酸橙夏季光合作用特性研究

[目的]研究酸橙夏季光合作用特性。[方法]采用Li-6400便携式光合作用测定系统测定酸橙不同位置叶片净光合速率、酸橙光合日变化、光响应曲线和CO_(2)响应曲线。[结果]酸橙不同方位和不同部位叶片净光合速率存在一定差异;酸橙夏季净光合速率日变化呈双峰型,存在“午睡”现象,其光合峰值分别出现在10:00和14:30;气孔导度的日变化与净光合速率日变化相似。从光响应曲线看,酸橙光饱和点高,光强为0~2000μmol/(m^(2)·s),净光合速率不断上升,最大为13.44μmol/(m^(2)·s),光补偿点为28.33μmol/(m^(2)·s),表观光量子效率为0.036。从CO_(2)响应曲线看,酸橙CO_(2)饱和点在1500μmol/mol,CO_(2)补偿点为60.65μmol/mol,羧化效率为0.079。相关及回归分析结果表明,夏季酸橙净光合速率与气孔导度、空气相对湿度、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、水汽压亏缺等生理生态因子关系密切。[结论]酸橙是一种喜阳的C_(3)型植物,且对弱光有较强的适应及利用能力,对CO_(2)具有较强的同化能力,同时在夏季高温低湿环境下,酸橙光合作用受各种生理生态因子影响,此期光合有效辐射不是影响净光合速率的关键因子,空气相对湿度与净光合速率呈显著正相关,因此通过环境选择或增加相对湿度的措施,可缓解酸橙夏季“午睡”现象,提高净光合效率。

不同施肥处理对谷子光合指标及产量性状的影响

为了提升谷子产量和品质,采用大田试验并测定不同施肥量条件下谷子叶片的光合指标及产量构成因素,通过隶属函数公式计算综合评价值对各施肥处理进行综合评价。结果表明,施肥后谷子叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均比对照处理有所增加,胞间二氧化碳浓度基本上呈减少趋势,各处理间在各指标上均具有显著性差异且以N 3P 1K 2处理最优;产量随着无机肥施入量的增加出现先上升后下降的动态趋势,N 3P 1K 2处理下谷子穗粗、穗长、穗重、穗粒重、千粒重以及产量均高于其他处理,其净光合速率较未施肥处理提升42.06%,蒸腾速率提升105.91%,气孔导度提升87.04%,胞间CO 2浓度降低29.37%,产量提升31.03%。正交分析得出,N对产量影响最大,K 2O次之,P 2O 5的影响作用最小。综上,氮肥施用量为225 kg·hm^(-2),磷肥施用量为50 kg·hm^(-2),钾肥施用量为60 kg·hm^(-2)时,谷子的光合能力较高,产量较为理想。

不同滴灌定额对玉米花后叶片光合性状及籽粒生长发育的影响

为探讨玉米应对不同滴灌定额的生理响应机制,在控制条件下开展2 a池栽试验,以2个具有耐旱性差异的玉米品种为材料,设置CK1(耐旱型品种、500 mm)、T1(耐旱型品种、350 mm)、T2(耐旱型品种、200 mm)、CK2(干旱敏感型品种、500 mm)、T3(干旱敏感型品种、350 mm)和T4(干旱敏感型品种、200 mm)6个处理,分析玉米叶片光合、叶绿素荧光、光合响应特性及籽粒灌浆特性、籽粒中激素含量、淀粉合成酶活性、产量的变化。结果显示,随滴灌定额减少玉米R3期叶片净光合速率(Pn)等4项光合参数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)等4项叶绿素荧光参数均呈下降趋势,气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势。玉米叶片表观量子效率(AQE)等10项光合响应相关参数均随滴灌定额减少而下降,CK1、T1与CK2处理光补偿点(LCP)与光饱和点(LSP)、CO_(2)补偿点(CCP)与CO_(2)饱和点(CSP)间差值范围较其他处理大。籽粒灌浆速率在开花后25 d达到峰值,T2和T4处理较CK1和CK2处理显著下降。随滴灌定额减少籽粒中细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量下降,脱落酸(ABA)含量增加。T2和T4处理籽粒中酸性蔗糖转化酶、蔗糖合酶、淀粉合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性均较CK1和CK2处理显著下降。玉米产量随滴灌定额减少而显著下降,T1处理较CK1处理仅下降3.45%~4.51%。T1处理与CK1和CK2处理在上述指标间均无显著差异。采用T1处理的玉米叶片仍能维持光合性能和光系统Ⅱ结构,增强叶片对光与CO_(2)适应能力,玉米籽粒相关激素含量和淀粉合成相关酶活性增加,有效调控了籽粒生长发育及灌浆进程,玉米产量及其构成因素均表现较佳。

