外源一氧化氮供体SNP对受旱小麦光合色素含量和PSⅡ光能利用能力的影响

以-0.5MPa PEG模拟干旱胁迫,0.1mmolL^-1SNP作为外源NO供体,从荧光诱导动力学角度研究了干旱胁迫下SNP对小麦光合色素含量的变化和PSII光能利用能力的影响。结果显示,干旱胁迫虽然引起光合色素含量的增加,却减少了PSⅡ反应中心的开放比例（qP）,从而限制PSⅡ对光能的利用（F＇v/F＇m）和光合功能的正常运行（LPFD）。经SNP和PEG同时处理的小麦光合色素含量明显增加,细胞膜相对透性降低,避免因干旱引起的光合功能的限制（LPFD）;SNP还能增加受旱小麦PSII开放反应中心的比例（qP）,使更多的光能传递给PSⅡ反应中心,减少激发能用于非光化学反应的热耗散（NPQ）,从而促使更多的激发能用于光化学反应（F＇v/F＇m）。另外,SNP减轻了干旱胁迫对PSⅡ反应中心施加的激发压力,引起QA的还原程度（1-qP）降低。因此,干旱条件下外源NO供体SNP可能参与了受旱小麦光合色素的合成和PSⅡ对光能的利用。     

NO对干旱条件下小麦幼苗PSII功能特性的调节效应

以0.1 mmol L^-1 SNP为NO供体,对小麦幼苗根系进行-0.5 MPa PEG胁迫处理,研究了NO对胁迫后叶片电子传递、光能分配和反应中心开放等PSII功能的影响,以探讨NO在干旱条件下对植物光合作用的调节作用。在干旱胁迫的第1天和第3天,SNP处理不但增加了水势(Ψ_w)和叶绿素含量,且能维持PSII反应中心的电子传递(Ф_PSII和F_m/F_o)及潜在高光合效率(F_v/F_o);干旱胁迫减少了PSII反应中心开放的比例(q_P)和PSII反应中心捕获光能的转化效率,但SNP处理后PSII开放反应中心的比例增加,利于干旱条件下叶片吸收的能量用于光化学反应(Pr)和PSII反应中心安全地耗散过剩光能。综上所述,干旱条件下NO对小麦幼苗叶片的PSII功能具有调节作用。     

外源2,4-表油菜素内酯对NaCl胁迫下燕麦幼苗光合特性的影响

为探明外源2,4-表油菜素内酯(EBR)对NaCl胁迫下燕麦光合作用的调控机理,以加燕2号、青引2号燕麦为材料,在100 mmol/L NaCl胁迫下,研究外源EBR对燕麦幼苗光合气体交换参数、荧光动力学参数、光合电子传递速率及PSⅡ光能分配情况的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了燕麦幼苗的光合色素含量,抑制了PSⅡ反应中心活性,导致燕麦幼苗PSⅡ光化学效率下降,净光合速率(Pn)显著降低。和NaCl胁迫相比较,添加外源EBR后,燕麦幼苗叶片的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Chlx·c)含量显著增加;燕麦幼苗的Pn、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)显著升高,胞间CO_2浓度(Ci)显著降低,最大荧光(Fm)、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ实际光合效率(ФPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、天线色素转化效率(Fv′/Fm′)、表观光合电子传递速率(ETR)及PSⅡ光化学反应能(P)显著升高,初始荧光(Fo)、非光化学淬灭系数(NPQ)及反应中心耗散能(E)、天线耗散能(D)显著降低。综上所述,外源EBR能够显著提高NaCl胁迫下燕麦幼苗PSⅡ反应中心的实际光化学效率,有效缓解NaCl胁迫对燕麦幼苗所产生的光抑制和PSⅡ反应中心损伤程度,提高燕麦幼苗的碳同化效率和光合能力,说明外源BRs对盐胁迫下燕麦光合作用起到正向调控作用,能够有效缓解盐胁迫对燕麦幼苗所造成的伤害。     

