不同Cu2+浓度处理对斜生栅藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪(phyto-PAM)研究了不同Cu2+浓度不同时间(12、24、36和48 h)处理后,斜生栅藻Scendesmus obliquus生长及叶绿素荧光特性等的变化.测定的主要参数有:PS Ⅱ最大光能转化效率(Fv/Fm),PS Ⅱ实际光能转化效率(φPSⅡ=Yield),PSⅡ潜在活性(Fv/Fo),最大相对电子传递效率(rETRmax,即Pm),光能利用效率(α)和细胞密度(A650nm值),叶绿素a、叶绿素b及胡萝卜素含量.结果表明:高浓度Cu2+处理(20～010 μamolμmol·L-1)下,Fv/Fm、Yield、Fv/Fo、rETR、α以及细胞密度等参数随着胁迫时间延长,数值下降幅度显著,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量也明显下降,低浓度Cu2+处理(0～10 μml·L-1)时上述参数变化不显著.可见,高浓度Cu2+(40～100μmol·L-1)处理对斜生栅藻有显著的胁迫抑制作用,低浓度Cu2+处理(0～10 μmol·L-1)对其影响不明显.     

酸雨对全生育时期水稻叶绿素荧光的影响

酸雨是全球关注的重大环境污染问题之一,中国亦继西欧和北美之后,成为当今世界第三大酸雨区。光合作用是植物生物量和作物经济产量形成的生理基础,叶绿素荧光常用来判断逆境胁迫对植物光合作用造成的伤害。有研究表明,酸雨会对植物叶绿素荧光造成影响,然不同生长阶段植物对逆境的抵抗能力亦存在差异,采用模拟酸雨（酸雨 pH 值梯度为4.5、3.5、2.5）或模拟天然降水持续胁迫（每隔3天喷施1次）水稻（Oryza sativa）（从幼苗期至灌浆期）,利用原位无损伤叶绿素荧光测定技术（德国Walz公司PAM-210脉冲调制式荧光仪）分别探测和分析幼苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期水稻叶片（处理组和对照组）,研究酸雨对全生育期水稻叶绿素荧光的影响,相关研究未见报道。结果表明,与CK相比,pH 4.5酸雨使幼苗期和孕穗期初始荧光（Fo）显著提高了7.69%、8.84%,使幼苗期、分蘖期和孕穗期非光化学猝灭参数（qN）显著提高了8.64%、4.86%、6.09%,使幼苗期和孕穗期最大光化学量子产量（Fv/Fm）,PSII电子传递速率（ETR）,实际原初光能捕获效率（ΦPSII）,光化学猝灭参数（qP）显著降低,幼苗期、孕穗期降幅依次为Fv/Fm（3.01%、6.88%）、ETR（8.40%、10.24%）、ΦPSII（8.39%、12.23%）、qP（3.79%、12.55%）;pH 3.5、pH 2.5酸雨不同程度地显著降低了各生育时期Fv/Fm、ETR、ΦPSII、qP,幼苗期和孕穗期qN,显著提高了各生育时期Fo,且随酸雨pH值降低,变化幅度增大。同时,pH 4.5或pH 3.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为灌浆期＆lt;幼苗期＆lt;分蘖期＆lt;孕穗期;pH 2.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为分蘖期＜幼苗期＜灌浆期＜孕穗期。总之,酸雨胁迫强度与水稻叶绿素荧光参数存在剂量-效应关系,酸雨持续胁迫会对不同生育时期水稻光合作用造成影响,并且不同生育时期水稻光合作用对酸雨胁迫敏感性存在差异,这些是评价酸雨胁迫对植物影响时需考虑因素。     

