基于FvCB模型估算小麦的最大电子传递速率

在Farquhar、von Caemermer和Berry模型(以下简称FvCB生化模型)中有2个子模型,即非直角双曲线模型和核酮糖-1,5-双磷酸(RuBP)再生速率限制模型,用其可以估算C3植物叶片的最大电子传递速率(Jmax)。为了严格验证由这2个子模型估算植物叶片Jmax的精确度,本研究用LI-6400-40光合测定仪分别测定了2%和21%O2浓度下小麦(Triticum aestivum L.)叶片的光合速率和电子传递速率对光和CO2的响应曲线,并用此2个模型分别拟合了21%O2浓度下小麦光合速率对CO2的响应曲线和电子传递速率对光的响应曲线。结果表明,由非直角双曲线模型拟合小麦电子传递速率对光的响应曲线得到的Jmax为254.86μmol·m^-2·s^-1,显著高于其观测值(236.37μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05);由RuBP再生速率限制子模型拟合小麦光合速率对CO2的响应曲线得到的Jmax为260.58μmol·m^-2·s^-1,则显著低于其观测值(298.05μmol·m^-2·s^-1)(P<0.05)。此外,当胞间CO2浓度(Ci)为738.01μmol·mol-1时,小麦处于RuBP再生速率限制阶段,此时其净光合速率及其相应的光呼吸速率分别为61.16和8.55μmol·m^-2·s^-1。在不考虑其他路径消耗光合电子的情况下,小麦在该Ci时同化这些碳至少需要光合电子流为352.24μmol·m^-2·s^-1,这与由RuBP再生速率限制子模型估算的Jmax(260.58μmol·m^-2·s^-1)之间存在显著差异(P<0.05)。这说明非直角双曲线模型和RuBP再生速率限制子模型在估算小麦叶片Jmax上存在缺陷,有待改进。

毛乌素沙地油蒿光合电子传递速率生长季动态及其对环境因子的响应

【目的】探究干旱半干旱地区植被光合生理在生长季动态变化及其对各个影响因子的响应机制,对进一步了解该区植被对波动环境的适应性具有重要意义。【方法】该研究于2019年5−9月,对典型沙生植被油蒿的光合电子传递速率(ETR)进行长期原位连续监测,同步观测光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)和土壤含水量(SWC)等环境因子,同时测定叶绿素含量(SPAD)。分析ETR的动态变化规律及其对主要影响因子的响应。【结果】ETR与PAR、Ta、SPAD显著相关(P<0.05),ETR月均值7月份达到最大,9月份最小。ETR随光强的变化呈上升趋势,且在弱光条件下(PAR≤800μmol/(m^(2)·s))对光照响应强度大于强光。ETR随Ta的变化呈先上升后下降的趋势,5月(展叶期)和9月(落叶期)的高低温胁迫阈值分别为5和20℃,6−8月(成熟期)为10和25℃。ETR与SPAD呈线性正相关关系。成熟期ETR的稳定性小于展叶期和落叶期。【结论】通过以上研究发现PAR、Ta、SPAD是影响ETR的3个主要因子。在展叶期ETR主要受SPAD的影响,成熟期主要受温度和光强的影响,落叶期主要受植物生理的影响。油蒿在不同环境因子的交替作用下均体现出了良好的适应性。此外适当的升温能够促进光合电子的传递,增强植物光合能力。该研究结果可以为全球气候变暖下植物光合生理对环境响应的研究提供一定的理论指导,同时也为荒漠植被的恢复提供参考。

