24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以辣椒品种“超辣九号”为试材,采用15%的PEG6000模拟干旱,研究了0.1μmol·L^-1外源24-表油菜素内酯(EBR)处理对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:干旱胁迫降低了辣椒叶片的光化学效率和光合性能,导致干旱光抑制的发生。干旱胁迫既损伤了辣椒叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC),同时也对PSⅡ反应中心和受体侧造成伤害,阻碍了光合电子传递;干旱胁迫还导致单位叶面积有活性反应中心数目(RC/CS)的下降,并降低了单位叶面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),同时诱导了单位叶面积热耗散(DIo/CS)的增加。这说明辣椒遭受干旱胁迫后启动了相应的防御机制,一方面通过PSⅡ的可逆失活减少光能吸收与传递,另一方面通过促进热耗散减少过剩激发能的积累。EBR处理改善了干旱胁迫下辣椒叶片PSⅡ受体侧的电子传递,缓解了单位叶面积有活性反应中心数目的减少,优化了光合电子传递的进行,并维持相对较高的热耗散能力,从而减轻了干旱光抑制程度,对干旱胁迫下辣椒叶片光合机构和光合性能起到保护作用。

NaCl胁迫下黄连木叶片光合特性及快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的变化

以1年生黄连木为试材,设置NaCl浓度分别为0(CK)、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%5个处理,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术(JIP-test),研究了NaCl胁迫对黄连木叶片光合特性和快速叶绿素荧光诱导动力学参数的影响.结果表明:随着NaCl浓度的升高,黄连木叶片中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,叶绿素a/b比值先升高后下降,类胡萝卜素含量逐渐增加;叶片的净光合速率(P n)、气孔导度(g s)逐渐降低,其中NaCl浓度<0.3%时,叶片P n下降主要受气孔限制;当NaCl浓度>0.3%时,P n下降主要由非气孔因素限制;单位面积捕获的光能(TR o/CS o)、电子传递的量子产额(ET o/CS o)、单位面积的反应中心数量(RC/CS o)、量子产额或能量分配比率(ψo和φEo)逐渐降低,而单位面积吸收的光能(ABS/CS o)、荧光诱导曲线中K点(W k)和J点(V j)明显增加,说明盐胁迫对黄连木叶片放氧复合体(OEC)、受体侧和PSⅡ反应中心造成了伤害.当NaCl浓度为0.3%时,PSⅡ最大光化学效率(F v/F m)和光化学性能指数(PI ABS)分别比对照下降17.7%和36.6%.

恢复期不同光强对低夜温后番茄叶片快速叶绿素荧光诱导动力学特征的影响

为探讨低夜温后不同光强恢复对番茄叶片光合机构的影响,以番茄品种“中蔬4号”为材料,幼苗在5℃低夜温处理12 h后,移入人工气候室(18-28℃)弱光(约100μmol·m^(-2)·s^(-1))或强光(约1200μmol·m^(-2)·s^(-1))下恢复8 h,观测叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线在低夜温及恢复期的变化。结果表明,低夜温虽然未导致光抑制的发生,但降低了番茄叶片的光合性能。低夜温未影响单位叶面积对光能的吸收(ABS/CS)与捕获(TRo/CS),但降低了用于电子传递的光能(ETo/CS),同时也诱导了热耗散(DIo/CS)的增加。低夜温未对PSII供体侧放氧复合体(OEC)产生影响,但阻碍了PSII受体侧QA向QB的电子传递。恢复期强光加剧了番茄叶片光合性能的下降,并导致光抑制的发生。恢复期强光还显著降低了ABS/CS、TRo/CS和ETo/CS,促进了DIo/CS的增加,但随着强光胁迫时间延长热耗散的保护作用有所下降。恢复期强光造成OEC的伤害,严重阻碍了光合电子传递的进行,且对PSII的破坏程度大于PSI。可见,恢复期弱光处理有利于叶片光合性能的增强和光合电子传递的恢复。

