光合作用光响应曲线模型选择及低光强属性界定

采用抛物线、直角双曲线、非直角双曲线及直角双曲线修正式等数学函数对金沙江干热河谷3种不同类型植物材料的光合光响应曲线进行了拟合,提出一种分段函数用以拟合实测值并求算光合作用参数,构建了一种有关表观光合量子效率求算的弱光区域的确定方法,得到3点主要结论:(1)5种拟合方式中,分段函数与直角双曲线修正式对3种不同类型的光合光响应曲线均具有良好的拟合效果;(2)直角与非直角双曲线拟合得到的光合参数Pmax、LCP、Rd与实测值接近,但对LSP的估计值总是远低于实测值,直角双曲线修正式适合用于出现光抑制现象的曲线的模拟及其光合参数的求解,但无法得到饱和趋近型曲线的光合特征参数,分段函数求解的不同类型曲线的特征参数均与实测值较为接近; (3)以光合光响应曲线上光能利用效率的下降位点来界定植物表观光合速率随光强呈线性增长的弱光区域是可行的,且具相当的理论可释性。     

盐胁迫对中山杉无性系幼苗光响应曲线的影响

以中山杉1年生扦插苗为试验材料,采用营养液培养的方法,分析在NaCl盐分胁迫下中山杉4个无性系的光响应曲线及相关参数,进而比较无性系间及其与各自对照处理间的差异.研究表明:中山杉叶片净光合速率与光合有效辐射之间的变化关系采用叶子飘构建的光响应新模型进行拟合,模拟结果与实际观测值相关度较高,能够反映中山杉幼苗光合速率在不同光强作用下的响应特征.盐胁迫处理60天后,在125 mmol/L的盐分浓度胁迫下,中山杉4个无性系间的光响应曲线和最大净光合速率有明显差异.在对照和盐分胁迫条件下,无性系间的最大净光合作用能力排序一致,即中山杉118>146>1>302,中山杉118在盐胁迫下具有最高的光饱和点.气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)各无性系之间表现出相似的变化趋势.     

干旱处理对毛竹光响应的影响:基于4种模型比较分析

[目的]采用4种模型对干旱处理下毛竹叶片光响应曲线进行拟合比较,分析各模型的优缺点,以选出适合毛竹光响应曲线拟合的最佳模型,并量化干旱处理对毛竹光合光响应的影响。[方法]主要采用Li-6400便携式光合仪测定干旱处理下毛竹的光响应曲线,并通过4种模型对其进行拟合。[结果]研究表明:(1)在干旱和对照处理下各模型的决定系数R~2均大于0.995,说明拟合精度较高。综合各参数可以看出,直角双曲线修正模型拟合效果最佳,相对误差RE平均值为0.07,而指数模型参数拟合效果最差,RE平均值为0.767;(2)通过直角双曲线修正模型拟合各光合参数,在干旱环境下,暗呼吸速率R_d、光补偿点LCP和水分利用效率WUE较高,分别为对照环境的1.57倍、1.66倍和1.06倍,而净光合速率P_(nmax)、光饱和点LSP和表观量子效率AQY分别比对照环境降低3.6%、17.6%和4.8%。[结论]从整体拟合效果来看,这4种模型拟合顺序为:直角双曲线修正模型直角双曲线模型非直角双曲线模型指数模型。通过在干旱和对照间毛竹各光合参数的比较发现,毛竹对干旱环境有一定的适应能力。     

西南高海拔区域苹果光合作用与光和CO_2响应模型的筛选

【目的】为了阐明我国西南高海拔区域苹果光合作用对光强度和CO_2浓度变化的响应机制,为后续深入开展该区域苹果光合特性研究提供参考,筛选适合该区域苹果光合-光响应和光合-CO_2响应的模型。【方法】以‘黔选2号’‘黔选3号’‘嘎拉’‘蜜脆’‘红星’5个品种苹果叶片为试材,进行光合-光响应和光合-CO_2响应的测定,并利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数方程模型和直角双曲线修正模型进行光合-光响应曲线的拟合,运用直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型(M-M模型)、直角双曲线修正模型进行光合-CO_2响应曲线拟合。【结果】光合-光响应中,气孔导度的变化影响蒸腾速率的变化,5个品种苹果叶片的光合速率均对强光有较好的适应性,在其他影响因子相同的情况下,CO_2浓度可能是生产中的实际限制因子。光合-CO_2响应中,5个品种苹果叶片气孔导度与蒸腾速率表现为同步变化,但气孔导度的变化并未影响胞间CO_2浓度的值,胞间CO_2浓度的值呈线性增加。在CO_2浓度满足光合作用底物消耗的情况下,光合有效辐射是苹果叶片发挥光合能力的主要限制因子。【结论】在拟合不同品种苹果叶片光合-光响应曲线和光合-CO_2响应曲线的模型中,直角双曲线修正模型拟合效果均表现最好。     