外源NO和水杨酸对盐胁迫下番茄幼苗光合机构的保护作用

以番茄品种‘秦丰保冠’为试材,在水培条件下研究单独和复配施用一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)、水杨酸(SA)对100 mmol/L NaCl胁迫下番茄幼苗叶片气体交换、叶绿素荧光、CO_2响应曲线、光合色素含量和叶黄素循环的影响.结果显示:(1)单独或复配外施SNP、SA均能使受Na Cl胁迫处理的番茄幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、天线转化效率(F_v′/F_m′)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和叶绿素荧光衰减率(Rfd)不同程度升高,胞间CO2浓度(C_i)、初始荧光(Fo)和PSⅡ非光化学荧光猝灭系数(NPQ)显著降低,其中以SNP和SA复配处理的综合效果最好.(2)NaCl胁迫下,番茄幼苗叶片CO2羧化效率(CE)、Ru BP最大再生速率(J_(max))、RuBisCO及其活化酶活性和最大羧化速率(V_(c max))的下降均能在单独或复配施用SNP、SA的处理下得到有效缓解,并以SNP和SA复配处理更佳.(3)SNP、SA单独或复配处理均能有效抑制NaCl胁迫下番茄幼苗叶片光合色素(Chl a、Chl b和Car)含量、Chl a/b值和叶黄素循环库(V+A+Z)的下降及叶黄素循环脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)的升高,且以SA和SNP复配处理效果最明显.本研究表明,NaCl胁迫下依赖叶黄素循环的天线热耗散不是外源NO、SA单独或复配处理保护番茄幼苗叶片光合机构的生理机制,对PSⅡ及其初级电子受体醌(QA)下游电子传递通畅性的保护,以及对CO_2同化活性的改善才是外源NO、SA提高番茄幼苗叶片光合功能、增强其耐盐能力的主要原因,其中NO和SA复配处理时具有协同增效作用.     

人工湿地污水处理对三种植物光合作用及叶绿素荧光特性的影响

人工湿地环境下,湿地植物的光合代谢过程与陆生自然环境有较大的不同.通过对人工湿地三种中生植物即薏米(Coixaquatica Roxb)、文殊兰(Crinum asiaticum)和蜘蛛兰(Hymenocallis Americana)进行污水处理,研究人工湿地对植物的光合作用和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:(1)与陆地自然环境相比,在人工湿地环境下,薏米,文殊兰和蜘蛛兰的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),气孔导度(Gs),叶绿素含量,最大荧光(Fm)和PSII最大光化学效率(Fv/Fm)均降低,而胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(Fo)升高.其中叶绿素含量,Fo和Fv/Fm在四月份生长旺盛期差异极显著(P<0.01),Gs差异显著(P<0.05).(2)在整个生长期,三种植物的光合参数和荧光参数的变化趋势不是单一的上升或下降,不同植物其变化过程和变化幅度也不一样.蜘蛛兰在生长旺盛期较薏米和文殊兰Pn,Gs,Fv/Fm,Fm,Fo大,而Ci较薏米和文殊兰低.可见人工湿地污水处理对三种植物光合作用和叶绿素荧光特性均有影响,但对各植物影响不一致.综合各项参数,蜘蛛兰耐性强于薏米和文殊兰.     

水杨酸对梨叶感染轮纹菌后脂肪酸、叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响

用0.3 mmol L-1水杨酸预先处理梨叶片,3 d后接种轮纹病菌(Physalospora Piricola Nose),接种3 d后开始测定各种指标,随后每隔3 d测定1次,共5次.结果表明,经SA处理的梨叶片,感染轮纹病菌后不饱和脂肪酸含量(UFA)、不饱和脂肪酸指数(IUFA)、叶绿素含量、原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)比未经SA处理的相应提高;非光化学猝灭系数(qN)比未经SA处理的相应下降.电镜观察表明,部分叶绿体膨大,变形;基粒片层弯曲、散开;淀粉粒数量减少;经SA处理后,症状减轻.图3表1参20     

3种光强环境下白魔芋生长旺盛期的光合和叶绿素a荧光特征

为了解生长旺盛期的白魔芋(Amorphophallus albus)对不同光强环境的适应机制,通过模拟白魔芋在农业生产中常见的3种生长光环境(高光、中光、低光),研究叶片气体交换和叶绿素a荧光参数的变化.结果显示:随着生长环境光强的减小,白魔芋的暗呼吸速率和表观量子产额显著增大(P0.05),且在低光下最大净光合速率(A_(max))、水分利用效率和羧化效率具有最大值,光补偿点和CO_2补偿点在高光条件具有最大值;高光生长环境下白魔芋对光合诱导反应更迅速,且随着初始气孔导度(G_(s-initial))的增大,达到最大净光合速率30%、50%和90%所需的时间逐渐降低.低光生长环境下白魔芋的光系统II(PSⅡ)光下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、实际光化学效率(ΔF/F_m′)、非光化学淬灭(NPQ)和电子传递速率(ETR)具有最大值;高光生长环境下白魔芋将更多光能分配到非光化学途径(Φ_(NPQ)),而中、低光生长环境下光化学途径(Φ_(PSⅡ))比例较高.综上表明,处于生长旺盛期的白魔芋在中、低光生长环境下有着较高的光合效率,并通过增加热耗散增强光保护能力;高光生长环境下白魔芋具有较快的光合诱导速率,同时通过增强PSⅡ抑制状态的转换能力等策略来适应高光,从而避免光合机构不可逆的损伤.(图8表2参45)     

镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化及PSⅡ光合特性的影响

为探究镉胁迫下抗氰呼吸(交替途径)对植物体的保护作用和可能存在的作用机制,以菜豆幼苗为研究材料,探讨镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化和光系统Ⅱ(PSⅡ)光合特性的影响,以及抗氰呼吸对PSⅡ的影响是否与其参与抗氧化调节作用有关.结果显示:随镉处理浓度的增加,菜豆叶片抗氰呼吸能力和抗氧化酶[过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)]活性以及过氧化氢(H_2O_2)含量呈现先升高后降低趋势,而超氧阴离子自由基(O_2~(·-))则逐渐显著上升;同时,菜豆幼苗叶片F_v′/F_m′(光适应下PSⅡ最大光化学效率)、Y(Ⅱ)(PSⅡ实际光化学效率)和qP(光化学淬灭系数)、ETR(PSⅡ光合电子传递速率)下降,而叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则上升.非镉胁迫条件下,叶面分别喷施H_2O_2、O_2~(·-)消除剂或抗氰呼吸抑制剂未对上述所测叶绿素荧光参数造成不良影响,且H_2O_2消除剂的施加使得qP和ETR显著提高.在镉胁迫下,叶面分别喷施H_2O_2或O_2~(·-)消除剂有效缓解了镉导致的PSⅡ光化学活性的降低,而抗氰呼吸抑制剂的施加则造成了镉胁迫造成的PSⅡ光化学活性的进一步下降以及H_2O_2和O_2~(·-)含量的进一步提高,并导致了CAT、POD、APX抗氧化酶活性水平的降低.上述研究结果表明,镉胁迫下抗氰呼吸可有效缓解镉胁迫导致的菜豆幼苗叶片活性氧的过量积累和抗氧化酶活性的上升以及PSⅡ光化学活性的下降;且抗氰呼吸对PSⅡ的保护作用可能与其调节抗氧化的功能有关.(图3表2参25)     

镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响

镉(Cd)积累是造成土壤重金属污染的重要因素之一,它是一种对植物生理代谢过程产生诸多影响的环境胁迫因子,光合作用的变化可以直接反映植物对Cd胁迫的适应特性.通过对外来植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata (L.) Hitchc.)生长过程不同程度的Cd胁迫处理,利用光合气体交换与叶绿素荧光技术,初步观测盆栽土壤中不同质量分数的Cd对南美蟛蜞菊叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素质量分数与荧光特征等光合特性的影响.结果显示:①当土壤中Cd质量分数达到5 mg·kg-1时,叶片净光合速率Pn明显降低,但蒸腾速率Tr和气孔导度gs降幅较小,水分利用率WUE则没有表现出明显差异;②随着土壤中Cd的增加,叶绿素a质量分数与叶绿素a/b降低,但叶绿素b变化不明显;③ Cd质量分数达到2 mg·kg-1时,初始荧光Fo与光化效率Fv/Fm变化明显,光系统Ⅱ电子传递速率ETR和量子效率ΦPSⅡ从Cd质量分数为0.5 mg·kg-1起有明显变化.由此看出,Cd对叶绿素有一定程度的破坏作用,其中光反应中心对Cd胁迫尤为敏感,叶片光合速率和光能转化效率的下降与此密切相关.     

砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性的影响

选取砖厂废气排放方向种植的橡胶树（Hevea brasiliensis）品系＂云研77-2＂为研究对象,在距离砖厂200、400、600 m处设置3个研究点,研究分析砖厂排放废气污染对橡胶树光合参数的影响。结果表明：砖厂废气排放对3个不同距离处橡胶树叶片光合参数有显著影响（P〈0.05）。随着橡胶树与砖厂距离的缩近,即污染加剧,橡胶树叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2（Ci）、蒸腾速率（Tr）、最大光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、暗呼吸速率（Rd）和叶绿素含量（Chl）均呈下降趋势;最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）和最大荧光比（Fv/Fm）也下降,初始荧光（Fo）升高。该研究结果证明,砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性有显著影响：相距砖厂600 m范围内,越靠近砖厂,橡胶树叶片光合特性越低。     

