灌区获得紫花苜蓿（Medicago sative）的高产节水技术,本研究以甘农3号紫花苜蓿为试验材料,在地下滴灌方式下,采取人工控制土壤水分的方法,对不同水分胁迫下紫花苜蓿的光合特性、叶绿素荧光参数及地上生物量进行研究。结果表明：随着水分胁迫的加剧,影响紫花苜蓿的光合特性的因素由气孔限制逐渐转变为非气孔限制,水分利用效率（water use efficiency,WUE）呈先上升后下降趋势,在10：00和16：00左右时轻度水分胁迫的WUE显著大于充分灌溉的;随着水分胁迫的加剧,叶绿素总含量均先升高后降低,表明在轻度水分胁迫下更有利于叶绿素的合成;随着水分胁迫的加剧,紫花苜蓿的叶绿素荧光参数下降幅度逐渐加大,干草产量也逐渐下降,严重的水分胁迫会抑制了PSⅡ的光化学活性,从而影响了紫花苜蓿的干草产量;轻度水分胁迫与充分灌溉之间无显著差异,这体现了在轻度水分胁迫下也能够达到高产的目的。     

外源水杨酸对水分胁迫下扁蓿豆光合作用及饲草产量和品质的影响

以扁蓿豆(Melilotoides ruthenica)为材料,采用盆栽控水试验,在正常供水(80％田间持水量(FC))、轻度(60％FC)、中度(40％FC)和重度(20％FC)水分胁迫下设置不同的水杨酸浓度(0,0.02,0.1,0.5,2.5 mmol,L-1)处理,于初花期对其光合作用、生长特性及干物质产量和饲草品质进行测定,以探讨外源水杨酸对水分胁迫下初花期扁蓿豆的影响.结果表明:干旱降低了扁蓿豆的光合能力、生长特性和饲草产量品质.正常供水下,水杨酸对各指标均无显著影响；轻度水分胁迫下,0.1 mmol,L-1水杨酸显著提高叶片光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)(P＜0.05),同时显著提高株高和粗脂肪(EE)含量,显著降低气孔限制值(Ls)和中性洗涤纤维(NDF)含量(P＜0.05)；中度水分胁迫下,0.5 mmol· L-1水杨酸显著提高气孔导度(Gs)、Ci、茎粗、一级分枝数、干物质产量、粗灰分(CA)含量以及干物质体外消化率(IVDMD) (P＜0.05),显著降低L,(P＜0.05)；重度水分胁迫下,0.5 mmol,L-1水杨酸显著提高扁蓿豆Pn、水分利用效率(WUE)、株高、干物质产量和IVDMD(P＜0.05),同时NDF含量显著降低(P＜0.05).可见,适宜浓度的水杨酸可以改善水分胁迫下初花期扁蓿豆光合作用,提高其干物质产量和饲草品质.     

酿酒葡萄叶片光合生理特性对干旱胁迫的响应

研究PEG-6000模拟干旱胁迫对酿酒葡萄幼苗光合作用的影响,明确酿酒葡萄在逆境环境中的生理生态适应性,为进一步改善酿酒葡萄生长环境,提高酿酒葡萄耐旱性和水分利用效率提供理论依据。以1年生葡萄幼苗‘霞多丽’为材料,在幼苗期对其进行5个胁迫水平(0%、5%、10%、15%、20%)的 PEG-6000人工模拟干旱胁迫,利用 Li-6400 便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标,研究干旱胁迫下供试酿酒葡萄幼苗叶片光合参数的变化。结果表明,干旱胁迫会显著影响酿酒葡萄的水分变化及光合特性。不同胁迫水平下,葡萄幼苗叶片的相对含水量(RWC)随干旱胁迫时间的延长而降低;叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和RuBPase羧化酶活性均随着干旱胁迫时间的延长表现为先升高后降低趋势,且在同一胁迫时间段内,随着PEG浓度的增大,均表现出递减变化趋势;5% PEG和10% PEG处理下,从胁迫开始至结束葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,表明对光合作用具有一定的促进作用;15% PEG和20% PEG处理下,前期(0-24h)葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,但中后期(24-96h)均远小于对照,表明对光合作用具有一定的抑制作用。该研究结果对酿酒葡萄在干旱区的生产应用以及抵抗干旱逆境有着比较重要的意义。     

渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗气孔运动与光合作用的关系

以紫花苜蓿品种维多利亚（Medicago Sativa L.'victorian'）为材料,15% PEG-6000（TM）模拟渗透胁迫,水培法研究渗透胁迫对幼苗气孔、光合蒸腾及生长的影响。结果表明：胁迫第7天时CK与TM相比,苜蓿幼苗气孔密度、长度、宽度和气孔开度宽分别减少了55%,46.9%,12%和56%（P<0.05）;蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）和光能利用率（LUE）分别降低了37%,30%和33.3%（P<0.05）;苜蓿地上部分株高和地下部分根长、侧根数分别下降了22.3%,4.0%和34.9%（P<0.05）。苜蓿的株高与净光合速率（Pn）呈极显著正相关（r=0.830）,与气孔导度（Gs）呈显著负相关（r=-0.720）,蒸腾速率（Tr）与根长、株高、侧根数呈极显著负相关,（r=-0.910,r=-0.980,r=-0.890）。综上,渗透胁迫影响了气孔开度和密度造成蒸腾变化,体内有效水分利用率降低而改变光合能力,苜蓿生物量出现显著下降,这可能是渗透胁迫下苜蓿产量降低的主要因素之一。     

籽粒苋幼苗对不同盐离子胁迫响应的比较研究

比较研究了等渗(-0.096,-0.198,-0.437MPa)的NaCl、Cl盐和Na盐处理10d对籽粒苋幼苗干重、生长速率、叶绿素含量、光合作用特性及离子吸收分布的影响。结果表明,-0.096和-0.198MPaCl盐显著促进植株干重,-0.198和-0.437MPa盐胁迫下,对籽粒苋幼苗生长抑制幅度由大到小依次为Na盐>NaCl>Cl盐处理。高盐(-0.437MPa)胁迫下,对籽粒苋幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的抑制幅度由大到小次序为Na盐>NaCl>Cl盐处理。NaCl和Na盐胁迫下,籽粒苋幼苗植株根和茎中Na⁺含量均高于叶中Na⁺含量,将Na⁺更多的截留在根、茎中。不同渗透势下的NaCl、Na盐处理均显著提高根、茎、叶的S_K,Na,根的S_K,Na随着盐度的增加呈增加趋势。结果表明,NaCl对籽粒苋幼苗的钠胁迫作用显著大于氯胁迫的,NaCl和Na盐胁迫下植株根、茎、叶对K⁺的选择性吸收和运输均显著增强,赋予籽粒苋幼苗对盐的一定程度上的适应性。     

干旱胁迫条件下菊苣的光合响应

研究了3种具有不同抗旱性的菊苣(Cichorium intybus)[航天诱变新品系PA 43、PA 82和亲本普那菊苣]的光合特性及对干旱胁迫的响应。结果表明,3个菊苣品系的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Cond）日变化趋势都是双峰曲线。午间有明显“午休”现象,且导致午休的主要原因是非气孔因素。PA 82的Pn、Tr、Cond值均最高,PA 43的相应值均最小;3个菊苣品系的胞间CO2浓度（Ci）在10:00－12:00时比较低,其变化曲线与Pn相反。水分利用效率（WUE）以PA 82为最高,普那菊苣居中,PA 43为最低。随着干旱胁迫程度的加剧,3个菊苣品系的Pn、Tr、Cond、暗适应下PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、暗适应下PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）、光化学猝灭系数（qP）均有一定程度的降低。其中,PA 82下降速度慢、幅度小,PA 43下降速度快、幅度大。Ci、qN值随着胁迫程度的加剧呈上升趋势。其中,PA 82上升速度慢、幅度小,PA 43上升速度快、幅度大。相对于抗旱性弱的菊苣PA 43,抗旱性强的菊苣PA 82、 普那菊苣在受到严重干旱胁迫时,具有较强的抵抗干旱的能力。     