外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分和光合特性的影响

为了研究外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分以及光合特性的影响,以ML7113小麦为受试材料,以硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)作为外源NO的供体,预先用0.1 mmol/L的SNP浸种24 h,设置4个处理组：对照组(CK)、紫外线UV-B胁迫处理组(B)、UV-B胁迫和SNP复合处理组(B+SNP)、SNP单独处理组。待幼苗生长7天后取其叶片进行可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O₂^-)、过氧化氢(H₂O₂)、气孔密度、光合色素及叶绿素荧光参数等指标的测定。结果表明,NO供体SNP能显著增加经UV-B胁迫后小麦幼苗的株高,并使其小麦幼苗可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量分别提高19.69%、15.25%、41.36%,同时使其小麦叶正面气孔密度增大10.34%。SNP单独处理使得光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）的含量较CK分别提高12.43%和5.99%,叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/F0较CK显著提高0.5%和5.16%。此外,SNP能使小麦幼苗丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)的含量较CK显著降低27.30%和74.92%,超氧阴离子(O₂^-)的产生速率较CK显著降低24.47%。通过体内相关生理指标物质含量的变化来响应UV-B胁迫对小麦幼苗造成的伤害,而适宜浓度的外源NO(0.1 mmol/L)可以缓解UV-B胁迫下对小麦幼苗的伤害作用,从而增强小麦幼苗对UV-B胁迫的适应能力。     

干旱胁迫对玉米叶绿素荧光参数及质膜透性的影响

以抗旱性不同的3个玉米品种京单28、郑单958、京科25为试材,研究干旱胁迫下玉米的叶绿素荧光参数及质膜透性的变化.结果表明:干旱胁迫对叶绿素荧光参数的影响非常显著,干旱胁迫会降低玉米PSⅡ的原初光能转化效率(Fv/Fm),使PSⅡ反应中心开放部分比例(qP)降低,用于光合作用电子传递的份额(qP)减少,而以热能的形式耗散,过量的光能不及时耗散会使光合器官受到损伤,导致玉米叶片原生质膜结构伤害,从而引起膜的透性增大,玉米叶片中丙二醛、脯氨酸含量变化.     

花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响

于2004—2005在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置干旱与对照2个土壤水分处理, 每个处理再设置3个氮素水平, 研究了花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花叶片光合作用与叶绿素荧光参数的影响, 以期为棉花花铃期干旱时的合理氮肥运筹提供理论依据。结果表明, 与对照相比, 干旱处理显著降低了棉株凌晨叶水势、土壤相对含水量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与胞间CO₂浓度(C_i), 但提高了叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chl a+b)及类胡萝卜素(Car)的含量。干旱处理下, P_n、G_s、C_i、Chl a、Chl b、Chl a+b及Car均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫下叶绿素初始荧光(Fo)明显升高, 且随氮素水平的提高而增大; 而最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统II(PS II)量子产量(ΦPS II)、电子传递速率(ETR)与光化学猝灭系数(qP)均显著降低, 干旱胁迫亦增大了非光化学猝灭系数(NPQ)。干旱胁迫下F_v/F_m、ΦPS II、ETR与qP均以240 kg hm^-2氮素水平最高。干旱胁迫显著降低叶片蒸腾速率(Tr), 导致叶温升高, 增施氮肥进一步增大了叶温。干旱胁迫降低了棉株各器官干物质重, 而施氮则增大水分胁迫指数。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于提高棉花叶片光合性能。两年试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg hm^-2纯氮, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。     

Ca2+参与硝普钠(SNP)对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控

在15% PEG-6000干旱胁迫下,研究外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理对小麦幼苗叶片NO含量、NO合成酶活性的影响及其与Ca2+的关系。干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS活性显著增加,且钙依赖型cNOS快速调控NO产生,但是随着胁迫时间的延长,不依赖钙iNOS活性在NOS活性比例缓慢增加,而NR产生NO的能力只占总NR提取物活性的很小一部分;1mmol/L SNP处理可显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS和NR活性,诱导NO水平提高,显著缓解膜脂过氧化;用质膜Ca2+通道抑制剂LaCl3与SNP共处理,显著减弱或抵消SNP促进NO合成作用。结果表明,外源NO 显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO合成酶活性和NO含量,有效缓解膜的氧化损伤,而Ca2+参与SNP对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控。     