锰胁迫对青葙生长及叶绿素荧光特性的影响

通过温室水培实验,研究在不同锰质量浓度（2.5、50、100、150、200、300 mg·L-1）胁迫下青葙（Celosia argentea Linn.）的叶绿素含量、叶绿素荧光参数的变化,及对其生长的影响,探究青葙对锰毒的耐性。结果表明,随着Mn2＋质量浓度的升高,青葙叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数值都出现不同程度下降。当Mn处理浓度大于50 mg·L-1时,叶绿素a、叶绿素b含量和总叶绿素含量显著下降,但在Mn质量浓度为100-300 mg·L-1的范围内,叶绿素b含量变化不明显（p〉0.05）。青葙的最大光化学量子产量（Fv/Fm）、最大荧光产量（Fm）、最小荧光产量（Fo）、光合量子产量（EQY）、表观光合电子传递速率（ETR）、光合化学淬灭系数（qP）均随Mn2＋质量浓度的增加显著降低,说明锰胁迫抑制了青葙的电子传递过程。但在150、200、300 mg·L-1质量浓度锰处理下ETR、EQY、qP下降趋势变缓,且ETR、EQY不存在显著差异。青葙株高与ETR、EQY的变化规律基本相似,根长则与对照组相比下降不显著,到300 mg·L-1才出现明显降低。试验结果证明青葙对锰毒具有耐性。     

邻苯二甲酸二丁酯对三角褐指藻的生态毒性效应

为了研究邻苯二甲酸二丁酯（DBP）对海洋微藻的生态毒性效应,选择三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）作为受试对象,设置7个DBP质量浓度处理,即丙酮对照组、2.5、3、3.5、4、5和7.5mg·L-1,测定了三角褐指藻的生长、光合色素质量浓度和叶绿素荧光特性等指标。结果表明：DBP各暴露组对三角褐指藻的生长均有显著抑制作用,三角褐指藻不能耐受7.5mg·L-1的DBP,当DBP质量浓度为5mg·L-1时,三角褐指藻在前2天几乎没有生长,从第3天开始恢复生长,并很快进入指数生长期;叶绿素a、c及类胡萝卜素质量浓度也随着DBP暴露浓度的增大而逐渐降低;随着DBP暴露浓度的升高,三角褐指藻光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/F0）、实际光能转化效率（Yield）和光合电子传递效率（ETR）均降低,但与对照组相比,低质量浓度处理组（≤4mg·L-1）,各指标下降不明显,而5mg·L-1的实验组在胁迫12h后,Fv/Fm、Fv/F0、Yield、ETR逐渐上升,其参数值甚至超过其它处理组。     

高等植物对甲醇的释放和利用

植物可向大气中释放一种挥发性的有机气体——甲醇,同时对这种气体可加以利用。在详细阐述甲醇的产生、释放和可能的代谢机制的基础上,通过不同浓度的甲醇溶液喷施牡丹叶片,测定其对光合作用过程及叶绿素荧光参数变化的影响。结果表明,光合作用有较大改善:光合速率明显提高,气孔导度增加,叶内CO2浓度也有一定幅度改善。叶绿素荧光参数(qN和NPQ)以及电子传递速率(ETR)发生较大改变;Fm/Fo,Fv/Fo和ΦPSII的下降可能与甲醇对牡丹叶片的双向效应(促进性和毒性)有关,这取决于喷施的浓度、次数和时间。初步的结果显示:甲醇提高光合作用速率的同时,并没有伴随光合效率和机能的改善和提高。期间的气孔导度和胞内CO2浓度的提高以及非辐射能耗散(qN和NPQ)和光呼吸的降低可能是牡丹叶片光合作用速率提高的主要原因。     

酸雨胁迫对木荷叶片气体交换和叶绿素荧光参数的影响

通过盆栽试验,研究了3种不同pH值（2.5、4.0、5.6）的模拟酸雨溶液对2年生木荷（Schima superba）幼苗叶片气体交换和荧光参数的影响。结果表明：在不同酸雨处理下,净光合速率和气孔导度日变化均呈＂双峰＂型,最大净光合速率和最高表观量子效率（AQE）变化趋势依次是pH4.0〉pH5.6〉pH2.5,说明pH4.0处理对木荷光合作用有促进作用;在不同酸雨处理下,PSⅡ原初光能转换效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）和相对叶绿素含量均呈现出pH4.0〉pH5.6〉pH2.5的变化趋势,pH4.0酸雨处理下表现出最高值,说明适度降低酸雨pH值（pH4.0）并不会对木荷的光合系统活性造成损伤,反而有促进作用,表明木荷对酸雨有较强的适应能力。     