植物电子传递速率光响应模型的研究进展

电子传递速率光响应模型是研究植物光合生理和生态学的重要工具,可为量化原初反应光能的吸收和传递对光的响应提供理论依据。该文综述了目前常用的电子传递速率光响应模型的数学特征,分析了不同模型的优势及其在实际应用中的潜在问题,并在此基础上对这些模型可能的发展趋势进行了展望。原初反应包括光能的吸收、光合色素分子的激发和退激发(包括光化学反应、荧光发射和热耗散)、激子共振传递以及光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心发生电荷分离产生电子传递速率等一系列复杂的物理和生化反应过程。电子传递速率光响应经验模型和半机理模型因不涉及或只涉及部分原初反应过程而难以解释藻类和高等植物的PSⅡ动力学下调、光适应和光保护等现象。电子传递速率光响应机理模型综合考虑了光合色素分子的物理参数(如本征光能吸收截面(σ_(ik))、分子处于最低激发态的平均寿命(τ_(min))、分子的能级简并度和处于激发态的光合色素分子数(Nk))在整个原初反应过程中的重要作用,不仅可以获得藻类和高等植物叶片的最大电子传递速率以及对应的饱和光强等光合参数,还可以获得σ_(ik)和τ_(min)等重要的物理参数,以及有效光能吸收截面(σ′_(ik))和N_(k)对光的响应规律等。将环境因子(如温度、CO_(2)浓度等)耦合到已有的电子传递速率光响应机理模型中,并明确其与植物的σ′_(ik)和N_(k)等参数间的关系,可能是今后光合电子传递速率光响应机理模型的发展方向。

干旱区黑果枸杞光合电子传递速率对施氮的响应

为探明干旱区栽培黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)叶片光合电子传递速率(J)对施氮的响应,进一步完善施氮对光合特性的影响机理,本试验设置5个不同施氮(尿素,N,46%)量处理(0、0.05、0.10、0.15和0.20kg·株^(-1)),测定各处理下黑果枸杞在不同光照强度(PAR)和CO_(2)浓度下叶片J,并通过J-PAR和J-CO_(2)的响应曲线拟合得到饱和光强(I_(sat))、饱和CO_(2)浓度(C_(i-sat))、最大电子传递速率(J_(max))和零点电子传递速率(J_(0))等参数。结果表明:1)J-PAR响应下,适当施氮对黑果枸杞叶片J_(max)和I_(sat)有一定的提高作用。当施氮量为0.15~0.20kg·株^(-1)时J_(max)最大,当施氮量为0.10~0.15kg·株^(-1)时I_(sat)最大。2)J-CO_(2)响应下,适当施氮对黑果枸杞叶片J_(0)、J_(max)和C_(i-sat)有一定的提高作用。当施氮量为0.10~0.15kg·株^(-1)时J_(0)最大,但J_(max)和C_(i-sat)受季节影响较大,J_(max)在夏果期当施氮量为0.20kg·株^(-1)时最大,在秋果期当施氮量为0.10kg·株^(-1)时最大,C_(i-sat)在夏果期当施氮量为0.20kg·株^(-1)时最大,在秋果期当施氮量为0.05kg·株^(-1)时最大。因此,适当施氮有利于I_(sat)、C_(i-sat)、J_(max)和J_(0)等参数的提高。

C_4作物电子传递速率对CO_2响应模型的构建及应用

准确估算光合电子流对CO_2响应的变化趋势对深入了解光合过程具有重要意义。该研究在植物光合作用对CO_2响应新模型(模型I)的基础上构建了电子传递速率(J)对CO_2的响应模型(模型II),并对用LI-6400-40便携式光合仪测量的玉米(Zea mays)和千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)的数据进行了拟合。结果表明,模型II可以很好地拟合玉米和千穗谷叶片J对CO_2浓度的响应曲线(J-Ca曲线),得到玉米和千穗谷的最大电子传递速率分别为262.41和393.07mmol·m^(-2)·s^(-1),与估算值相符合。在此基础上,对光合电子流分配到其他路径进行了探讨。结果显示, 380mmol·mol-1 CO_2浓度下玉米和千穗谷碳同化所需的电子流为247.92和285.16mmol·m^(-2)·s^(-1),分配到其他途径的光合电子流为14.49和107.91mmol·m^(-2)·s^(-1) (考虑植物CO_2的回收利用)。比较两种植物的其他途径光合电子流分配值发现,两者相差6倍之多。分析认为这与千穗谷和玉米的催化脱羧反应酶种类以及脱羧反应发生的部位不同密切相关。该发现为人们研究C_4植物中烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸苹果酸酶型和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸苹果酸酶型两种亚型之间的差异提供了一个新的视角。此外,构建的电子传递速率对CO_2的响应模型为人们研究C_4植物的光合电子流的变化规律提供了一个可供选择的数学工具。