NO介导的Ca2+信号对渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗光合特征及抗性的影响

以紫花苜蓿幼苗为材料,用聚乙二醇(PEG-6000)作为渗透介质人工模拟干旱条件,外源喷施NO供体硝普钠(SNP)、钙信号试剂CaCl₂、NO抑制剂亚甲基蓝(MB)和Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,对紫花苜蓿幼苗光合特征、抗氧化酶活性及过氧化物酶(POD)同工酶图谱进行研究,探讨了渗透胁迫下NO介导的Ca²⁺信号对紫花苜蓿幼苗光合作用及抗氧化能力的影响。结果表明:在渗透胁迫条件下,施加SNP、CaCl₂均能够有效缓解叶片叶绿素a、类胡萝卜素及总叶绿素含量降低,提高叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及气孔限制值(L_s),而对胞间CO₂浓度(C_i)没有缓解作用。SNP、CaCl₂及SNP+CaCl₂处理提高了幼苗叶片中抗氧化酶活性和脯氨酸含量,降低了丙二醛(MDA)含量。其中共处理时效果最为显著,第4天 SOD、POD、CAT活性较PEG处理升高了39.29%、30.41%和56.24%,脯氨酸含量增加了45.59%,MDA含量降低了45.59%。POD同工酶图谱在第4天时酶谱带数最多,POD活性最强,且SNP+CaCl₂共处理下出现新酶带。而添加外源NO的同时添加Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,紫花苜蓿幼苗光合速率、抗氧化酶活性及脯氨酸含量均降低,丙二醛含量增加,添加Ca²⁺信号的同时施加NO抑制剂MB也具有相同的作用,说明Ca²⁺信号参与NO信号转导过程并相互作用共同调节渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗的生理应答响应。     

不同耐盐性燕麦对盐胁迫的生理响应

为研究不同耐盐性燕麦(Avena sativa)对盐胁迫的生理响应,以青永久195 (耐盐材料)和709 (盐敏感材料)为试验材料,采用营养液沙培法,对3周龄燕麦幼苗进行150 mmol·L?1 NaCl处理0 (CK)、6、24、72 h,探讨了盐胁迫对两种燕麦幼苗光合作用、抗氧化特性、渗透调节物质含量的影响。结果表明：随着处理时间的延长,燕麦幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率(net photosynthetic rate, Pn)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间二氧化碳浓度(intercellular carbon dioxide concentration, Ci)、K+含量均有所下降;过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、脯氨酸和可溶性糖含量呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶(catalase, CAT)活性、丙二醛(malondialdehyde, MDA)和Na+含量均有所增加。其中在盐胁迫下耐盐材料青永久195叶片的叶绿素含量、Pn、Tr和Gs下降幅度小于盐敏感材料709;SOD、CAT、脯氨酸含量和可溶性糖含量均高于709,MDA含量低于709。盐胁迫6、24 h时,青永久195根中K+、Na+含量低于709,72 h时高于709;盐胁迫6和24 h时,青永久195叶中K+含量高于709,Na+含量低于709。综上,耐盐材料青永久195表现出较好的渗透调节能力,维持较高的抗氧化酶活性和生物膜稳定性。     

葎草幼苗光合生理特性对铬胁迫的响应

以葎草幼苗为对象,采用盆栽法研究不同铬浓度(Cr³⁺)(分别为0,50,200,300,500 mmol/L)下葎草幼苗叶片光合生理特性的变化。结果表明,1)在低浓度(50 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,植株的净光合速率(P_n)、瞬时水分利用率(WUE_i)显著高于对照,而气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)、胞间CO₂浓度(C_i)及叶绿素含量与对照无显著差异。2)在中浓度(200~300 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,各光合参数及叶绿素含量呈下降趋势,且光下最小荧光(F_o')、光下最大荧光(F_m')、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ的潜在活性(F_v/F_o)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)和光化学淬灭(qP)逐渐减小,但L_s和WUE_i随胁迫浓度的加重呈先升后降的趋势,C_i呈先降后升的变化,而E_TR和丙二醛(MDA)含量则呈上升趋势,此时非光化学淬灭(qN)的变化没有规律。3)在高浓度(500 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,P_n、T_r、L_s、WUE_i、MDA含量、叶绿素含量及qN均下降,C_i上升,且F_o'、 F_m'、F_o、F_m、 F_v、 F_v/F_o、F_v/F_m和qP也显著增加。因此,低浓度Cr³⁺在一定程度上促进葎草幼苗生长,但随着Cr³⁺浓度增加,植株的气体交换参数、MDA含量、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等光合生理特性具有显著不利影响,尤其是在高浓度Cr³⁺胁迫下,植株的生长受到严重抑制。     