干旱-复水对桂西北喀斯特地区青冈栎幼苗叶片光合能力、叶绿素荧光和显微结构的影响

【目的】探讨喀斯特地区适生种青冈栎幼苗对“干旱-复水”环境的适应机制,为该地区植被恢复和人工造林提供理论依据。【方法】以当年生实生苗为材料,通过盆栽控水试验研究4种土壤干旱胁迫强度[对照(-0.1 MPa)、轻度干旱(-0.5 MPa)、中度干旱(-0.9 MPa)和重度干旱(-1.5 MPa)]及复水处理对叶片水分状况、光合效率、叶绿素荧光和解剖结构参数的影响。【结果】(1)随干旱胁迫加剧,叶片相对含水率、水势、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(Gs)和胞间CO_(2)浓度(C_(i))均显著降低,而气孔限制值(L_(s))显著增加,但轻度胁迫下各光合参数以及轻中度胁迫下瞬时水分利用效率(WUE)均不受显著影响。复水后,各干旱处理叶片水分参数、P_(n)、T_(r)、Gs、C_(i)、WUE均比复水前提高,L_(s)比复水前降低;轻度胁迫复水后叶片水分和光合参数均优于对照,中度胁迫仅L_(s)未恢复,重度胁迫复水后叶片水分和光合参数均未恢复。(2)随干旱胁迫加剧,叶片初始荧光(F_(o))显著增加,最大荧光(F_(m))、最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))和潜在光化学效率(F_(v)/F_(o))均显著下降,且在轻度胁迫下均与对照显著差异。复水后,各干旱胁迫处理F_(m)、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)比复水前提高,而F_(o)均略低于复水前,轻度胁迫复水后各叶绿素荧光参数均恢复或优于对照,中度和重度胁迫复水后F_(o)未恢复,且重度胁迫复水后F_(v)/F_(m)仅为0.75。(3)随干旱胁迫加剧,叶片厚度、上下表皮厚度、气孔密度、主脉导管直径均显著增加,叶片气孔器长度、宽度、开口面积、海绵组织厚度均显著降低,而栅栏组织厚度、栅海比和主脉厚度均表现为中度>轻度>对照>重度。复水后,各干旱胁迫处理气孔开口面积和主脉厚度比复水前显著提高;而轻度胁迫叶片结构参数也均恢复或优于对照,中度胁迫气孔开口面积仍显著低于对照,重度胁迫气孔开口未能恢复打开,主脉厚度也低于对照。【结论】青冈栎幼苗有较强耐旱性和旱后恢复能力,适合作为喀斯特地区的生态恢复树种,但在青冈栎幼苗抚育阶段应免受中度以上干旱胁迫(-0.9 MPa),以利于旱后恢复生长。