最大电子传递速率的确定及其对电子流分配的影响

非直角双曲线模型(简称模型Ⅰ)是Farquhar、von Caemmerer和Berry提出的生物化学光合模型(简称FvCB生化模型)的主要子模型。在植物光合作用对光响应曲线的拟合中,模型Ⅰ得到广泛的应用和验证。同时,模型Ⅰ也可用于估算植物叶片的最大电子传递速率(J_(max))。然而,由模型Ⅰ估算植物叶片的J_(max)是否与实测值相符,尚未得到严格的验证。该文应用LI-6400-40光合测定仪测定了遮阴和全日照条件下大豆(Glycine max)叶片的光合速率和电子传递速率对光的响应曲线,然后分别用模型Ⅰ和电子传递速率对光响应机理模型(简称模型Ⅱ)进行了拟合。结果表明,由模型Ⅰ估算遮阴和全日照条件下大豆叶片的J_(max)与观测值之间存在显著差异;由模型Ⅱ计算得到的J_(max)与实测值之间不存在显著差异。此外,用模型Ⅰ估算的J_(max)将高估光合电子流分配到光呼吸的量,从而高估光呼吸对植物的光保护作用。因此,在估算植物叶片J_(max)和准确评估光呼吸对植物光保护作用方面,模型Ⅱ更合理。

黄河小浪底栓皮栎、刺槐叶片电子传递速率-光响应的模拟

为了比较直角双曲线模型、非直角双曲线模型与叶子飘模型的优缺点,研究阴生叶和阳生叶电子传递速率的差异,探讨环境/生物因素对电子传递速率等参数的影响,该文采用LI-6400XT荧光测定系统对黄河小浪底栓皮栎(Quercusvariabilis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)叶片电子传递速率-光响应(J-I)曲线进行了测定,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘模型对J-I曲线进行了拟合。结果表明,3种模型对叶片J-I曲线拟合的决定系数(R2)在0.96以上,叶子飘模型的R2最高(> 0.99)。直角双曲线模型和非直角双曲线模型无法模拟植物叶片光系统II动力学下调现象,且不能得出饱和光强(Isat);直角双曲线模型对最大电子传递速率(Jmax)的模拟明显大于实测值;叶子飘模型能很好地模拟光系统II动力学下调现象,得出的Jmax和Isat均最接近实测值。对阴生叶和阳生叶J-I曲线研究发现,栓皮栎、刺槐阴生叶的Jmax分别低于阳生叶25.0%和18.0%,阳生叶的Isat分别高于阴生叶26.0%和10.1%。栓皮栎和刺槐Jmax与气温显著正相关;刺槐Isat与气温、土壤水分含量和净光合速率具有显著的正相关关系;栓皮栎和刺槐J-I曲线初始斜率α均与净光合速率呈显著负相关关系。

基于光合电子传递速率的浮游植物初级生产力测量

快速、准确评估浮游植物的初级生产力对研究海洋生态环境科学及理解全球碳循环演变规律等至关重要。针对^(14)C示踪法和黑白瓶法等传统方法表示的初级生产力存在测量周期长、操作繁琐等问题,依据生物膜能流理论,基于荧光动力学方法,即通过光源诱导产生可变叶绿素荧光获得光合参数,结合光合电子传递速率"生物-光学"模型,对基于荧光动力学参数的光合电子传递速率的测量进行研究。通过不同胁迫条件下蛋白核小球藻的测试,对比液相氧电极测量的光合放氧速率,验证光合电子传递速率测量浮游植物初级生产力的有效性。结果表明:在不同浓度的二氯苯基二甲脲的胁迫下,浮游植物的光合电子传递速率与光合放氧速率具有良好的一致性,且二者随胁迫浓度增加而减小明显,光合放氧速率与光合电子传递速率分别减小了71.55%和68.87%,二者相关系数的平方达到0.934;在不同营养盐或光照强度下胁迫培养15 d,浮游植物的光合电子传递速率与光合放氧速率仍然具有良好的一致性,二者相关系数的平方大于0.955。