油茶光合作用光响应曲线的拟合

为探讨不同光响应模型对油茶光合特性的适用性,利用非直角双曲线模型、直角双曲线模型和改进的直角双曲线模型拟合了油茶的光响应曲线,通过分析光合参数模拟值与实测值的接近度,在3个模型中筛选最佳油茶光响应模型。结果表明,非直角双曲线和直角双曲线模型都无法直接估算光饱和点,也不能解释光饱和区域的光抑制现象;而改进的直角双曲线模型能较好地描述油茶在不同生境下的光响应曲线,其光合参数均接近实测值。因此,可将改进的直角双曲线模型作为研究油茶光响应曲线的首选模型。     

薄壳山核桃不同品种光响应过程及模型拟合

为了探讨不同光响应模型对于薄壳山核桃光合作用的适用性,以‘Mahan’、‘Stuart’、和‘Kanza’3个薄壳山核桃品种为研究对象,建立了5种光响应模型(直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型、指数模型和指数修正模型),分别对各薄壳山核桃品种的光响应过程进行了拟合。结果表明:1)5种光响应模型对薄壳山核桃的光响应拟合效果突出,决定系数均在0.9以上,其中非直角双曲线模型拟合效果最优,R^2达到了0.99,并且AIC值最低,直角双曲线模型σ及AIC最高,表现最差。2)通过与实测值相比较,直角双曲线修正模型对于光响应特征参数的求解效果最好,求解出的AQY、R_d、LSP和Pn_max最准确,非直角双曲线模型求解LCP最佳。3)‘Mahan’在3个品种中光照生态幅最宽,利用光能能力最强;‘Stuart’在各模型中的R^2均达到0.99,运用光响应模型拟合效果最好。     

光皮树无性系光响应特性研究

对光皮树(Cornus wilsoniana)3个无性系GY8040、JX3、JX7的6 a生植株开展光响应测定,利用直角双曲线修正模型及非直角双曲线模型分别进行模拟.结果表明,两种模型模拟符合度高,直角双曲线修正模型参数与实测值误差较小,且能直接模拟饱和光强,具较强的适用性.3个光皮树无性系光补偿点分别为24.98,17.27,20.21μmol·m-2·s-1,光饱和点分别为1 649.02,2 692.32,1 533.69 μmol·m-2·s-1,最大净光合速率分别为15.43,21.70,14.21 μmol·m-2·s-1,JX3光补偿点最低,光饱和点最高,具有较高的光能利用效率.     

澳洲坚果光合-光响应曲线模型拟合比较

为深入研究澳洲坚果的光合特性及其环境适应性,筛选出澳洲坚果光合-光响应曲线的最佳拟合模型。以6个澳洲坚果品种为试材,采用LI-6400XT便携式光合仪测定其光合-光响应曲线,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型分别对不同品种的光合-光响应曲线进行拟合,比较分析拟合效果。结果表明,直角双曲线修正模型拟合的表观量子效率(AQE)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)与实测值最为接近,且决定系数(R²)在6个品种的拟合中最大,均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和赤池信息量准则(AIC)最小,直角双曲线修正模型可作为澳洲坚果光合-光响应曲线的最佳拟合模型。由直角双曲线修正模型拟合的6个澳洲坚果品种AQE在0.03～0.05,LSP在1 092.83～1 522.572μmol·m^-2·s^-1,LCP在14.39～34.97μmol·m^-2·s^-1,Pnmax在4.41～8.91μmol·m     

