不同光照对蝴蝶花光合特性及生长发育研究

用Li-6400光合测定系统测定了不同光照下蝴蝶花的光合特性,结合蝴蝶花的生长发育状况,探讨了蝴蝶花在不同光照下的适应性。结果显示,随植株上层光强的降低,蝴蝶花的Chl a/Chl b、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度均呈降低趋势,Chl b含量、蒸汽压亏缺、气孔限制呈增加趋势;光补偿点、暗呼吸速率、CO₂补偿点、表观量子效率下降,羧化效率增加,揭示了蝴蝶花对光照减低的生理适应机制;蝴蝶花的光补偿点在5.18~12.05 μmol/m²·s,光饱和点在1 000 μmol/m²·s左右,说明其对光的适应范围较宽。CO₂补偿点在54.84~58.45 μmol/mol、CO₂饱和点在970 μmol/mol左右。结合蝴蝶花生长发育状况分析,竹林下植株的叶面积最大、开花状况最佳,生长最好。但3种环境下植株均能生长。     

CO2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降对白羊草光响应曲线的影响

为揭示白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.)对全球气候变化的光合生理特征响应规律,采用盆栽控制试验,研究了白羊草在不同CO₂浓度、水分条件和施氮水平下叶片的叶绿素含量和光响应曲线特征。结果表明:随CO₂浓度升高和施氮量增加,白羊草叶片SPAD值,最大净光合速率(P_max),表观量子效率(AQE)和光饱和点(LSP)均呈增加趋势;干旱胁迫降低了SPAD值,P_max和LSP。多因素方差分析表明,CO₂浓度,水分处理和施氮水平对SPAD值,P_max和LSP有极显著影响,施氮水平对AQE有极显著影响。CO₂浓度和水分处理对P_max,AQE和LSP有显著的交互作用;CO₂浓度和施氮水平对P_max,AQE和光补偿点(LCP)有极显著的交互作用;水分处理和施氮水平对P_max,AQE和LSP有极显著的交互作用。RDA分析表明氮素是影响白羊草光合特征的最重要因素。全球CO₂浓度升高和氮沉降增加对干旱胁迫引起的白羊草光合速率下降有显著的缓解作用。     

野古草居群光合作用对光强和CO2浓度的响应特征

以移植于同一环境的辽宁地区4个野古草居群为对象,比较了它们的光合作用对光强和CO₂浓度的响应差异,为研究其居群表型性状多样性的生理基础提供参考。结果表明,野古草光合速率对光强和CO₂浓度的光合响应特征参数在居群间多数存在显著差异,居群P₁(本溪)、居群P₂(北镇)具较高的光饱和点(分别为1782和1690 μmol/m²·s)、表观量子效率(分别为0.0553和0.0564)及表观羧化效率(分别为0.0568和0.0783),较低的CO₂补偿点(分别为14和12 μmol/mol),具有较高的光能生产潜力。居群P₃(建平)、居群P₄(彰武)的气孔导度低(分别为0.1227和0.1176 mol/m²·s),蒸腾速率低(分别为2.67和2.68 mmol/m²·s),持水能力强。     

7种优良观赏草光合生理日变化及光响应特征研究

采用便携式LI-6400光合测定仪,选择晴朗天气对观赏草劲芒、柳枝稷、花叶虉草、歌舞芒、矮蒲苇、遍生芒、晨光芒的叶片细胞间CO₂浓度(Ci)、气孔导度(Cond)、气孔限制值、净光合速率(Pn)、瞬时光合有效辐射(PAR)和蒸腾速率(Tr)等有关参数进行测定,并计算各材料的光合饱和点(LSP)和光合补偿点(LCP),研究材料光合日变化及其耐荫性,测定结果表明,7种观赏草中,柳枝稷的光补偿点、净光合速率和水分利用率(WUE)最高,抗旱耐荫。晨光芒和花叶虉草均有较高气孔导度,两者在净光合速率和蒸腾速率方面,晨光芒最高,花叶虉草最低,花叶虉草WUE最低,抗旱性差,在潮湿或水环境中表现好,为具有较强耐荫能力C₃型植物,出现“光合午休”现象,主要由气孔导度下降引起。根据测定的数据及田间不同相对光强下材料的生长情况综合评估,7份材料的耐荫程度由强到弱依次是矮蒲苇、花叶虉草、歌舞芒、遍生芒、劲芒、柳枝稷、晨光芒。     