滴灌下氮肥减量配施生物炭对玉米大豆间作系统光合特性和产量的影响

为研究氮肥减量结合生物炭对玉米大豆间作群体光合特性和产量的影响,设置不同种植模式(玉米单作、大豆单作、玉米大豆间作)、生物炭(2,4,6 t·hm^(-2))、氮肥减量(165,210,255 kg·hm^(-2))三因素试验,采用正交试验设计方法,探讨不同种植模式氮肥减量配施生物炭的适宜用量。结果表明:单作与间作模式玉米适宜的用量分别为氮肥210与255 kg·hm^(-2),生物炭用量均为4 t·hm^(-2)。间作系统产量达到13395 kg·hm^(-2),较单作玉米下降20.13%,间作玉米、大豆较相应单作产量分别下降35.69%和56.39%,有效株数低是导致间作玉米产量下降的主要原因,而单位面积株数与单株粒数的合理调控是决定间作大豆产量高低的关键因素。间作处理IN3C2(氮肥225 kg·hm^(-2)、生物炭4 t·hm^(-2))玉米的Pn从大口期到灌浆期持续升高,在灌浆期达到峰值,大豆从开花期经历结荚期到鼓粒期持续升高,在鼓粒期达到峰值,较其它处理具有显著光合优势,且大豆在结荚期和鼓粒期表现显著的边际优势。综上,滴灌下,氮肥减量与生物炭配施,单作和间作玉米较优的氮肥用量分别为210和255 kg·hm^(-2),生物炭为4 t·hm^(-2)。

不同品种山核桃幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析

为了给不同品种山核桃高效栽培提供科学依据,开展5个山核桃品种幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析来筛选高光效品种,以2年生山核桃为研究对象,采用光合测定仪(LI-6800)及叶绿素荧光仪(MINI-PAM-Ⅱ)测定5个品种山核桃的叶片光合及叶绿素荧光特性,进行相关性分析,并利用隶属函数法对光合能力进行综合评价。相关性分析结果显示:5个山核桃品种P_(n)、C_(i)、G_(s)、T_(r)、WUE等指标均达到极显著差异;净光合速率与G_(s)、T_(r)呈极显著正相关,C_(i)与G_(s)、Y_(II)呈显著性正相关,与qP呈显著性负相关。隶属函数分析表明,供试品种的光合能力依次为:宁国山核桃2号>宁国山核桃4号>宁国山核桃3号>宁国山核桃5号>宁国山核桃1号。可见5个山核桃品种光合特性存在差异。宁国山核桃2号和3号光合能力较强,蒸腾速率较高,水分利用率低,生产中宜选择水肥条件较好的造林地;宁国山核桃4号耗散过剩光能热量的能力最强,具有较高的光保护能力,其他山核桃品种幼林期建议间作高杆玉米等适度遮阴。

不同苜蓿品种叶片特征、光合生理特性与产量性状的比较

以国内外引进的8个紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种为试验材料,对比研究不同品种的叶片特征、产量性状和光合生理特性,采用相关性分析和通径分析法,探讨其与产量的关联性,以期为高产紫花苜蓿种质的筛选提供依据。结果表明:供试紫花苜蓿品种单株干重的变幅为0.88~1.21 g;各性状与单株干重的相关性按大小排序依次为:单株叶干重>比叶重>蒸腾速率>单株叶片数>叶形指数,单株叶干重是最突出的叶片特征指标。对单株干重的影响程度从大到小依次为:比叶重>气孔导度>可溶性蛋白>株高>蔗糖>可溶性糖>叶绿素总量,其中,比叶重是单株干重的主要决定因子。综上,高产紫花苜蓿种质筛选的重要指标包括:单株叶干重和比叶重,8个紫花苜蓿品种中‘甘农9号’、‘WL319HQ’和‘SG501’的单株干重、单株叶干重和比叶重均较大,可作为高产种质在育种工作中加以研究利用。