广东含笑的光响应特性及其最适模型研究

[目的]通过对广东含笑光合-光响应曲线及其最适拟合模型的研究,了解广东含笑的光合生理参数,为广东含笑的引种栽培及园林应用提供参考。[方法]选用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、叶子飘光合模型、指数模型、改进指数模型和二次多项式6种模型对广东含笑光响应曲线进行拟合,探讨不同光响应模型对广东含笑光合特性的适用性,筛选最佳光响应模型。[结果]表明:(1)广东含笑叶片光合速率与光合有效辐射之间存在非线性关系,叶子飘光合模型拟合的光合-光响应曲线最佳,具有符合植物生长规律的光抑制现象,拟合效果优于其它5种模型;(2)在叶子飘光合模型的光合参数中,最大净光合速率、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率与实测值最接近,决定系数为0.999,6个模型中最大,平均绝对误差和均方误差最小,模型具有较高的拟合精确度;(3)根据叶子飘光合模型拟合出广东含笑叶片的光饱和点为1 598.54μmol·m~(-2)·s~(-1)、光补偿点为26.74μmol·m~(-2)·s~(-1)、最大净光合速率为13.46μmol·m~(-2)·s~(-1)、暗呼吸速率为-1.58μmol·m~(-2)·s~(-1),初始量子效率为0.06。[结论]叶子飘光合模型为广东含笑光合-光响应曲线的最佳拟合模型,广东含笑为阳生植物,喜温暖、湿润气候,耐荫,具有广阔的开发前景,这为深入研究广东含笑的生理生态提供了参考。     

毛竹和林下植被芒箕凋落物分解特征研究

[目的]探讨竹林与其林下植被凋落物叶之间相互影响的潜在机制,为合理经营管理毛竹林林下植被提供理论参考。[方法]采用原位分解袋法研究了四川长宁毛竹与林下植被芒箕凋落物叶分解和养分释放过程。[结果](1)芒箕凋落物叶初始C、N、P含量和羟基碳高于毛竹(P 0. 05),而C∶N、C∶P、烷基碳、氧烷基碳和芳香碳低于毛竹(P 0. 05)。(2)凋落物叶分解和养分释放速率芒箕整体高于毛竹,芒箕和毛竹分解常数(k)分别为0. 58±0. 03和0. 73±0. 02,C、N、P养分释放均表现为净释放。(3)凋落物叶混合对分解速率没有显著影响,但抑制了N、P元素整个分解周期和C元素中后期的释放。(4)凋落物叶分解过程中元素含量变化格局表现为C含量和C∶N比整体呈下降趋势,N含量和N∶P比有小幅上升,P含量有微弱的下降趋势,C∶P比呈波动性变化。(5)凋落物叶分解速率与土壤温度、初始凋落物叶N和P含量呈显著正相关(P 0. 01),与初始凋落物叶的C∶N和C∶P呈极显著负相关(P 0. 01),与土壤含水量相关不显著。[结论]单独分解过程中,毛竹凋落物叶分解速率低于林下植被芒箕,养分释放特征均表现为直接释放;混合分解过程中,毛竹和芒箕凋落物叶分解速率无显著混和效应,但养分释放的混合效应表现出一定负效应和不同阶段性。     

毛竹伐蔸根系养分含量、抗氧化能力与伐后年数的关系

【目的】揭示毛竹伐蔸根系养分含量和抗氧化能力的年际变化规律,为毛竹林伐蔸促腐技术研究提供理论参考。【方法】以6年生活立竹的蔸根为对照,分析比较了笋材两用毛竹林伐后2 a、4 a、6 a的伐蔸根系C、N、P、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白质含量和根系活力、抗氧化酶活性。【结果】表明随着毛竹立竹伐后年限的增加,伐蔸根系的细胞膜脂过氧化程度提高,渗透调节能力降低,根系活力明显降低,抗氧化能力逐渐下降。但毛竹立竹伐后,甚至伐后6 a时,伐蔸根系仍有较强的生理活性和生长更新能力,具有较高的C、N、P含量,尤其是C含量明显提高,主要养分化学计量比产生适应性调节,N/P相对稳定,C/N、C/P趋于升高。【结论】毛竹伐后6 a,蔸根仍具有较强的养分吸收能力,也能通过与竹鞭的联系从活立竹转运利用有机C,这是毛竹伐蔸难以腐解的重要机制。     