Ca2+ 参与硝普钠对干旱胁迫下小麦叶片NO水平的调控

研究干旱胁迫下外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理对小麦幼苗叶片NO水平的影响及其与Ca2+的关系.在15%PEG-6000胁迫下测定NO含量和NO合成酶活性,结果表明,干旱胁迫下小麦幼苗叶片一氧化氮合酶(NOS)活性显著增加,且钙依赖型cNoS(CaM的组成型NOS)快速调控NO产生,但是随着胁迫时间的延长,不依赖钙iNOS(CaM的诱导型NOS)的活性在NOS活性比例缓慢增加,而硝酸还原酶(NR)产生NO的能力只占总NR提取物活性的很小一部分;0.1 mmol/L SNP处理可显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS和NR活性,诱导NO水平提高,显著缓解膜脂过氧化;用质膜Ca2+通道抑制剂LaCl3与SNP共处理,显著减弱或抵消SNP促进NO合成作用.SNP显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO合成酶活性和NO含量,有效缓解膜的氧化损伤,而Ca2+参与SNP对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控.     

NaCl胁迫对茄子幼苗叶片叶绿素荧光参数和能量分配的影响

以茄子幼苗为试材,研究了不同浓度NaCl胁迫下叶绿素荧光参数的变化.结果表明:随着NaCl胁迫加剧,最大荧光(Fm)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)、PSII实际光化学效率(ФPSII)、天线转化效率(Fv＇/Fm＇)、光化学荧光猝灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)均表现出降低的趋势,初始荧光(Fo)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和PSⅡ激发能压力(1-qP)均上升;光化学反应的能量(P)在叶片所吸收的光能中所占的比例也逐渐减少,天线色素耗散的能量(D)表现出和P相反的趋势,非光化学反应耗散的能量(E)变化不稳定,天线热耗散是耗散过剩能量的主要途径.表明NaCl胁迫下,茄子幼苗光系统反应中心受到损伤,光合电子传递过程受到抑制.     

青稞的光合特性及光破坏防御机制

通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞(Hordeum vulgare L.)品种的光合特性及激发能分配。结果表明, 青稞的光饱和点1 000 μmol m^-2 s^-1左右。在0~500 mmol m^-2 s^-1的光强范围里, 青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加; 光强超过500 mmol m^-2 s^-1以后, 光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(P_r/P_m)随光强增强下降。随着光强增强, 光系统II开放反应中心转化效率(F_v′/F_m′), 光系统II实际光化学量子效率(Φ_PSII), 光化学猝灭系数(qP)不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)持续升高, 说明越来越多的光能以热的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此, 光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制, 依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

干旱胁迫下PEPC过表达增强水稻的耐强光能力

以过表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的水稻为材料,研究了不同程度干旱胁迫下开花期剑叶光合作用的光响应过程、叶绿素荧光参数、色素含量和活性氧代谢。结果表明,在干旱特别是重度干旱胁迫下,野生型水稻在强光下净光合速率迅速下降,而转Zmppc基因水稻没有明显的下降现象; 而且表示光化学活性的叶绿素荧光参数F_v/F_m、Φ_PSⅡ和q_P下降程度低,说明PEPC增强了干旱胁迫下水稻抵御强光胁迫的能力。这可能是因为干旱胁迫下转Zmppc基因水稻玉米黄质含量高,光系统对过剩光能的耗散能力强,能够保护光系统免受过剩光能的伤害,从而减小O₂^?产生速率; 同时干旱胁迫下转PEPC基因水稻抗氧化酶SOD、POD和CAT活性高,能有效清除活性氧,减轻膜质过氧化。     

干旱胁迫对假俭草气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以假俭草为实验材料,研究干旱胁迫对假俭草气体交换、叶绿素荧光的影响。结果表明,干旱胁迫使假俭草净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）明显下降,胞间CO2浓度（Ci）也略有下降,说明Pn的下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果。干旱胁迫使得PSⅡ反应中心捕获激发能效率（F′v/F′m）和光化学猝灭（qP）降低,从而引起电子传递速率（ETR）的降低。干旱胁迫后,假俭草非光化学猝灭（NPQ）和反应中心过剩激发能（Ex）明显上升,说明假俭草天线色素尽管可以耗散部分能量,但不能及时地有效地耗散过剩激发能,从而使假俭草发生明显的光抑制。     