9个山茶品种对高温胁迫的光合生理响应及其耐热性综合评价

【目的】山茶的花型和花色丰富、花期长,其耐热性日益受到关注,筛选合适的评价方法和指标可为山茶属植物耐热性鉴定、种质发掘和新品种选育提供理论依据。【方法】以耐热性较强的单体红山茶和‘串花瀑布’为对照,7个自育束花茶花新品种为试验对象,采用瓶插方法,在短期(5 h)和长期(7 d)高温(42℃/35℃)处理后,考察各品种形态及光合生理标指标的变化,并综合评价其耐热性。【结果】(1)‘垂枝粉玉’和‘串花瀑布’在高温胁迫下叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均上升,PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ潜在活性(F_(v)/F_(o))和电子传递速率(ETR)维持在较高水平,且长期高温胁迫后均未出现热害。‘金叶粉玉’、‘上植华章’和‘玫瑰春’在高温胁迫下Pn和Gs均显著降低,而Ci升高,‘金叶粉玉’和‘上植华章’的F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(o)和ETR均大幅降低,且长期高温胁迫后出现较严重热害或死亡。(2)通过主成分分析将15个单项指标换算成4个独立的综合指标,累计贡献率可达90%;短期高温时以叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶黄素含量的综合权重值较高,长期高温时以叶绿素a/b、F_(v)/F_(m)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)的综合权重值较高。【结论】新品种‘垂枝粉玉’耐热较强,‘上植月光曲’、‘上植欢乐颂’和‘玫玉’中等耐热,‘玫瑰春’、‘上植华章’和‘金叶粉玉’耐热性较弱;叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素含量可作为山茶短期耐热性考察指标,而叶绿素a/b、F_(v)/F_(m)、qP、qN可作为山茶长期耐热性的考察指标。

设施生菜光合和蒸腾速率影响因素分析与预测模型构建

光合速率及蒸腾速率是植物的2个重要生理指标。在全人工环境下,选取意大利生菜作为对象,设计并开展多环境变量对生菜光合速率及蒸腾速率影响的嵌套实验,得到环境因子对生菜光合速率及蒸腾速率的影响规律,应用神经网络构建生菜幼苗期光合速率及蒸腾速率预测模型。针对幼苗期生菜,选择温度、相对湿度、光子通量密度(Photosynthetic photon flux density, PPFD)及CO_(2)浓度共4个环境影响因素,采用随机森林方法对数据进行相关性分析。结果表明,与蒸腾速率相关性由大到小的因素依次为CO_(2)浓度、温度、相对湿度、PPFD,与光合速率相关性由大到小的因素依次为CO_(2)浓度、PPFD、温度、相对湿度;采用枚举法确定隐藏层节点数和训练函数,通过遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,构建GA-BP神经网络生理指标预测模型。应用测试数据对模型进行验证,光合速率及蒸腾速率预测值与实测值的决定系数分别为0.962 12、0.979 44,均方根误差(RMSE)分别为2.983 2μmol/(m^(2)·s)、0.001 435 8 mol/(m^(2)·s),表明GA-BP神经网络在模型精度和迭代次数方面性能显著提高。研究结果可为设施生菜生产环境调控提供有效依据。