LED光质对油茶苗生长和光合特性的影响

[目的]探寻适合油茶苗培育的最佳LED光质配比。[方法]以2年生长林4号油茶扦插苗为试材,LED白光为对照,研究LED红光、蓝光及其复合光对油茶苗生长和光合特性的影响。[结果]表明:L1(红光)处理下,油茶苗高生长量最大,但表观量子效率、光补偿点和胞间CO2浓度最小;L7(蓝光)处理下,油茶苗光补偿点最高,但高生长量、干物质含量、壮苗指数、气孔导度和蒸腾速率最小;L6(10%红光+90%蓝光)处理下,油茶苗地径生长量、干物质含量、壮苗指数、光合色素含量、表观量子效率、最大净光合速率、暗呼吸速率、气孔导度、蒸腾速率、实际光能转换效率和相对电子传递速率均最大;L4(50%红光+50%蓝光)处理下,油茶苗地径生长量、光合色素含量、最大净光合速率、实际光化学效率和相对电子传递速率均最小,且非光化学淬灭系数最大。[结论]与对照及其它处理相比,L6(10%红光+90%蓝光)处理更利于长林4号油茶苗生长和光合能力的提高,是培育油茶壮苗较为理想的光质。     

毛竹根际新黑曲霉的解磷特性及促生作用

[目的]探究毛竹根际微生物新黑曲霉(Aspergillus neoniger)JXBR16对土壤难溶性磷酸盐的溶磷作用及对毛竹的促生效果。[方法]采用液体发酵培养法研究该菌株对Ca_3(PO_4)_2、CaHPO_4、FePO_4、AlPO_4和植酸钙等5种难溶性磷酸盐的溶解能力及碳源、氮源、pH、装液量和盐离子等因素对其解磷能力的影响;并采用温室盆栽法评价该菌株对毛竹实生幼苗的促生作用。[结果]表明,新黑曲霉对5种难溶性磷酸盐均具有较好的溶解能力,其中对FePO_4、CaHPO_4的溶解能力最佳,解磷量分别达3 208.31和3 027.09 mg·L~(-1);在碳源为蔗糖或葡萄糖、氮源为硫酸铵、初始pH值3.5、装液量2/5、温度25℃和盐离子浓度为0～1.0 g·L~(-1)条件下新黑曲霉的解磷能力最佳。施用该菌株180 d后毛竹根际土壤有效磷和矿质氮分别提高37%和41%,植株根、茎和叶磷含量分别提高了95%、102%和43%;毛竹地径、苗高和生物量分别比对照显著提高了44%、47%和50%。[结论]新黑曲霉能够有效增强南方红壤区毛竹林土壤磷的供给,促进植株养分吸收利用,并提高毛竹的生长,具有应用于竹林生物菌肥研制和开发的巨大潜力。     

毛竹林持续高温干旱灾害特征及影响因素分析

为探讨持续高温干旱灾害天气对毛竹林生长的影响,为毛竹林抗灾减灾及灾后恢复提供参考,调查分析了毛竹林持续高温干旱灾害特征及立地条件、经营水平等对立竹受损程度的影响。结果表明:持续高温干旱天气使毛竹叶片灼伤、枯黄、失绿变白,严重的全株叶片脱落;竹秆脱水、皱缩、枯黄,中下部位出现黑斑,局部表皮灼伤。竹龄越小受损程度越严重,1度竹死亡率显著高于2度及2度以上竹。海拔高度、坡向、坡位、土壤厚度、立竹密度、经营水平等对毛竹林立竹受损程度均有较明显的影响,其中海拔较高毛竹林高于海拔较低毛竹林,阳坡毛竹林显著高于阴坡毛竹林,且上坡>中坡>下坡,土壤厚度<50 cm 毛竹林明显高于土壤厚度>100 cm毛竹林,立竹密度3 750 4 500株·hm^-2和2 250 3 000株·hm^-2毛竹林高于立竹密度3 000 3 750株·hm^-2毛竹林,集约经营毛竹林高于粗放经营毛竹林。典范对应分析(CCA)表明,持续高温干旱灾害对毛竹林的影响因子主要为土壤厚度、坡位,其次为海拔高度、坡向和立竹密度。     

