Interactive response of photosynthetic characteristics in Haloxylon ammodendron and Hedysarum scoparium exposed to soil water and air vapor pressure deficits

C₄ plants possess better drought tolerance than C₃ plants. However, Hedysarum scoparium, a C₃ species, is dominant and widely distributed in the desert areas of northwestern China due to its strong drought tolerance. This study compared it with Haloxylon ammodendron, a C₄ species, regarding the interactive effects of drought stress and different leaf–air vapor pressure deficits. Variables of interest included gas exchange, the activity levels of key C₄ photosynthetic enzymes, and cellular anatomy. In both species, gas exchange parameters were more sensitive to high vapor pressure deficit than to strong water stress, and the net CO₂ assimilation rate (A_n) was enhanced as vapor pressure deficits increased. A close relationship between A_n and stomatal conductance (g_s) suggested that the species shared a similar response mechanism. In H. ammodendron, the activity levels of key C₄ enzymes were higher, including those of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-malate enzyme (NADP-ME), whereas in H. scoparium, the activity level of nicotinamide adenine dinucleotide-malate enzyme (NAD-ME) was higher. Meanwhile, H. scoparium utilized adaptive structural features, including a larger relative vessel area and a shorter distance from vein to stomata, which facilitated the movement of water. These findings implied that some C₄ biochemical pathways were present in H. scoparium to respond to environmental challenges.     

围隔实验中浒苔在不同营养盐条件下的生长比较

近年来浒苔在我国黄海海区大规模暴发,给沿海海区造成了严重的环境问题.为了探究营养盐对浒苔生长的影响,2012年5月在黄海海区进行了现场船基围隔实验.实验共设置12个围隔装置,9种不同的营养盐条件.实验发现,浒苔对营养盐有极强的吸收能力,生长能力很强,在营养盐适中时,相对生长率最高可达82%,即使在低营养盐条件下也会保持10%左右的生长速率.在磷酸盐含量适中时,高浓度的硝酸盐更能促进浒苔的生长;充足、连续的营养盐补充是浒苔绿潮暴发的物质基础.通过浒苔吸收的营养盐含量估算其光合作用产生有机物的质量,发现与浒苔湿重增加量有着良好的线性关系.     

假稻对铬的富集作用及其耐受能力研究

假稻属的李氏禾（Leersia hexandra）是中国境内发现的铬超富集植物。研究以其同属植物假稻（Leersiajapon ica）为材料,测定了假稻对铬（Cr^3＋）的富集能力及其在模拟铬污染的实验条件下的光合、生理和根系形态学指标。结果发现：（1）在0～40 mg·L^-1的Cr^3＋浓度范围内,假稻根茎和叶中铬的含量随铬质量浓度的提高而升高,在培养液中铬浓度为40 mg·L^-1时,根茎中铬含量高达2 292.00 mgLkg^-1,其生物富集系数为57.30;（2）浓度为10～40 mg·L^-1的Cr^3＋处理对假稻的叶绿素a和b含量、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制（LS）和净光合速率无明显影响;（3）叶片中脯氨酸含量变化趋势呈单峰型,在20 mg·L^-1的Cr^3＋时假稻叶片脯氨酸含量达到最高;（4）随着Cr^3＋浓度的升高,假稻根系的根尖数表现出升高的趋势,而根表面积（相对于对照组）也表现出增加的趋势。以上结果表明,假稻的根茎对Cr^3＋有很强的富集能力,且对Cr^3＋有较强的耐受性,这种耐受性有其光合生理和根系形态学上的基础,说明假稻在净化铬（Cr^3＋）污染的水体环境上很有应用前景。     

三苯基锡对假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)的生长抑制及温度的影响

在我国近岸海域环境中,三苯基锡分布十分广泛。本研究以假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)为目标物种,研究了4个不同温度条件下(10℃、15℃、25℃与30℃)三苯基锡暴露对其细胞生长以及光合作用参数(Fv/Fm与ФII)的影响。结果表明,假微型海链藻的细胞生长速率在高温与低温条件下均显著下降,而光合作用参数仅在30℃条件下受到显著影响。在暴露温度为10℃、15℃、25℃与30℃时,三苯基锡(triphenyltin,TPT)对假微型海链藻的生长抑制IC50值分别为1.81、1.69、1.09与0.73μg·L-1。TPT对假微型海链藻光合作用抑制的IC50随着温度的升高呈降低趋势。Two-way ANOVA分析结果显示,温度与三苯基锡的相互作用显著影响假微型海链藻的光合作用。上述研究结果可以为了解不同温度下三苯基锡对海洋微藻的毒性效应提供科学依据。     