嫁接方法与套袋处理对山苍子生长、光合特性及叶绿素荧光特征的影响

【目的】比较嫁接方法和套袋处理对山苍子嫁接幼苗生长、光合特性和叶绿素荧光特征的影响,筛选出最适宜的山苍子嫁接方法。【方法】以1年生山苍子实生苗为砧木、3年生山苍子穗条为接穗,分别采用嵌芽接、劈接和切接3种方法嫁接,每种嫁接方法设置套袋和不套袋2个处理,测定不同组合处理嫁接苗的成活率、生长性状指标、叶片光合特性和叶绿素荧光参数,对各指标进行多重比较,并利用模糊隶属函数法对各组合处理的嫁接苗情况进行综合评价。【结果】3种嫁接方法中,不套袋嵌芽接的嫁接成活率最高(93.75%),劈接苗和切接苗经套袋处理的成活率分别较不套袋处理提高9.03%和26.01%;整体以套袋处理成活率稍高。不同山苍子嫁接苗新枝长、新枝基径和叶片数在嫁接后120~150 d达到峰值,其中新枝长以套袋切接苗最大,新枝基径以套袋嵌芽接苗最大,叶片数以不套袋切接苗最大,分别为26.06 cm,5.69 mm和35.55片。与不套袋处理相比,套袋处理嵌芽接和劈接苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))均有所降低,切接苗叶片的P_(n)、T_(r)、G_(s)和水分利用率(WUE)均有所提高;叶片胞间CO_(2)浓度(Ci)以套袋劈接苗最高,为272.11μmol/mol。与不套袋处理相比,套袋处理嵌芽接苗叶片的实际光化学效率(YⅡ)和光化学荧光淬灭系数(qP)以及切接苗PSⅡ最大光合效率(F_(v)/F_(m))、YⅡ和非光化学荧光淬灭系数(NPQ)均有所提高,而嵌芽接苗和劈接苗叶片的F_(v)/F_(m)、NPQ以及切接苗叶片的qP均有所降低。不同组合处理山苍子嫁接苗综合评分从高到低依次为套袋嵌芽接苗>不套袋劈接苗>套袋切接苗>不套袋嵌芽接苗>不套袋切接苗>套袋劈接苗。【结论】山苍子不同组合处理中,以套袋嵌芽接苗和不套袋劈接苗各项指标的综合表现较优,其最适宜的嫁接方法为套袋嵌芽接,建议在江西地区推广应用。

光合有效辐射对芒萁光合、荧光和光合诱导特征的影响

为探明光合有效辐射对芒萁(Dicranopteris dichotoma)生长的影响,研究了全光照、中等强度光照(透光率36%)和弱光照(透光率5%)3种处理对芒萁光合、叶绿素荧光和光合诱导特征的影响。结果表明:(1)全光照处理芒萁生物量最小,羽叶长和宽最小;中强度光照处理芒萁生物量最大,分株数最多;弱光照处理芒萁羽叶长和宽最大,且地上部、下部干质量比最高,约为全光照处理和中强度光照处理的1.9倍。(2)中强度光照处理芒萁最大净光合速率、光饱和点净光合速率、表观量子效率最高,光补偿点净光合速率和暗呼吸速率较低;全光照处理芒萁最大净光合速率和表观量子效率最低,且光系统Ⅱ的K点相对可变荧光、J点相对可变荧光显著高于中强度光照和弱光照处理,综合性能参数(PI_(ABS))显著低于中强度光照和弱光照处理,产生了光抑制现象;弱光照处理最大净光合速率与全光照处理相当,综合性能指数显著高于中强度光照和全光照处理。(3)光合诱导中,中强度光照处理芒萁达到50%和90%最大净光合速率的时间仅为1.10和4.99 min,全光照处理为2.07和6.98 min,弱光照处理为3.93和12.41 min。而且中强度光照处理诱导状态持续时间最长,全光照处理次之,弱光照处理最短。全光照环境对芒萁生长产生了光抑制,弱光环境降低了芒萁对光斑的利用能力,中等强度光照芒萁光合效率最高,光斑利用能力最强,营养和生殖生长状况均为最佳。