臭氧胁迫对水稻的光合损伤与施氮的缓解作用

利用稻/麦O3-FACE（Ozone-free air controlled enrichment）试验平台,以杂交籼稻汕优63（SY63）和常规籼稻扬稻6（YD6）两个耐性不同的水稻（Oryza sativa L.）品种为材料,根据净光合速率和叶绿素荧光参数指标,研究分蘖期和抽穗期增施氮（N）肥对O3胁迫导致的水稻光合损伤的缓解作用。结果表明：（1）增施N肥可以减轻O3对SY63和YD6净光合速率（Pn）的影响,且前期增施N肥效果更显著。（2）O3升高条件下SY63和YD6的最大光量子效率（Fv/Fm）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭（qP）有下降趋势,PSⅡ所吸收光能用于光化学部分（P%）减少,热耗散部分（D%）增加;提高施N量可减小O3引起的叶绿素荧光参数的变化幅度,有利于提高光合效率,其中增施分蘖肥的效果较理想。（3）大气O3体积分数升高会降低SY63和YD6的N素总积累量,增施N肥后有上升趋势,且前期施N肥增幅较大。总之增施氮肥在一定程度上可缓解O3对SY63和YD6的光合损伤,且在水稻生长前期增施效果更好。     

Effects of photoperiod on photosynthetic characteristics and quality of Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze in a plant factory北大核心CSCD

为探究光周期对番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.)Kuntze]生长及品质的影响,利用植物工厂中光源高度可控的优势对番杏进行不同光照时间(8、10、12、14、16 h)处理,测定分析番杏的生长、光合特性及营养品质.结果表明:(1)番杏各农艺性状随光照时间延长而增长,在光照时间14 h与16 h处理之间未呈显著性差异(P<0.05);(2)适宜光周期有利于光合色素积累,在16 h处理下叶绿素a、总叶绿素和类胡萝卜素含量最大,叶绿素b含量则在14 h光照时最大;净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))随光照时间延长上升,其中净光合速率在14 h与16 h光照之间变化不显著,胞间CO_(2)(C_(i))则呈先降后升的趋势;光周期变化对最大光化学效率F_(v)/F_(m)与光化学淬灭系数q_(P)未造成显著影响,非光化学淬灭系数NPQ随光照时间延长呈先降后升的趋势,14-16 h光照处理之间变化不显著,电子传递效率ETR则随光周期延长而降低;(3)不同光周期对番杏各营养成分含量的影响有所差异,可溶性蛋白变化差异较小,硝酸盐随光照时间延长而降低,14 h光照下可溶性糖含量最大.本研究表明14-16 h光照处理有利于番杏生长和营养物质积累.(图5表2参37)     

模拟增温对川西北高寒草甸两种典型植物生长和光合特征的影响

在野外自然条件下采用开顶式生长室(OTC)模拟增温的方法,研究了增温对川西北高寒草甸两种典型植物--单子叶草本植物发草(Deschampsia caespitosa)和双子叶草本植物遏蓝荣(Thlaspi arvense)生长和光合特征的影响.结果表明,增温有利于发草地上生物量的增加,其光响应曲线明显高于对照处理,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(C_s)、最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)显著高于对照处理,而光补偿点(LCP)却显著低于对照处理,并且最大光能转化效率(F_v/F_m)、光合量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(q_p)和非光化学猝灭系数(q_N)与对照处理相比,都显著增加;增温后遏蓝菜的单株生物量积累显著下降,其光响应曲线也明显低于对照处理,P_n、T_r、C_s、P_(max)、R_d、AQY和LSP显著低于对照处理,F_v/F_m、Yield和q_p在增温后显著减少,而q_N却显著增加.图5表3参25     

干旱胁迫对香蒲生长和叶绿素荧光参数的影响

采用野外调查方法,研究了不同土壤含水量条件下香蒲植株的形态、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明：（1）土壤含水量对香蒲株高影响显著,轻度、中度和重度干旱处理香蒲株高分别下降为对照（土壤水分始终饱和）的90.90%、68.19%和63.64%。（2）香蒲茎直径、叶长、叶宽和叶绿素含量均随土壤含水量的降低而呈递减趋势,枯叶率却明显增加。（3）不同土壤含水量条件下香蒲密度和生物量差异均达显著水平（P〈0.05）。轻度、中度和重度干旱组香蒲密度分别比对照下降41.67%、53.33%和66.67%;而对照香蒲单株生物量分别为轻度、中度和重度干旱组的2.25、5.54和7.45倍。（4）香蒲叶片最大光量子产量（Fv/Fm）和最大相对电子传递速率（Re,t,max）随土壤含水量的减少而明显降低。干旱降低了香蒲叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率,抑制了香蒲的生长。