温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响

由于直接测定藻类的光合速率耗时且不方便,研究者们常通过测定藻类光合电子传递速率的方式来间接反映其光合速率,理论上,以氧气产生来度量的总光合速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间应该存在很好的线性关系。然而,由于温度的变化会影响藻类的光呼吸等耗氧的生理过程从而影响光合作用中的氧气释放,因此温度可能会对PG ross与ETR之间的线性关系产生影响。研究了温度变化对蛋白核小球藻(Cholorella pyrenoidosa)、菱形藻(Nitzschia sp.)和水生集胞藻(Synechocystis aquetilis Sauv.)的总光合放氧速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明PGross/ETR随温度的升高而降低,低温条件下PGross/ETR比值较高,说明在相同的电子传递速率的情况下水的光裂解产生的氧有更多的可以释放出来;在高温条件下PGross/ETR比值相对较低,说明高温条件下可能有相对更多的水光裂解产生的氧被用于耗氧的生理过程而没有释放出来。研究表明当温度发生变化时,光合放氧与电子传递之间并不呈线性关系,这说明将ETR作为实际光合生产的评价指标时要谨慎,不能不加分析地直接应用。

光强对油菜和诸葛菜电子流传递和硝酸盐累积的影响

以油菜和诸葛菜幼苗为试材,研究5个光强梯度对其光合电子流传递和叶绿素含量、光合特征、硝酸盐含量、硝酸还原酶活性的影响。结果表明:油菜和诸葛菜的光合电子流传递随光强增加,先缓慢增加后快速上升并达到最大,叶绿素含量、光合速率、硝酸还原酶活性与光强呈正相关,硝酸盐含量与光强呈负相关,诸葛菜和油菜幼苗在光照剂量分别为275和300μmol·s^(-1)·m^(-2)时,光合电子流传递快速增加,硝酸还原酶活性快速增强,硝酸盐含量快速下降,存在一个明显的光照强度拐点,在拐点光照强度之后,油菜和诸葛菜光合电子流传递和硝酸盐含量变化不显著。从经济角度来讲,拐点光照强度即为苗期油菜和诸葛菜的最优光照强度。

野生与栽培黄花蒿净光合速率对光强和CO_2浓度的响应

比较了相同种源的野生和栽培黄花蒿(Artemisia annua L.)净光合速率对光强和CO2浓度的响应特性。结果表明,野生和栽培黄花蒿的光饱和点(LSP)分别为1 183和1 564μmol m-2s-1,光补偿点(LCP)为17和18μmol m-2s-1,最大净光合速率(Pmax)为18.78和22.38μmol m-2s-1,表观量子效率(AQY)为0.08和0.075μmol m-2s-1,表明黄花蒿的光合能力强,能够利用很高的光强,且对弱光的适应性也较强。栽培黄花蒿的Pmax、LSP和最大羧化速率(Vcmax)显著高于野生黄花蒿,两者的LCP、不包括光下呼吸的CO2补偿点、AQY、光下呼吸速率和最大电子传递速率(Jmax)差异不显著。强光下栽培黄花蒿主要通过提高Vcmax和Jmax等来增强光合能力,强的光合能力有利于黄花蒿的生长,因此在人工栽培黄花蒿的过程中应选择阳光充足的开阔生境。

光合电子流对光响应机理模型在超级晚稻光合特性研究中的应用

【目的】了解光合电子流对超级晚稻光合特性的影响,进一步揭示植物捕光色素分子内禀参数对超级晚稻光合作用的影响机制,为超级晚稻高光效育种打下基础。【方法】利用LI-6400XT便携式光合测定系统测量不同超级晚稻品种的电子传递速率对光的响应曲线,利用叶氏光合机理模型分析超级晚稻光合特性差异及其产生的原因。【结果】叶氏光合机理模型可较好地拟合超级晚稻叶片的光合电子流对光的响应曲线,由此得到的最大电子传递速率(ETRmax)和饱和光强(PARsat)与实测值高度符合。超级晚稻品种的ETRmax和PARsat均显著高于对照汕优46(P<0.05),超级晚稻本征光能吸收截面(σik)较大,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τmin)较短。此外,捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ′ik)和处于激发态的捕光色素分子(Nk)也影响着超级晚稻对光能的吸收和利用。【结论】超级晚稻通过捕光色素分子内禀参数影响光合电子流,进一步影响其光合特性。