阴生和阳生环境下空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学的比较

为了探究空心莲子草对阳生和阴生环境的适应性,对两种光环境下空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学进行了分析。结果表明,两种光环境下的空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)存在明显差异,但其PIABS却无差异。阳生环境下的空心莲子草具有相对较高的Sm、ψo、φDo、φRo、ETo/RC、DIo/RC和REo/RC。而阴生环境下的空心莲子草则具有相较高的TRo/RC、RC/CS、ABS/CS和TRo/CS。这表明,阳生环境下的空心莲子草可通过增大PQ库容量和PSI活性来提高光合电子传递链的电子传递效率,并增强热耗散能力以消耗过量吸收光能,从而防御了强光对光合机构的伤害;而阴生环境下,空心莲子草可通过增加单位面积中反应中心数量来增强对弱光的吸收与利用能力。

短时强光对绿萝快速叶绿素荧光诱导动力学特性的影响

本研究以室内培养的阴生植物绿萝(Epipremnum aureum)为实验材料,将绿萝于7月晴天上午8:30-9:30置于室外全光照环境下(光照度21000~34500 lux)处理1.0 h,然后移入室内弱光(最大光照度3600 lux)恢复48 h。于处理不同时期对绿萝叶片进行快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的测定,通过比较叶片快速叶绿素荧光诱导动力学特性的变化,以探索绿萝叶片光合机构对短时强光胁迫的响应特征。结果表明:短时强光胁迫导致绿萝叶片光抑制(Fv/Fm)发生,并引起叶片光合性能指数(PIABS)下降,室内弱光有利于Fv/Fm和PIABS的恢复,但PIABS恢复慢于Fv/Fm。短时强光胁迫并未对PSII供体侧放氧复合体(OEC)和PSI反应中心产生影响,但造成PSII反应中心不可逆失活。短时强光使得叶片单位面积内有活性的PSII反应中心数量(RC/CS)下降,从而降低了叶片单位面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),且其影响在短时间内难以恢复。短时强光虽然降低了捕获光能用于电子传递的量子产额(φEo),但诱导了PSII受体侧PQ库容量(Sm)的增大,这有利于维持光合电子传递,是绿萝对短时强光的应急适应性反应。

哈密瓜叶色黄绿突变体Cmygl-1快速叶绿素荧光诱导动力学特性

【目的】研究哈密瓜叶色黄绿突变体Cmygl-1的快速叶绿素荧光诱导动力学特性。【方法】以突变体Cmygl-1及其野生型近等基因系为试材,构建遗传分离群体,分析突变体的快速叶绿素荧光诱导动力学特性。【结果】突变体材料的O-J-I-P标准化曲线中J-I相抬高,且叶片ABS/RC增加而ABS/CSo降低,说明PSII数量减少。相对可变荧光ΔVt曲线和ΔWk曲线ΔL–band和ΔK–band均大于0,且叶片TRo/RC与野生型相同而ETo/RC降低,反应活性也大幅降低。反应中心虽能吸收较多能量,但能够捕获的很少,能够传递到电子传递链中的更少,其余均通过热耗散形式散失了。【结论】最终导致PSII最大光化学效率φRo和综合性能指数PI(abs)降低。

快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中的应用

JIP-测定(JIP-test)是以生物膜能量流动为基础建立的分析方法。利用该方法可以获得有关光系统II的大量信息。文章介绍了快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的定义、数据分析方法及相关参数的意义,并举例说明如何利用该方法分析不同环境条件对光合机构主要是PSII的供体侧、受体侧及PSII反应中心的影响。

基于快速叶绿素荧光诱导动力学分析逆境对PSⅡ影响的研究进展

介绍了快速叶绿素荧光诱导动力学的含义及叶绿素荧光诱导动力学曲线(O-J-I-P曲线)各荧光参数和意义。在此基础上,从重金属胁迫、温度胁迫、光胁迫、盐胁迫和干旱胁迫几个方面概述了O-J-I-P曲线在分析逆境对PSⅡ供体侧、受体侧及反应中心的影响的研究进展中的应用现状,认为快速叶绿素荧光诱导动力学及分析技术(JIP-test)可在无损伤的情况下分析逆境胁迫对PSⅡ的损害程度;并且随着光合理论的发展及快速叶绿素荧光诱导动力学分析技术的日趋完善,其不仅能应用于分析逆境对光系统响应机制的研究,也将在评价环境污染、抗逆境植被的筛选、光合机理的研究、植物逆境光系统分子机制研究和植物病理学等研究领域得到越来越广泛的应用。