河北省森林草原区主要草本植物功能群适宜分布预测

在森林-草原交错区阐明草本植物功能群随环境变化的响应及适宜分布格局,有利于揭示脆弱景观草本物种多样性的维持机制和制定保护策略。在对河北省塞罕坝保护区184个草本样方进行分层随机调查的基础上,按照光合作用途径进行了功能群的划分,并采用ClimateAP气候模型和GIS空间分析技术生成了气候和地形因子20个,在此基础上,利用MaxEnt模型进行了C₃和C₄功能群的潜在适宜分布模拟。结果表明,MaxEnt模型预测精度较高,C₃、C₄受试者工作特征曲线下面积(AUC值)均超过0.8;在研究区C₃植物适宜分布较广,占研究区总面积的61.99%,而C₄植物分布相对分散,占研究区总面积的19.12%;影响C₃植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、冬季平均降雪量、>5 ℃积温、年平均气温和最冷月均温,影响C₄植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、>5 ℃积温、年平均气温、年均降水量和冬季平均降雪量等。结果表明在研究区C₃草本植物潜在适宜分布在冷凉湿润的环境中,而C₄草本植物则更适宜生长在高温及干燥的环境中。随着全球变暖的进一步加剧,C₄草本植物的适宜分布范围将会进一步增加。     

镇江河漫滩草地虉草光合特性研究

对虉草(Phalaris arandinacea)光合特性的研究表明:不同生长阶段虉草净光合速率日变化均呈双峰曲线,光合"午休"现象明显,但5月下旬主、次峰均滞后于4月初1 h,净光合速率后期大于前期,导致光合"午休"的原因不同,4月初为气孔限制因素,而5月下旬为非气孔限制因素。不同时期各生理生态因子间的相关系数不同。虉草净光合速率季节动态呈单峰曲线,4月中下旬最高。虉草的光补偿点为45.6μmol·m^-2·s^-1,光饱和点为1825μmol·m^-2·s^-1,表观光量子效率为0.047 mol·mol^-1,暗呼吸速率为2.1429μmol·m^-2·s^-1;CO₂补偿点为76μmol·mol^-1,饱和点为923μmol·mol^-1,羧化效率为0.0556。数据显示,虉草是一种高光效C₃阳性植物,对草地生态系统的稳定意义重大。     

转苜蓿MsOr基因烟草光合-光响应和光合-CO2响应曲线特征研究

为明确苜蓿（Medicago sativa）Orange基因的表达对植物光合作用的影响,以转Orange（MsOr）基因型烟草（TOR1与TOR2）和野生型烟草（WT）为研究材料,采用盆栽控制试验,比较研究了WT,TOR1和TOR2叶片光响应曲线和CO₂响应曲线,并测定其叶片类胡萝卜素含量。结果表明：直角双曲线修正模型可较好地拟合烟草光响应曲线和CO₂响应曲线;在一定光合有效辐射强度和CO₂浓度范围内,随光强和CO₂浓度增加,TOR1和TOR2的净光合速率均显著高于WT（P<0.05）;TOR1和TOR2的最大净光合速率、光饱和点、CO₂饱和点、羧化效率、暗呼吸速率和光呼吸速率显著高于WT,而CO₂补偿点显著低于WT（P<0.05）;TOR1和TOR2的叶片总类胡萝卜素含量约为WT的2倍。研究表明：苜蓿MsOr基因的表达促进了烟草植株叶片类胡萝卜素的积累,同时提高了其光能和CO₂利用能力,增强了植株对高光强、高CO₂浓度环境的适应能力。     

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。     

4种披碱草属植物光合作用光响应特性的比较

利用人工模拟光源研究了4种披碱草属植物的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂(C_i)浓度及叶面饱和水压亏(V_pdl)随模拟光辐射(SPR)增强的变化规律及其相关性,并计算了各材料表观量子效率及其光饱和点与光补偿点等。结果表明,4种植物的P_n和T_r均随SPR的增强而增大,在相同的光照强度下,麦宾草的光合速率较高,披碱草次之,其他2种材料净光合速率近乎一致。麦宾草和肥披碱草的T_r明显高于老芒麦和披碱草;披碱草属不同材料的WUE随SPR的加强而呈递增规律,其中WUE的大小顺序为老芒麦＞披碱草＞麦宾草＞肥披碱草;4种植物气孔导度均随模拟光辐射强度的升高而增大,麦宾草和披碱草的G_s明显高于其他2种植物;4种植物胞间CO₂均随着SPR的增强和P_n的增大而减少。当SPR从0增至500 μmol/(m²·s)时,4种植物V_pdl 有一个小的下降过程,之后除披碱草缓慢下降外,其他材料随SPR增加而缓慢增加,麦宾草和肥披碱草的V_pdl明显高于其他2种材料。老芒麦和麦宾草光补偿点相对较低,说明两者利用弱光的能力相对较强,麦宾草和披碱草光饱和点较高,说明两者利用强光的能力较强。通过综合分析,利用光能的能力高低顺序为:麦宾草＞披碱草＞老芒麦＞肥披碱草,也就是无论在强光或弱光条件下,麦宾草和披碱草利用光能的能力较强。     

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究Ⅱ.光响应曲线

为揭示黄土丘陵区乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.)在不同水肥供应条件下的光合生理特征,本研究采用盆栽控制实验,比较研究了白羊草在2种水分水平(HW-80%FC和LW-40FC%)和3种养分(CK,P和NP)处理下的光合光响应曲线特征。结果表明:非直角双曲线模型能很好的拟合白羊草光响应曲线。充分供水条件下(HW),土壤NP营养提高了白羊草最大净光合速率(P′_max),降低了暗呼吸消耗(R_d)并且保持较低的光合补偿点(LCP)和较高的光饱和点(LSP),表明NP营养有利于提高白羊草对光照的广幅适应能力和光合潜力。水分胁迫条件下(LW),P处理显著提高了白羊草P′_max,其表观量子效率(a)和LCP也相对较高,表明施磷将有利于提高干旱条件下白羊草的光合能力。     