黑果腺肋花楸苗木对土壤干旱的光合及生理响应

【目的】探究黑果腺肋花楸在自然土壤干旱条件下的光合及其生理生化特性。【方法】以3年生的黑果腺肋花楸盆栽苗木为试材,通过持续干旱处理,观测苗木叶片的水分参数、光合及叶绿素荧光参数、保护酶活性和渗透调节物质含量等指标的动态变化规律,并对这些生理参数进行相关性和主成分分析。【结果】在自然干旱的过程中,叶片相对含水量(RWC)显著降低,而水分饱和亏(WSD)显著增加;光合色素包括Chl a、Car和总叶绿素含量随着土壤含水量的降低呈先上升后下降的趋势。在初期阶段,当土壤含水量由田间持水量80%~75%(CK)下降至40%~35%(T3)时,黑果腺肋花楸苗叶片的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(Tr)呈逐渐降低的趋势;而水分利用效率(WUE)则显著提高;PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))与对照组无显著差异。随着土壤干旱程度加剧,P_(n)、G_(s)、T_(r)和F_(v)/F_(m)下降幅度越大,而C_(i)上升显著。通过观察叶片P_(n)、G_(s)、C_(i)和F_(v)/F_(m)的变化趋势和相关性分析,在干旱前、中期影响黑果腺肋花楸光合特性的主要因素是气孔限制,在后期则出现非气孔限制。随着干旱的加剧,叶片的质膜受损,电解质外渗率显著增加;丙二醛和H2O2含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性呈先上升后下降的趋势;同时,渗透调节物质含量也逐渐增加。综合分析各指标之间的相关性发现,不仅各个参数内部存在显著相关性,而且水分、光合参数、保护酶活性和渗透调节物质指标之间也存在重要关联。【结论】综合考虑测定指标的主成分分析和评价结果,黑果腺肋花楸在面临持续干旱胁迫时,会迅速降低气孔导度以减少水分散失并提高水分利用效率,会通过提高部分光合色素含量维持光合结构PSⅡ的正常功能以应对干旱环境。同时,在干旱胁迫下,它能通过调节自身保护酶活性及增加渗透调节物质含量来缓解干旱胁迫造成的伤害,表现出较强的适应干旱逆境的能力。

基于解剖学的花叶类玉兰光合特性研究

为揭示花叶类玉兰光合特性成因,该研究以花叶类玉兰的全绿叶、花叶和全黄叶为试验材料,从叶片光合色素含量、叶片解剖结构、光响应曲线等方面探讨3种类型叶片的解剖结构与光合特性的关系。结果表明:(1)花叶类玉兰的黄色叶斑是由叶绿体结构异常导致叶绿素含量降低而形成的叶绿素型叶斑。(2)花叶类玉兰黄色区域类囊体结构异常,ATP合成受阻,阻碍了光合作用的正常进行。(3)解剖结构显示,全绿叶栅栏组织发达,叶绿体完整性和色素含量均高于花叶和全黄叶,净光合速率较高。(4)全绿叶和花叶的最大净光合速率和光饱和点存在显著性差异,全绿叶较花叶能够耐受更大范围的强光。该研究结果进一步阐明了花叶类玉兰的叶绿体结构影响其光合特性,为花叶类玉兰的优良种质选育提供了参考。

细菌性疫病对菜豆光合特性和生理指标的影响

为研究菜豆侵染细菌性疫病后的一系列生理变化,以不同菜豆细菌性疫病抗性品种‘双丰3号’(SF,抗病品种)和‘猫眼’(MY,感病品种)为试验材料,测定接种后不同时段菜豆细菌性疫病对光合作用参数、光合色素含量、POD、SOD活性及超氧阴离子含量积累的影响。结果显示:(1)不同抗性品种间,除胞间CO_(2)浓度增加外,2个品种的净光合速率、气孔导度、气孔限制值和水分利用效率均呈现下降状态,且增幅和降幅表现为MY>SF。(2)菜豆细菌性疫病侵染导致2个品种的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均有所下降,且总体含量表现为SF>MY。说明SF的光合作用和光合色素含量受菜豆细菌性疫病胁迫的影响小于MY。(3)MY的POD活性总体高出SF 3倍,SOD活性表现为SF>MY,且在超氧阴离子含量积累方面,SF的释放量比MY早2 d变少,其防御机制出现时间早于MY。说明维持较高的光合性能是对菜豆细菌性疫病具有较强抗性的生理基础,且POD和SOD活性都可以作为菜豆细菌性疫病的抗性鉴定生理指标。