持续干旱对油棕幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响

为研究持续干旱对油棕叶绿素荧光动力学参数的影响,以油棕2 年生幼苗为试验材料,采用盆栽方式模拟自然持续干旱,测定叶绿素荧光参数及叶绿素含量,并运用隶属函数法对其抗旱性进行综合分析。结果表明：干旱胁迫下,油棕叶片叶绿素含量、可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)均降低;初始荧光(F0)和非光化学淬灭系数(NPQ)则升高,说明干旱胁迫伤害了光系统Ⅱ(PSⅡ),使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)降低,光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散(NPQ)提高。4 个品种的叶绿素荧光参数和叶绿素含量的变化存在品种间差异,整个处理过中对干旱的适应性‘热油6号’＞‘热油8号’＞‘热油2号’＞‘热油4号’,因此,叶绿素荧光参数和叶绿素含量可作为抗旱性强弱的诊断指标用于油棕抗旱育种及相关研究。     

灌浆期干旱胁迫对玉米叶片关系统活性的影响

以高淀粉玉米品种郑单21为材料,借助叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和820 nm光吸收曲线,研究了灌浆期土壤干旱胁迫对玉米籽粒产量和对叶片光系统I (PSI)及光系统II (PS II)活性的影响。两年的研究结果均表明,干旱胁迫显著抑制叶片光合速率(P<0.05)和籽粒产量(P<0.05)。JIP-test分析发现干旱胁迫导致叶绿素荧光快速诱导动力学曲线中的K点和J点上升,表明PS II放氧复合体(OEC)和Q_A之后的电子传递链受到抑制,且PS II受体侧受抑制的程度大于供体侧。此外,干旱胁迫也显著地抑制PS I的最大氧化还原活性(ΔI/I_o),阻碍光合电子从PS II向PS I的传递,破坏了PS I和PS II的协调性。我们认为干旱胁迫抑制PS I和PS II活性并破坏二者的协调性,是导致导致P_n和籽粒产量下降的重要原因之一。     

水分胁迫对糜子植株苗期生长和光合特性的影响

选取耐旱性不同的糜子品种陇糜4号(强抗旱)、晋黍7号(旱敏感)和5283黄(中等抗旱),采用盆栽控水试验,调查不同水分处理对糜子苗期主要性状和光合参数的影响。结果表明：(1)水分胁迫下各品种的株高、叶面积、根重、叶绿素含量、根系活力均呈下降趋势,且陇糜4号的降幅小于5283黄和晋黍7号。(2)水分胁迫下,3个品种的固定荧光值(F_o)和非光化学猝灭系数值(q_N)均显著增加,在重度胁迫后,陇糜4号、5283黄和晋黍7号的F_o值分别比对照增加24.6%﹑34%和40.8%,q_N值分别增加0.956、1.083和2.183,且表现为旱敏感品种晋黍7号的增加幅度大于强抗旱品种陇糜4号;各品种的可变荧光(F_v)、最大荧光(F_m)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII的潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(q_P)值均因水分胁迫而降低。在中度和重度胁迫时,与正常灌水相比差异达显著水平,降幅以晋黍7号>5283黄>陇糜4号。(3)各品种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO₂浓度均因水分胁迫而下降,强抗旱品种陇糜4号各值的变化幅度均小于中等抗旱品种5283黄和旱敏感品种晋黍7号,表明陇糜4号的光合参数受水分胁迫的影响最小,较高的电子传递速率和较强的光能转化能力是陇糜4号适应干旱环境的重要生理特性。(4)水分胁迫导致糜子叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统II造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性减弱而加剧,因此,对强光下的糜子幼苗应及时补水,以避免干旱和高光强的叠加伤害。     

盐胁迫下水稻叶绿素荧光特性与离子积累的相关性分析

以4个北方常规粳稻品种为材料,于孕穗期施加80 mmol/L的NaCl胁迫测定了水稻叶片叶绿素荧光参数及体内离子含量的变化,以揭示盐胁迫下水稻离子积累与叶绿素荧光特性的相关性。结果表明盐胁迫下水稻叶片最大荧光(Fm)、最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ的实际光合效率(PhiPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)和光化学猝灭(qP)均呈下降趋势最小初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(qN)呈升高趋势。盐胁迫导致水稻体内Na⁺、Cl^-积累显著增加,K+积累显著下降,SO₄^2-、PO₄^3-和NO3-含量较对照差异不显著。盐胁迫下水稻叶绿素荧光参数与Na⁺、Cl^-和SO₄^2-含量呈显著负相关,与K+和PO₄^3-含量呈显著正相关,与NO3-含量相关性不显著。以上结果表明水稻体内有害离子在盐胁迫下会过量积累这是导致水稻叶片光合结构破坏和光合作用效率下降的重要原因。