低温胁迫及恢复对番茄快速叶绿素荧光诱导动力学特征的影响

以番茄品种“中蔬4号”为试材,设置对照(人工气候室,温度变化范围18~28℃,600μmol·m^(−2)·s^(−1),光周期12h,CK)和低温(人工气候箱,8℃,200μmol·m^(−2)·s^(−1),光周期12h,CL)两个处理,低温处理4d后将番茄幼苗移入对照环境下恢复4d,观测叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线在低温处理及恢复期的变化,以探讨低温胁迫和随后恢复对番茄叶片光系统II(PSII)反应中心和受体侧的影响。结果表明:低温胁迫降低了番茄叶片PSII光化学效率和光合性能,导致低温光抑制的发生。低温胁迫导致番茄叶片单位面积有活性的反应中心数目(RC/CS)及其开放程度(Ψo)下降,从而降低了叶片单位面积对光能的吸收(ABS/CS)、捕获(TRo/CS)和进行电子传递(ETo/CS)能力,减少了电子传递到电子传递链中超过QA−电子受体的概率(φEo),阻碍了光合电子传递的进行;与此同时,低温首先诱导了PSII可逆失活和热耗散增强以减少对过剩光能的吸收、传递与积累,随后促进了PSII受体侧电子传递体PQ库容量(Sm)增大以防御PSII过量激发压积累。本实验中低温主要抑制了番茄叶片PSII活性,而对PSI影响相对较小。恢复期天线色素对光能的吸收和PSII反应中心对光能的捕获能力较电子传递更易于恢复,并且恢复初期强光反而会加重光抑制程度。

乙烯诱导衰老过程中大豆叶片快速叶绿素荧光诱导动力学和PSⅡ光化学特征

通过分析光合速率和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线,研究了乙烯诱导衰老过程中大豆叶片PSⅡ光化学特征的变化.随着大豆叶片的衰老,光合速率大幅度下降,但是Fv/Fm只有轻微下降.这表明,大豆衰老过程中光合速率的下降不是PSⅡ光化学活性下降造成的;随着衰老,光合机构中的QB降解,QB的降解可能是导致PSⅡ光化学活性下降的关键因素.叶绿素荧光猝灭分析表明,在衰老初期,非光化学猝灭NPQ是强光下耗散过剩激发能的一个重要机制,然而当叶片严重衰老时,PSⅡ反应中心的失活可能成为光合机构耗散过剩激发能的另一种有效机制.

活体叶绿素荧光诱导动力学及其在植物抗盐生理研究中的应用

介绍了活体叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线和原理，报道了盐胁迫下叶绿素ａ荧光诱导动力学的变化，说明叶绿素ａ荧光诱导动力学是研究胁迫对植物光合作用影响的内部探针，据此可进一步阐明植物胁迫伤害的机理。

乌兰布和沙漠油蒿叶片PSⅡ叶绿素荧光动力学参数及其光响应曲线动态

本研究以内蒙古磴口原生油蒿(Artemisia ordosica)为对象,分析了7–9月生长期油蒿比叶面积、叶片氮含量、叶片PSⅡ荧光动力学参数及快速光响应曲线光合生理指标动态变化。结果表明,油蒿比叶面积(specific leaf area,SLA)在8月达到最大值,9月显著降低(P <0.05),叶氮含量(N_(mass))呈现相反的变化趋势;油蒿的初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)以及最大光化学效率(F_v/F_m)在保持相对稳定;光下最小荧光产量(F_o′)和最大荧光产量(F_m′)以8月最高,9月显著下降(P <0.05);光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)及光化学猝灭(qP)随着光强的增加而降低,非光化学猝灭(NPQ)和光合电子传递速率(ETR)随光强的增加而增加;同光强作用下,油蒿叶片ETR和NPQ以9月最高,而8月最低。表明油蒿叶片具有相对较高的光能捕获和光抑制自我保护能力。