叶面喷施硫对镉污染土壤中水稻累积镉的机制研究

Cd（镉）污染稻田已成为影响全球农田土壤环境安全的重要问题,叶面喷施技术可以提高水稻对Cd的抗性,减少其对Cd的累积,保证农产品质量安全、维护土壤生态功能、防范环境和人体健康风险.通过两年四季的湖南省长沙县田间试验,探索叶面喷施S（以Na₂S计）在中轻度Cd污染稻田中的降镉、增产效果及其可推广性,进而设计水培试验,探究相关机制.结果表明:田间试验中,叶面喷施S可以将水稻产量提高6%~30%,水稻籽粒w（Cd）降低28%~50%.叶面喷施S能够增加水稻叶片的捕光能力和电子传递速率,与对照组相比,净光合速率提高2%~25%、气孔导度提高7%~25%、胞间CO₂浓度提高2%~10%、蒸腾速率提高1%~11%;实际光化学效率提升3%~21%,也可在一定程度上减缓光合系统结构和功能受到的损伤,同时提高光合作用碳同化的效率,提高水稻产量.傅里叶变换红外光谱图显示,叶面喷施S通过增强有机大分子类物质（如有机酸、多肽类等）的生成,可能直接与Cd发生螯合,区隔在细胞壁或者液泡上,降低Cd的侵害.研究显示,叶面喷施S在Cd胁迫水稻中积极参与生化过程的特定光合作用和蛋白质合成的调节,减轻了水稻Cd胁迫,可以尝试在同类型重金属污染农田土壤中推广.      

分层型水库水体好氧不产氧光合细菌时空演替特征

好氧不产氧光合细菌（aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB）以多样的群落结构及独特的代谢功能在水体物质循环中扮演着重要角色.基于实时荧光定量PCR及Illumina MiSeq高通量DNA测序技术研究金盆水库水体中AAPB丰度及群落结构时空演替特征,结合冗余分析揭示环境因子对其群落结构影响规律.结果表明,金盆水库水体AAPB丰度（以pufM基因计）变化范围为（6.70±0.43）×10³~（2.69±0.15）×10⁴ copies·mL^-1,最大值出现于10月,且随水深增加而减小.样本主要归为19个属（除未分类菌属外）,优势AAPB菌属包括慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）和甲烷菌属（Methylobacterium sp.）,两者隶属α-变形菌（α-Proteobacteria）,其中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）占比于11月最高,高达60%以上（除10 m外）,此外也发现了以低比例存在的红长命菌属（Rubrivivax sp.）,隶属β-变形菌（β-Proteobacteria）.AAPB不同属间存在较强的互作关系,如红杆菌属（Rhodobacter sp.）与小红卵菌属（Rhodovulum sp.）呈正相关,噬氢菌属（Hydrogenophaga sp.）与慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）呈负相关等.AAPB种群结构组成及分布差异显著,主要受T、TN、NO₃^--N和光照强度影响,且由环境因素综合调控.如10月水深0、5和15 m水体AAPB种群结构受水温（T）、总氮（TN）和总磷（TP）显著影响,12月水深5 m水体AAPB种群结构受光照强度、pH、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chla）显著影响等.研究结果对解析分层型水库水体AAPB丰度和多样性的时空变化特征具有指导意义,并为探索AAPB种群结构的水环境驱动因素提供理论依据.     