小麦光呼吸途径电子流分配的模型研究

为探讨分配到植物光呼吸的光合电子流(J_o)对CO_2浓度(J_o-C_a曲线)的响应规律,以小麦Z39-118为材料,分析了小麦叶片在2%和21%O_2浓度下的光合速率(A_c)和电子传递速率(J)对CO_2浓度的响应曲线。结果表明,光合作用对CO_2浓度的响应新模型(模型I)可很好地拟合小麦的A_c对CO_2浓度响应曲线;同样,基于模型I而构建的J对CO_2的响应模型(模型II),也可很好地拟合小麦在21%和2%O_2条件下的J对CO_2响应曲线。利用模型II分别拟合基于传统公式(J_o=2[J-4(A_c+R_(day))]/3)得到的J_o-C_a曲线(R_(day)为日呼吸速率)及基于光呼吸速率值而计算得到的J_o-C_a曲线,结果显示,两者拟合得到的分配到光呼吸的最大电子传递速率值(分别为86.93和84.17μmol·m^(-2)·s^(-1))与实测值(89.12μmol·m^(-2)·s^(-1))均较为接近(P>0.05);但基于前者拟合所得到的饱和CO_2浓度和CO_2为0μmol·mol^(-1)时分配到光呼吸的电子传递速率,均与其对应的测量值之间均存在显著差异(P<0.05)。综合分析认为,传统用于计算参与光呼吸途径的光合电子流公式并不能准确地描述J_o对CO_2浓度的响应趋势,本研究构建的新模型可准确地定量研究光呼吸及其电子流分配等问题。

基于光合电子流的超级早稻光合特性研究

为了更好地揭示植物捕光色素分子内禀参数对超级早稻光合电子流的影响,探究超级早稻的光合特性差异及其产生的原因,本试验采用LI-6400XT便携式光合测定系统测量了不同超级早稻品种的电子传递速率对光的响应曲线,并利用光合电子流对光响应模型进行了拟合。结果表明,光合电子流对光响应模型在超级早稻上的拟合效果好,计算得到的最大电子传递速率和饱和光强与实测值高度符合。超级早稻品种的最大电子传递速率(ETRmax)和大部分品种的饱和光强(PARsat)显著高于金优402(CK),这与超级早稻捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τmin)较短、本征光能吸收截面(σik)较大有关。此外,随着光强的增加,超级早稻捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ′ik)下降缓慢,处于最低激发态的捕光色素分子数(Nk)增长速度较慢,这些都有利于超级早稻对光能的吸收和利用。本研究有助于进一步了解超级稻生长伏势的光合特性,为杂交稻超高产育种提供理论基础。

施氮和大气CO_2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度(正常:400μmol.mol-1;高:760μmol.mol-1)、2个氮素水平(0和200 mg.kg-1土)的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率(Pn)-胞间CO2浓度(Ci)响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO2浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明:与正常大气CO2浓度相比,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心最大量子产额(Fv'/Fm')、PSⅡ反应中心的开放比例(qP)和PSⅡ反应中心实际光化学效率(ΦPSⅡ)在大气CO2浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低,但PSⅡ总电子传递速率(JF)无明显增加;不施氮处理的Fv'/Fm'、ΦPSⅡ和NPQ在高大气CO2浓度下显著降低,尽管Fv/Fm和qP无明显变化,JF仍显著下降.施氮后小麦叶片JF增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(JC)明显升高.大气CO2浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J0)、Rubisco氧化速率(V0)、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比(J0/JC)和Rubisco氧化/羧化比(V0/VC)降低,但使JC和Rubisco羧化速率(VC)增加.因此,高大气CO2浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,Pn显著升高.