用体内叶绿素a荧光诱导动力学鉴定番茄的抗冷性

研究了冷害温度对具有不同抗冷性品种的番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力曲线的影响。实验结果指出，在低温处理（８℃，５℃，２℃下，暗中２４小时）后，番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线有了明显的改变，Ｆｖ／Ｆｏ值、Ｒｆｄ值降低了，光系统Ⅱ原初光能转换效率和潜在的光合活力均受到抑制。我们在苗期和开花期得到的实验结果均表明，在番茄叶片的叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线和这些荧光参数改变的程度与该品种的已知抗冷性之间呈现较好的相关性。我们认为，体内叶绿素ａ荧光诱导动力学方法是鉴定番茄抗冷性的一个快速、灵敏和可靠的方法。

棉花叶绿素荧光诱导动力学参数遗传特性的初步研究

本文对10个棉花杂交种F1及其亲本叶绿素荧光诱导动力学参数遗传特性进行了研究,结果表明Fv/Fo的杂种优势 较为普遍,而且超亲优势明显;Fv/Fm及量子产量杂种优势不普遍,超亲优势不明显。

链霉素驱动微藻叶绿素荧光动力学的响应研究

为了探究微藻对链霉素的敏感性,通过叶绿素荧光动力学(OJIP)分析蓝藻-拟柱孢藻(Raphidiopsis raciborskii)和绿藻-四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)对链霉素的响应.研究结果表明,链霉素对拟柱孢藻和四尾栅藻的反应中心耗散的能量(DI0/RC)、单位光面积吸收的能量(ABS/CS0)和单位反应中心吸收的能量(ABS/RC)均有显著的促进作用,对拟柱孢藻单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)起抑制作用,且链霉素能够明显降低拟柱孢藻的光合驱动力.利用质量浓度为0.05~1.0 mg/L和1.0~20.0 mg/L的链霉素分别培养拟柱孢藻和四尾栅藻,其比生长率分别是对照组(0.00 mg/L)的0.74~0.25和1.19~0.51倍.拟柱孢藻丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性明显随链霉素质量浓度的升高而降低,过氧化氢酶活性随链霉素质量浓度的升高而增加.四尾栅藻的过氧化氢酶活性、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性对链霉素质量浓度响应敏感度低.因此,本研究认为蓝藻对链霉素的敏感性比绿藻显著,主要原因是拟柱孢藻和四尾栅藻的能量分布存在显著差异.

不同底质对海菜花叶绿素荧光诱导动力学参数及净光合速率的影响

海菜花通常被认为是对富营养化水体较为敏感的沉水植物,但近年来研究认为其对富营养化水体也有较好的净化作用。目前,海菜花在滇池回植取得一定进展,但回植时能否直接利用富营养化湖泊底泥为底质或是需要添加养分含量较少的土壤改良底泥未有明确的结论。通过对比不同底质上海菜花的光合生理参数表明:种植40d时,在湖沙和大理洱海底泥上种植的海菜花光合能力最好,红壤上种植的海菜花净光合速率仅为洱海底泥上种植海菜花的63.6%,其最大荧光(Fm)和可变荧光(Fv)比洱海底泥上种植的海菜花分别降低52.5%和58.8%,反应中心捕获的用于电子传递的能量(Eto/RC)仅为洱海底泥上种植海菜花的59.7%,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(Fv/Fm)、性能指数(PI_(ABS))和反应中心数量(RC/CSo)也最低,叶片的单位反应中心耗散的能量(DIo/RC)是洱海底泥上种植海菜花的2.48倍,表明在红壤上种植的海菜花叶片的光合能力较低。种植80d时,不同底质上种植的海菜花的光合生理指标发生了一定改变,其中红壤上种植的海菜花光合能力大幅提升,净光合速率和性能指数等均有提高,与洱海底泥上种植的海菜花已无明显差异;然而红壤上种植的海菜花虽然在80d时的光合性能恢复,但其叶片长度已受到影响,明显低于其他底质上的海菜花的叶片长度。与此同时湖沙上种植的海菜花的光合能力在其他底质上种植的海菜花均有所增加的情况下明显下降,其净光合速率明显低于其他底质上种植的海菜花,单位面积的活性反应中心数量显著降低。结合分析不同底质的理化性质,在种植初期红壤呈酸性可能是导致海菜花叶片光合能力低的原因,之后红壤长期处于厌氧环境使得土壤pH升高后光合能力恢复正常,但其叶片的长度在短期内未有明显增加,表明其光合产物的累积受到了影响;而湖沙上种植的海菜花后期光合能力减弱可能是由于后期水体中养分耗尽导致的。因此,在回植海菜花过程中,可直接利用富营养化湖泊中的底泥,养分含量丰富的底泥不会成为其生长的限制因素,而酸性土壤可能还会限制其生长。