延安新造贫瘠耕地适生农作物及其高产品种筛选

2013?—?2017年延安市实施了治沟造地工程,总投资约50亿,新造耕地3.33万hm2,但是研究发现新造耕地土壤贫瘠,改良需要较长时间.因此筛选新造耕地适生农作物及其高产品种,指导农业生产实践显得尤为重要和迫切.为此,本研究开展延安新造耕地适生农作物筛选实验,发现马铃薯为新造耕地适生农业作物,进而从甘肃等地选择有代表性的抗性强、产量高的11个马铃薯品种,在延安安塞区高桥镇南沟村开展了最适马铃薯品种筛选的大田实验.结果表明:(1)从产量、产值以及对土壤改良角度综合考虑,马铃薯为延安新造耕地适生作物,其产量和产值均显著高于其他农作物,且马铃薯有利于降低土壤pH值,改善土壤团粒结构,提升有机质与氮磷含量,适宜于新造贫瘠耕地种植.(2)"新大坪"、"青薯168"、"克新1号"产量均显著高于本地马铃薯品种(P<0.01),且出苗率、水分利用效率、净光合效率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度均高于本地马铃薯品种(P<0.05);"陇薯7号"出苗率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度也高于本地品种(P<0.05),其水分利用效率低(P>0.05),限制了其光合效率(P>0.05),没有表现出高产效果(P>0.05),但是个头大、表面光滑、卖相好.(3)进一步大田验证实验发现,"新大坪"不但产量高,而且出苗率、株高、净光合速率、气孔导度、淀粉、还原糖、蛋白质均优于本地马铃薯品种;"青薯168"产量也显著高于本地马铃薯品种,其胞间CO2浓度、蒸腾速率、PSⅡ实际光化学效率、最大光化学量子产量、PSⅡ潜在活性均优于本地品种;"陇薯7号"与"克新1号"产量也高于本地品种,但无显著性差异(P>0.05).利用模糊数学隶属函数方法综合评价发现,"新大坪"隶属度值最大,为新造耕地最适宜种植推广的品种,其次为"陇薯7号"与"青薯168",而"克新1号"综合评价劣于本地品种.     

丛枝菌根真菌对鸢尾的促进作用研究

为高效利用水陆两栖植物鸢尾修复污染水体,本研究通过测定不同的丛枝菌根真菌（AMF）与鸢尾构建共生体系的生长指标、土壤理化性质及植物光合作用指标,探讨不同AMF对水生植物鸢尾的促进作用。结果表明：AMF对鸢尾的促进作用主要体现在地上及地下两部分,其中地下部分通过利用其庞大的菌丝网络吸收土壤中的营养物质,进而促进了鸢尾的生长,其中对比无菌剂侵染的空白植物,摩西球囊霉作用的鸢尾对氮元素的吸收率提高71.75％,磷元素的吸收率提高8.36％,而根内球囊霉作用的鸢尾对氮元素的吸收率提高42.55％,磷元素的吸收率提高9.5％;而地上部分则是通过加强叶片气孔导度的开启来调控植物净光合速率与蒸腾速率之间的平衡,进而提高了鸢尾的最优水资源利用率,加快植物的新陈代谢,最终促进植物的生长发育。其中对于鸢尾光合作用的调节摩西球囊霉的促进效果显著好于（P＜0.05）根内球囊霉。     

四种砷化合物对藻类生长及光合作用的影响——以三角褐指藻为例

为了给砷对生态系统的影响研究提供参考,利用调制叶绿素荧光技术探讨了自然环境中常见的4种形态的砷对三角褐指藻生长和光合作用的影响.结果表明,在36 h内,亚砷酸盐对藻类生物量的增长和光合活性都有明显的抑制作用;砷酸盐在抑制藻类生长的同时却因为干扰代谢而使藻类表现出光合活性的增强;一甲基砷酸盐和二甲基砷酸盐对藻类在这些方面的影响相对较弱.但对藻类光能利用效率、非光化学淬灭系数等还是产生了较明显的影响.因此,除亚砷酸盐毒性较强之外,其余几种砷化合物在宏观层次上都观测不到明显的生长抑制效应,但是在微观层次上已表现出对光合效应的不同影响.     

双季超级稻的生长与光合特性研究

分别以金优402和黄华占为对照，研究了超级稻早稻株两优819和晚稻丰源优299的生长及光合特性。株两优819分蘖数低于对照，但成穗率较高，最终形成较高的有效穗数，叶面积指数和生物量累积速率在前期高于对照，但在后期低于对照。整个生育期的单叶净光合速率与对照无显著差异，灌浆期叶绿素荧光参数与对照无显著差异。丰源优299分蘖数和有效分蘖低于对照，但一直保持叶面积指数的较大优势，生长中后期的光合速率显著高于对照，所以生物量较高。在灌浆期，在最小荧光Fo、最大荧光Fm和最大量子效率Fv/Fm方面，丰源优299与对照均无显著差异，而在光下即时荧光Ft、光下最大荧光Fm′、实际量子效率Fv′/Fm′、表观光合电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数NPQ等方面丰源优299高于对照。株两优819和丰源优299均表现出高产特性，分别比对照产量高出1629%和544%，但其高产机理有所不同。前期较高的生物量积累和后期较高的光合产物运转效率是早稻株两优819高产的主要原因，而中后期较高的光合能力以及高收获指数是晚稻丰源优299高产的主要原因