不同品种春小麦生长生理指标及产量对水分响应研究

[目的]系统研究不同程度间歇性干旱对春小麦生长生理及产量的影响。[方法]通过位于甘肃武威的大田试验,以春小麦“陇春41号”和“永良4号”为研究对象,系统研究拔节期和灌浆期不同程度间歇性干旱对春小麦生长生理及产量的影响。在春小麦拔节期、灌浆期分别设置灌水量为充分灌溉对照组的65%、80%的亏水处理,即:W1(拔节期65%/灌浆期65%)、W2(拔节期80%/灌浆期65%)、W3(拔节期65%/灌浆期80%)、W4(拔节期80%/灌浆期80%)、W5(充分灌溉对照组)。分析不同处理下春小麦生长指标、产量、叶片光合参数及叶绿素荧光动力学参数对水分的响应规律。[结果]拔节期和灌浆期水分亏缺会对春小麦株高、叶面积指数、干物质积累量、净光合速率、蒸腾速率及光合电子传递速率产生显著负面影响,指标随灌水量减少而降低;抽穗期复水(恢复充分灌溉)后,“陇春41号”LAI得到了明显恢复,复水对春小麦叶绿素量、光合电子传递速率以及蒸腾速率的恢复有显著积极作用;产量随水分亏缺程度的加剧而减小,“陇春41号”整体产量高于“永良4号”,“陇春41号”W4处理下产量与W5处理无显著差异。[结论]考虑节水高产,本文推荐最优灌溉制度为W4处理(拔节期80%/灌浆期80%),推荐种植品种为“陇春41号”。

氮掺杂糠醛碳点促进微生物燃料电池产电的特性研究

选用糠醛、尿素作为碳源和氮源,通过简单的一步水热合成法制备高电子传递氮掺杂糠醛基碳点(N-FCDs),并将N-FCDs与养殖场常见牛粪中的微生物结合,构筑微生物燃料电池(MFC)的生物阳极,强化其产电性能。借助透射电子显微镜、拉曼光谱、红外光谱等测试手段对N-FCDs的形貌、结构和组成进行表征分析,并探讨了MFC的产电性能及其产电机制。研究结果表明:N-FCDs呈现准球体形貌,其平均粒径约为(4.7±0.02)nm;N-FCDs表面氮掺杂形式为石墨N、吡咯N和吡啶N,不同质量浓度(0~500 mg/L)的N-FCDs与微生物共同孵育后,微生物生长曲线无显著差异,表现出良好的生物安全性;N-FCDs较高的石墨化程度及其富电子单原子掺杂赋予其高电子传递特性。加入N-FCDs后,细菌细胞内外均有N-FCDs分布,构筑细菌内外电子传递通道,加速相应电子传递速率,增加了细菌内部电子传递通道,显著增强细菌氧化还原活性,降低微生物整体电子传递阻抗。N-FCDs能够显著提升微生物燃料电池产电性能,最大输出电流为2.34μA、最大输出电压为0.16 V,相比无碳点空白组分别提升了4.9和1.0倍。

苝醌类光敏剂HA,HB与纳米半导体CdS间的光生电子传递──HA-CdS,HB-CdS复合体光敏还原动力学的EPR研究

根据非均相体系电子传递动力μ＝Ｅｓ＊／ｓ＋－ＥＣＢ（μ＜０）的原理，构建出相匹配的 ＨＡ－ＣｄＳ和ＨＢ－ＣｄＳ复合体（以下简称Ｈｙｓ－ＣｄＳ，Ｈｙｓ代表ＨＡ，ＨＢ）．在该体系中，１ＨｙＳ 向ＣｄＳ导带传递电子是热力学允许的．通过荧光淬灭实验，测出它们之间的表观结合 常数（Ｋａｐｐ）分别为９４０（ｍｏｌ／Ｌ）－１（ＨＡ－ＣｄＳ），９３４（ｍｏｌ／Ｌ）－１（ＨＢ－ＣｄＳ），表明Ｈｙｓ与ＣｄＳ间存 在较强烈的吸附效应．荧光寿命测定得１Ｈｙｓ向 ＣｄＳ导带传递电子的速率常数Ｋｅｔ分别 为５．１６ ｘ １０９ ｓ－１（ＨＡ－ＣｄＳ）， ５．１０ × １０９ｓ－１（ＨＢ－ＣｄＳ）．以一种稳定的氮氧自由基ＴＥＭＰＯ（２， ２， ６， ６－ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｉｐｅｒｄｉｎｙｌｏｘｙ）作为电子受体，当它接受一个电子和一个质子，其 ＥＰＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号便会消失，据此，应用消自旋的ＥＰＲ技术，定 量研究了苝醌类光敏剂Ｈｙｓ与纳米半导体ＣｄＳ间光生电子传递动力学，确定了受Ｈｙｓ 光敏化作用的ＣｄＳ纳米半导体表面光还原速率方程和反应动力学速率常数，结果发现，