盐胁迫对不同抗盐性小麦叶片荧光诱导动力学的影响

以不同抗盐性小麦为材料，研究了ＮａＣｌ胁迫对叶片叶绿素ａ荧光诱导动力学的影响。指出１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ使小麦幼苗生长降低，叶绿素含量下降，同时使光系统Ⅱ的潜在光化学活性和原初光能转化率降低，使光反应受到抑制。

新型聚合物包膜尿素配施黄腐酸对棉花叶绿素荧光动力学特征及产量的影响

以不施氮肥为对照(CK),研究常规尿素(CU)、新型聚合物包膜尿素(PU)及其与黄腐酸(FA)配施对棉花叶绿素荧光动力学曲线(OJIP)、光化学效率、光合性能及产量的影响,为棉花生产中新型尿素与黄腐酸施用提供理论依据。结果表明,与CK相比,两种尿素及其配施黄腐酸处理(CU、CU+FA、PU、PU+FA)提高棉花叶片30 ms时的I相荧光值(F_(I))和500 ms时的P相最大荧光值(F_(m)),从而改变叶片OJIP曲线;整体提高叶片PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光合性能指数(PIabs、PItotal);增加单位面积内反应中心的数量(RC/CS_(m));提升QA向QB的传递过程和电子传递能力(V_(I)、V_(J));促进叶绿体类囊体膜的功能和结构完整性(V_(L)、V_(K));增强820 nm处光信号(△I/I_(o))。说明尿素和黄腐酸可激发叶片光合系统Ⅱ(PSⅡ)和光合系统Ⅰ(PSⅠ)反应中心活性,不同尿素类型结合黄腐酸处理对棉花OJIP及PSⅡ、PSⅠ活性规律的影响基本一致,整体均表现为CU<CU+FA<PU<PU+FA。PU+FA处理总成铃数、单铃重、籽棉产量和皮棉产量均显著高于其他处理,其中籽棉产量和皮棉产量较其他施肥处理(CU、CU+FA、PU)分别显著提高8.97%~22.64%和9.42%~23.31%。综上,使用新型聚合物包膜尿素结合黄腐酸可有效改善棉花叶绿素荧光动力学曲线,激发光合系统反应活性,显著增加总成铃数和单铃重,提高产量。

3种模型对毛竹快速生长期冠层叶片叶绿素荧光—快速光响应曲线(RLC_S)拟合的比较

为定量研究亚热带经济竹种毛竹(Phyllostachys edulis)在大小年快速生长期的叶绿素荧光特性及其光响应规律.以2龄竹、4龄竹和6龄竹的3个竹龄毛竹为材料,采用便携式调制式叶绿素荧光仪测定各竹龄毛竹出笋前期(4月)冠层叶片叶绿素荧光快速响应曲线(RLC_S),应用直角双曲线修正模型、双指数方程、非直角双曲线模型拟合,计算对应参数,筛选出最佳的光合响应曲线拟合模型,并进一步测定拟合整个快速生长期(4-7月)3个竹龄的快速响应曲线参数变化.结果表明:直角双曲线修正模型在最大电子(J_(max))、饱和光强(PAR_(sat))、初始斜率(α)及拟合系数(R^2)均优于传统双指数方程和非直角双曲线模型,为拟合毛竹叶绿素荧光快速响应曲线(RLC_S)最优模型;毛竹叶片光合机制大小年差异显著,大年与小年的光合高峰分别出现在6月和5月,快速生长期内的光合响应能力总体表现为Ⅱ度竹>Ⅰ度竹>Ⅲ度竹.因此,建议在竹林经营中,应集中在大小年光合高峰期间追施肥料,并且注意维持各竹龄的适当立竹结构,以促进毛竹林整体可持续发展.

活体叶绿素荧光诱导曲线的原理和应用

叶绿素荧光是研究光合作用能量传递的重要手段。自从30年代初期Kautsky首次观察到活体叶绿素荧光诱导现象后,有关这方面工作已有不少报道。