扁核木不同直径茎干的光合生理特征

植物的绿色茎干能在叶片缺失时有效地利用阳光进行光合作用,为植物的生长发育提供额外的能量来源,使其更好地适应极端环境。本研究以分布于西南地区具有绿色茎干的植物——扁核木为对象,比较了扁核木不同直径茎干的光合特性及其与叶绿素含量之间的差异,为扁核木的育种和高效栽培提供依据。结果显示:(1)扁核木茎干具有较强的光合能力,且与叶绿素含量存在显著相关性;(2)不同直径的茎干叶绿素含量和光合能力存在差异,随着扁核木茎干直径的增加,叶绿素含量、净光合速率、光补偿点和光饱和点呈现逐渐下降的趋势,但扁核木不同直径的茎干净光合速率均较高。研究表明:茎干的光合作用功能有助于扁核木在早春无叶期间完成开花的生理过程,提高了其对极端环境的适应性。

濒危植物暖地杓兰的叶解剖结构和光合特性

暖地杓兰(Cypripedium subtropicum)是兰科(Orchidaceae)杓兰属(Cypripedium)目前已知的唯一一种多年生常绿草本植物,其野生资源遭受严重破坏,野外居群数量急剧减少,已被列为我国一级重点保护野生植物。为探讨暖地杓兰不同生长期叶片的解剖结构和光合生理特性的差异,本研究对其叶表皮特征、叶解剖结构、光合特性以及光合色素含量展开研究,以期为暖地杓兰的保育和引种驯化提供科学依据。结果表明:(1)暖地杓兰叶片上、下表皮的形状不规则,呈波状,并且气孔和表皮毛仅分布于下表皮;叶片结构由表皮、叶肉和叶脉组成,叶肉无栅栏组织和海绵组织的分化。结实植株的气孔面积、叶片厚度和叶主脉厚度均极显著大于幼苗。(2)暖地杓兰结实植株和幼苗的最大净光合速率(Pmax)、光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)均较低,且结实植株极显著大于幼苗,说明其具有阴生植物的特征。(3)暖地杓兰结实植株叶片的光合色素含量极显著大于幼苗。(4)暖地杓兰叶片的Pmax、LSP、AQY、暗呼吸速率(Rd)与Chl(a+b)、叶主脉厚度呈极显著相关。暖地杓兰为典型的阴生植物,其光适应范围窄,对光能的利用能力低下,结实植株的光合能力强于幼苗,因此在引种驯化过程中需对其幼苗进行较高程度的遮阴。

异质性光下玉米光合补偿限制与光合同化物的关系

在异质性光环境中,植物通常会表现出光合补偿现象以增强对光能的利用。而有些植物的光合补偿会受到明显的限制,但其中所涉及的生物学特征和机制并不清楚。本研究以光合补偿受限的玉米植株为材料,对比分析了异质性光(HL)和同质性光(FL)下未遮光叶片的解剖结构、气体交换特征、光合同化物及关键合成酶含量,探讨光合补偿限制相关的生物学过程及其机制。结果表明:与FL相比,HL处理下叶片的厚度、相对叶肉细胞面积、相对维管束鞘细胞面积、相对维管束面积和维管束鞘与维管束接触长度较小。同时,HL处理下叶片的净光合速率和气孔导度较低。此外,HL处理下叶片的淀粉含量较低,蔗糖含量变化不大,而蔗糖磷酸合成酶含量较高。因此,HL处理下光合补偿受限与叶片解剖结构限制及气孔行为相关。光合补偿受限时,未遮光叶片中光合产物合成减少,但其会更多地向蔗糖合成方向分配。然而,由于叶片解剖结构的限制,叶片蔗糖的输出能力较弱。这些结果为进一步解析植物适应异质性光环境的特征和机制,以及选育适合间套作等栽培模式的品种提供了基础。