薇甘菊叶和茎的光合特性

薇甘菊(Mikaniamicranth)是世界性的入侵有害植物,对其入侵特性的理解将有助于我们更进一步揭示入侵机理和开展植物入侵的防治工作。叶片的光合作用是入侵植物薇甘菊入侵特性的研究内容之一,但到目前为止,仍没有开展对薇甘菊非同化器官茎的同化特性的研究。该文采取对比的研究方法,使用LICOR-6400气体交换系统和荧光系统对其幼嫩的绿色茎和成熟叶片的气体交换和叶绿素荧光特性进行测定,并对测定结果进行了对比分析,同时应用激光共聚焦显微镜对薇甘菊茎中叶绿体分布进行观察。使用叶绿素荧光系统测量瞬时叶绿素荧光特性表明,茎和叶的电子传输速率(Electrontransportrate,ETR)和光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)存在较好的正比例关系,相关系数达到0.97,说明茎中存在和叶中类似的光合结构。但在应用LICOR-6400气体交换系统测量稳定状态下的CO2的气体交换速率时,观察到叶的气体交换速率稳定性较好,而茎的气体交换速率出现较大的波动,这可能是由于茎的气孔因素引起。综合来看,在相同面积和饱合光强下(光通量密度(Photosyntheticphotofluxdensity,PPFD)=2000μmol·m-2·s-1),叶的ETR为42.44μmol·m-2·s-1,茎的ETR为30.32μmol·m-2·s-1。在相同面积和低光强(PPFD=10μmol·m-2·s-1)下,叶的ΦPSⅡ为0.69;茎的ΦPSⅡ为0.57。在单位SPAD下,茎中ETR是每单位SPAD4.24μmol·m-2·s-1,是叶的2.3倍,实际光化学量子产量是每单位SPAD0.08,是叶的3倍。在比较茎和叶ETR中观察到茎比叶有更强的强光适应能力。激光共聚焦图像观察到薇甘菊茎的叶绿体主要分布在两个区域:皮层区和维管束周围。对照以往关于茎中叶绿体功能的研究表明,可能分布在两个区域中的叶绿体功能上存在差别。如上,薇甘菊茎中存在一定的光合作用能力,且在叶绿体的光能利用瞬时效率上茎明显强于叶,但在茎中这些光合作用的具体作用仍不清楚。

高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量利用对氮素和光强的响应

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO2浓度、2个光照强度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦叶片光合速率-胞间CO2浓度响应曲线和叶绿素荧光参数,来测算小麦叶片光化学速率、光合电子传递速率以及叶绿体磷酸丙糖利用效率(TPU)等参数,研究施氮量和光强对高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量传递与分配的影响,以阐明全球气候变化下植物光合能量分配对光合作用适应性下调的作用机制及其氮素调控。结果表明,大气CO2浓度升高后小麦叶片的光呼吸电子传递速率(J0)和Rubisco氧化速率(V0)显著下降;光合电子流的光化学传递速率(JC)、Rubisco羧化速率(VC)和TPU则明显升高,而且施氮后变化幅度加大;小麦叶片JC/JF(PSⅡ反应中心总电子流速率)和TPU/VC显著增加,经过PSⅡ反应中心的电子流更多地进入碳同化过程,表现较高的光合速率(Pn)。遮荫提高了叶片光化学速率和PSⅡ反应中心总电子流速率(JF),这一作用在低氮叶片尤为突出,但使得J0和V0明显升高,并显著降低JC/JF,所以Pn明显下降。正常光照条件下,增施氮素可提高小麦叶片的JF、JC、VC和TPU,并使高大气CO2浓度下J0和V0较正常大气CO2浓度处理显著降低,有效地提高了植物叶片对光能的利用效率;遮荫后高大气CO2浓度下小麦叶片JC、VC、TPU、JC/JF和TPU/VC显著高于正常大气CO2浓度处理,而且这一变化不受氮素水平的显著调节。因此,氮素在高大气CO2浓度下对小麦叶片光合能量利用的调节因光强而异,正常光照下可显著改善小麦叶片对光合能量的利用状况,而遮荫后这一作用减弱。