根腐病对党参细胞结构和生理特性的影响

为明确党参（Codonpsis pliosula）被尖孢镰孢菌（Fusarium oxysporiums）侵染后其叶片细胞结构和生理特性的变化,本试验以‘渭党1号’为研究材料,通过田间自然发病测定病原菌侵染后党参根部细胞结构以及生理特性的变化特征。叶片显微镜观察结果表明,健康党参叶片呈深绿色,发病叶片呈黄绿或黄白交替症状,透光性增强;根部徒手切片光学显微镜观察结果表明,发病部位细胞受到严重破坏;发病党参叶片叶绿素含量降低,电解质渗漏电导率升高。镰孢菌侵染后,发病党参叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率降低;发病党参的最大净光合速率、光饱和点和暗呼吸速率均降低,而光补偿点升高;发病党参CO₂饱和点降低,而CO₂补偿点和光呼吸速率升高。发病党参植株叶片氮、磷、钾和锌、锰、铜、铁、钙、镁等一些微量元素的含量也降低。本研究从宏观和微观角度分析了镰孢菌侵染后党参细胞结构和生理特性的变化,为阐明党参根腐病的发病机制提供了理论依据。     

耐荫地被植物山麦冬光合特性研究

用Li-6400便携式光合分析仪测定了耐荫地被植物山麦冬(Liriope spicata (Thunb.) Lour.)的光合生理特性。结果表明:山麦冬光合日进程有光合午休现象,最大净光合速率为10.2μmolCO₂·m^-2·s^-1,光饱和点为648μmol·m^-2·s^-1,光补偿点为3.2μmol·m^-2·s^-1,表观量子效率为0.1389,CO₂饱和点为1868μmol·mol^-1,补偿点为61μmol·mol^-1,最大蒸腾速率为2.2 mmol H₂O·m^-2·s^-1,最大气孔导度为0.100 mmol·m^-2·s^-1。因此认为山麦冬是具有耐荫和抗旱节水特性的优良地被植物。     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件(<5mm)发生次数较多,占当年降水频次的60.00%～82.54%;大雨(≥25 mm且≤49.9 mm)和暴雨等级(≥50 mm)降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3～6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层(10 cm)土壤含水量较次表层(20 cm)和深层(60 cm)的变幅大;次表层(20 cm)土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层(60 cm)土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400～1600μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在...     

Na2CO3和NaHCO3胁迫下冰草的生长及生理响应

在温室条件下用不同浓度的Na₂CO₃和NaHCO₃ (0,30,60,90,120,150 mmol/L)对冰草进行胁迫,测定冰草的生长及生理指标。结果表明,在2种碱处理下随着胁迫浓度递增,冰草的丙二醛含量和可溶性糖含量增加,生物量、根冠比、叶绿素含量、脯氨酸含量都呈先增后降的变化趋势。低浓度的碱胁迫对冰草生长有一定的补偿生长作用,碱胁迫下脯氨酸先于可溶性糖而累积, Na₂CO₃对冰草的胁迫作用大于NaHCO₃。     

紫花苜蓿甘氨酸脱羧酶H-蛋白基因MsGDC-H1功能分析

光呼吸通过清除2-磷酸乙醇酸（2-PG）使氧合光合作用成为可能,该过程对C3植物至关重要。H-蛋白是光呼吸过程中将甘氨酸转化为丝氨酸的甘氨酸脱羧酶（GDC）的关键组成蛋白之一。本研究克隆了紫花苜蓿MsGDCH1,该基因编码166个氨基酸,具有1个硫辛酰基附着位点保守结构域和1个N6-硫辛酰赖氨酸保守位点。进化分析表明,MsGDC-H1蛋白与双子叶植物的甘氨酸脱羧酶H-蛋白（GDC-H）亲缘关系近。表达模式分析表明,MsGDC-H1在苜蓿叶中表达丰度高,且受光诱导。为了探究MsGDC-H1基因对拟南芥生长的影响,分别使用光诱导的茎叶特异性启动子ST-LS1和组成型启动子CaMV 35S驱动MsGDC-H1(ST-LS1::MsGDC-H1;CaMV35S::MsGDC-H1)在拟南芥中异源表达。检测过表达植株生物量、淀粉、可溶性糖含量以及光合速率。数据分析显示,CaMV 35S::MsGDC-H1过表达拟南芥（G系列植株）生长受阻,淀粉含量比ST-LS1::MsGDC-H1特异性表达拟南芥（GS系列植株）增加了34%～67%,比野生型（WT）增加了7。3%～33。7%;可溶性糖含量比GS...