不同光质处理对枫香幼苗叶色的影响

[目的]从生理生化角度揭示不同光质处理对枫香家系叶色变化的影响,为探索枫香叶色对光质的响应机理提供参考。[方法]以2个枫香家系的1年生幼苗为试验材料,测定其在不同光质处理下叶片叶绿素、类胡萝卜素、花青素、可溶性糖、类黄酮和苯丙氨酸解氨酶的含量并分析其相关性。[结果]结果表明:试验后2个枫香家系叶色较处理前有一定程度的变化。红光处理组枫香幼苗叶片叶绿素含量显著高于其它处理组,而蓝光处理组叶片叶绿素含量则显著低于其它处理组。蓝光处理后,2个枫香家系叶片花青素含量较对照有显著提高,而红光处理则减少了叶片花青素含量。同时蓝光处理能显著提高枫香幼苗叶片类胡萝卜素、可溶性糖和类黄酮含量以及苯丙氨酸解氨酶活力,红光处理效果较对照无显著差异。方差分析表明,不同光质处理对枫香幼苗叶片叶绿素含量影响显著,而对花青素量和类胡萝卜素含量影响不显著。[结论]2个枫香家系叶色在光质处理下有相同的变化趋势,红光处理可以促进枫香幼苗叶片叶绿素合成;蓝光处理可以促进枫香幼苗叶片积累更多的花青素。     

3个与杉木混植木荷种源幼苗对光照响应的差异

目的]探寻不同木荷种源混交林生产力差异的光合机制。[方法]以福建建瓯、江西信丰和浙江龙泉3个木荷代表性种源1年生和2年生幼苗为试验材料,在与杉木混植条件下,设置100%(L0)、50%(L1)和25%(L2)3种光照的光环境,研究3个木荷种源幼苗的生长性状、光合生理及叶绿素荧光特性等对不同光照响应的差异。[结果]1年生和2年生木荷幼苗的苗高、地径和干质量均表现出显著的种源差异,福建建瓯种源幼苗生长优于浙江龙泉种源和江西信丰种源。随着遮阳强度的提高,1年生和2年生2个发育阶段,福建建瓯种源幼苗比叶面积和叶绿素含量等明显增加,叶绿素a/b值、光饱和点、暗呼吸速率和Fo值等均显著降低,表现出较高的形态和生理塑性;相同遮阳处理下福建建瓯种源幼苗总叶面积、叶绿素含量和Fv/Fm值等指标显著高于浙江龙泉种源和江西信丰种源,而叶绿素a/b值、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率则明显低于两种源;长期遮阳和混植状态下福建建瓯种源幼苗可通过较高的生物量分配塑性,增加根系在土壤中分布来响应邻株竞争,进而促进整株干物质的积累;各光环境下,3个木荷种源2年生幼苗Fo、Fm、Fv/Fm和Fv/Fo等叶绿素荧光参数均较1年生幼苗明显升高,但各光环境间差异不显著。[结论]不同木荷种源混交林生产力差异与其对光照的塑性反应能力有关,并随幼苗年龄而变化。     

胁迫条件下毛竹miR164b及其靶基因PeNAC1表达研究

MicroRNAs(miRNAs)在植物生长发育以及抗逆等过程中起着重要的调控作用。miR164 作为植物特有的miRNA,其主要的靶基因是植物NAC转录因子。为揭示毛竹 miR164 对其靶基因的调控机制,通过茎环引物法和RT-PCR技术,从毛竹(Phyllostachys edulis)中克隆出miR164b成熟序列及其靶基因PeNAC1。序列分析表明miR164b的靶点位于PeNAC1 编码区,RLM-5'RACE PCR产物测序结果证实切割位点位于靶点的第10-11位碱基之间。组织特异性表达分析表明,毛竹 miR164b和PeNAC1在根、茎、叶及鞘中均表达,其中miR164b在根中表达丰度最高,在茎中表达丰度最低;而PeNAC1的表达丰度恰好与miR164b 相反。实时定量PCR结果显示,NaCl(250 mmol·L^-1)、低温(4℃)和强光(1 500 μmol·m^-2·s^-1)处理后毛竹叶片中 miR164b 的表达均明显下调,GA₃(100 μmol·L^-1)处理后 miR164b表达量明显上调;而在同样处理条件下,PeNAC1的表达恰好呈现出与其完全相反的趋势。由此表明,miR164b对靶基因PeNAC1 具有表达调控作用,可能与毛竹响应非生物胁迫的抗逆过程密切相关,这为利用miRNA开展竹子抗逆分子育种提供了参考。