林下不同栽培模式下三叶青叶片光合特性的比较

目的:探究林下不同栽培模式的三叶青生长和光合特性的差异规律。方法:设置一年生三叶青林下地栽和袋栽2种模式,测定不同栽培模式下三叶青藤叶生长性状和光合特性的相关指标。结果:林下袋栽三叶青的主要农艺性状要优于林下地栽。袋栽模式下三叶青主茎长是地栽的3.04倍,林下袋栽的节数是地栽的2.09倍;林下袋栽模式下叶片的SPAD值和含氮量均显著高于地栽模式;2种模式下的光合指标之间变化趋势不尽相同,袋栽模式下叶片净光合速率、瞬时水分利用率、光合有效辐和叶面温度等指标均显著高于地栽模式;各个指标相关性分析表明三叶青的净光合速率与叶面温度呈显著正相关;光合有效辐射与SPAD值、叶片氮含量呈极显著正相关,与叶面温度呈显著正相关,而与主茎长和节数呈显著负相关。结论:林下袋栽模式下三叶青的生长和光合性能显著优于林下地栽,可为三叶青人工种植模式提供参考。

低温胁迫后紫花苜蓿叶片光合作用的恢复特性研究

为探究低温解除后苜蓿光合作用恢复过程中的限制位点,以‘新牧4号’和‘甘农5号’2个品种紫花苜蓿为材料,测定其低温胁迫及恢复过程中苜蓿叶片光合活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个苜蓿品种叶片叶绿素含量、净光合速率以及光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)活性显著下降,非光化学淬灭系数(nonphotochemical quenching factor,NPQ)显著上升,但对光系统Ⅰ(photosystemⅠ,PSⅠ)的活性无显著影响;其中,‘甘农5号’叶绿素对低温更敏感,含量下降较多。室温恢复72 h后,2个品种苜蓿叶片PSⅡ的活性及净光合速率都有上升但均未恢复至处理前水平;NPQ缓慢下降至处理前水平,‘甘农5号’NPQ较‘新牧4号’更高,表明在恢复过程中仍有过剩光能需通过NPQ消耗。苜蓿叶片的电子传递链在低温下受抑制显著,恢复72 h后PSⅡ受体侧活性基本恢复至处理前,而PSⅡ供体侧活性显著下降。2个品种苜蓿单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(energy captured by unit reaction center for electron transfer,ETO/RC)和单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(energy captured by the unit reaction center for reducing QA,TRO/RC)在低温处理72 h后显著下降,解除低温后恢复至处理前水平,且2个品种无显著差异;2个苜蓿品种单位反应中心耗散掉的能量(energy dissipated by the unit reaction center,DIO/RC)未恢复至处理前水平,且‘甘农5号’在恢复72 h后DIO/RC显著升高。综上,低温胁迫显著伤害紫花苜蓿叶片光合机构,降低了光合速率,光合速率未恢复到处理前与PSⅡ的活性显著相关,限制光合作用恢复的位点在其供体侧,非光化学淬灭是恢复24 h过剩光能的主要分配途径。

温室栽培对软枣猕猴桃光合特性及果实品质的影响

【目的】探究温室栽培条件对软枣猕猴桃叶片光合特性及果实品质的影响,为软枣猕猴桃温室栽培提供理论依据。【方法】2021—2022年,以4年生软枣猕猴桃品种佳绿、魁绿为试材,在温室和露地两种栽培环境下,比较两种环境对两个品种叶片的形态建成、光合特性及果实品质的影响。【结果】温室栽培的软枣猕猴桃两品种的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等指标显著低于露地条件。通过对快速叶绿素荧光诱导动力学曲线进行分析,温室栽培条件下k、j、i点的相对可变荧光值显著上升,其叶片结构具有阴生植物特性。温室环境下对魁绿的单果质量与果形指数影响较大,对佳绿影响较小。温室栽培中两品种可滴定酸含量显著上升,可溶性固形物含量、可溶性糖含量与维生素C含量无显著变化。【结论】在温室栽培条件下,两个软枣猕猴桃品种对环境的适应性较为一致,首先体现为叶片形态建成趋向阴生叶,其次PSⅡ反应中心供体侧及受体侧活性较露地栽培降低,导致温室内叶片利用强光和低浓度CO_(2)的能力低于露地,最终果实外在品质及单果质量呈现一定程度的下降趋势,但内在品质无显著影响。