干旱胁迫对4种决明属植物光合作用和叶绿素荧光特性的影响

以4种决明属植物草决明(Cassia obtusifolia)、望江南(C.occidentalis)、伞房决明(C.corymbosa)、双荚决明(C.bicapsularis)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱、重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对4种决明属植物的叶绿素含量、光合作用参数和叶绿素荧光特性的影响。结果显示,1)干旱胁迫导致4种决明属植物的叶绿素含量下降,望江南的下降幅度最小,说明望江南在水分减少的情况下仍具有较高的光合作用能力,伞房决明的叶绿素含量在3种处理下都趋于最高水平,表明伞房决明光能吸收、转换和传递能力较强;2)干旱胁迫导致4种决明属植物气孔导度(Gs)降低,气孔限制值(Ls)升高,伴随着胞间CO2浓度(Ci)降低,净光合速率(Pn)下降,表明是气孔因素造成的,此后,除草决明外其它3种植物的Ci均升高,Ls均下降,这是非气孔因素造成的;在干旱胁迫下望江南具有较高的光合速率,伞房决明具有相对较高的气孔开放度;3)干旱胁迫导致4种决明属植物的最大荧光(Fm)和光化学效率(Fv/Fm)下降,初始荧光(Fo)上升,表明PSⅡ结构受到破坏或者植物进行了热耗散。光化学淬灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)下降,而非光化学淬灭系数(NPQ)上升,说明干旱胁迫对PSⅡ造成伤害,但其能够有效地避免或减轻因PSⅡ吸收过多光能而引起的光抑制和光氧化。望江南表现的最稳定,说明望江南具有较强的抗旱性。     

6份凉粉草种质的光合日动态

为了探讨凉粉草（Mesona chinensis）的光合特性,探索合适的种植模式,采用LI 6400XT便携式光合系统测定了6份不同产地的凉粉草种质的光合日变化和光响应曲线,同时利用分光光度法测定了叶片的叶绿素含量。结果表明,三甲仙草和下坝仙草的“午休”现象是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,灵山大叶、灵山小叶、派潭仙草和越南仙草为气孔因素的作用;6种凉粉草光补偿点的高低顺序依次为灵山小叶>三甲仙草>下坝仙草>派潭仙草>灵山大叶>越南仙草,光饱和点的高低顺序为灵山小叶>下坝仙草>越南仙草>派潭仙草>灵山大叶>三甲仙草。方差分析表明,灵山小叶的光补偿点和光饱和点均显著高于（P<0.05）其他5种凉粉草,适合在光照较强的环境中生长,越南仙草的光补偿点最低（P<0.01）,较为耐阴,可能适应林下栽培模式;6份凉粉草种质叶片的叶绿素含量与最大净光合速率显著正相关（P<0.05）,而日变化净光合速率均值是各种环境因素和内在因素共同作用的结果。本研究可为探索凉粉草种植模式、合理规范化种植和优良品系筛选等方面提供理论依据。     

西北旱区不同灌水下限对紫花苜蓿生长与光合特征的影响

为了揭示西北干旱气候条件下不同灌水下限对紫花苜蓿光合日变化特征及生长的影响,设置了3个灌溉处理(T1:80％田间持水量,T2:60％田间持水量,T3:40％田间持水量.田间持水量,Field capacity,FC),并测定各处理紫花苜蓿不同生育时期叶片的光合特征和生长指标.结果 表明,紫花苜蓿的株高和茎粗随灌水量的降...     

不同水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆生长及光合生理的影响

为明确水杨酸对扁蓿豆分枝期抗旱性的调控作用,采用盆栽试验研究正常供水(80%田间持水量)、轻度水分胁迫(60%田间持水量)、中度水分胁迫(40%田间持水量)以及重度水分胁迫(20%田间持水量)条件下,不同浓度[0(对照),0.02,0.10,0.50,2.50 mmol/L]水杨酸处理对扁蓿豆分枝期生长、抗性生理及光合特性的影响。结果表明,轻度、中度水分胁迫下,0.10 mmol/L水杨酸显著提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量,同时使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)得到显著提高,而气孔限制值(Ls)显著降低;重度水分胁迫下,0.50 mmol/L水杨酸显著提高了株高、一级分枝数、叶面积、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量,同时SOD、POD、CAT活性以及叶片Pn、Gs、水分利用效率(WUE)显著提高,而使电导率、丙二醛(MDA)含量以及LS显著降低。可见,适宜浓度水杨酸可以改善干旱胁迫下扁蓿豆分枝期的生长,提高其抗旱能力。