低温逆境对青藏高原小嵩草叶片PSⅡ光化学效率的影响

【目的】探究低温逆境对高山植物叶片PSⅡ反应中心光化学效率的影响,明确光合机构的适宜运行温度。【方法】应用叶绿素荧光图像分析手段,以青藏高原典型寒冷中生植物小嵩草(Kobresia pygmaea)为材料,研究低温对叶片PSII光化学效率和非光化学猝灭的影响。【结果】PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)在5℃至15℃时较高(P<0.05)。低温可影响PSⅡ光化学效率和非光化学猝灭的光响应过程,引起稳态作用光强下PSⅡ运行效率(Fq′/Fm′)和PSⅡ效率因子(Fq′/Fv′)的降低,以及非光化学猝灭(NPQ)的增高,并导致PSⅡ反应中心光化学效率的变异系数(CV)升高。低温对PSⅡ最大效率(Fv′/Fm′)和NPQ总变异的贡献较强光明显,但Fq′/Fm′、Fv′/Fm′、Fq′/Fv′和NPQ均没有呈现低温和强光的交互效应,即使模拟-5℃的低温也未能完全抑制光合机构的活性。【结论】低温可导致小嵩草叶片PSⅡ光化学效率的不稳定性增高,植株在承受逆境胁迫的同时,又表现出对高寒生境的极强适应性和耐性,是形成高寒小嵩草草甸地带性分布的重要因素。

植物光系统Ⅱ(PSⅡ)应答非生物胁迫机理研究进展

植物生长过程受到一系列以环境因子(温度、干旱、盐和重金属等)为代表的非生物胁迫影响,进而阻碍以物质转化与能量代谢等为主要特征的光合进程。光系统Ⅱ(PSⅡ)是位于类囊体膜上的多亚基色素-蛋白质复合物,通过捕获光能完成水的光解和质体醌的还原,对植物生长发育尤为重要。一般来说,非生物胁迫会抑制PSⅡ的活性、影响PSⅡ的结构、阻碍电子传递和能量转换,而PSⅡ作为光合作用中最易受影响的部分,近年来与环境因子之间的关系备受关注。基于此,本文对主要非生物胁迫如温度、干旱、盐,以及重金属下植物PSⅡ的生理应答研究进行了归纳,并基于叶绿素荧光技术从PSⅡ的结构与功能、电子传递过程、光抑制与光保护等方面进行了综述。并对现有研究的不足提出了展望,为今后深入研究非生物胁迫下植物PSⅡ响应逆境胁迫过程中的生理与分子机制提供理论基础。

不同光强与低温交叉胁迫下黄瓜PSⅠ与PSⅡ的光抑制研究

【目的】探讨低温胁迫下不同光强对黄瓜光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统II(PSⅡ)的影响以及低温胁迫下两个光系统之间的相互作用机制。【方法】以冷敏感黄瓜品种津春4号为试材,通过同时测定黄瓜叶片叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820nm光的吸收曲线,结合叶绿素荧光淬灭分析,探讨了低温(4℃)与不同光强(0,100,200,400μmol·m-2·s-1)结合处理对黄瓜PSⅠ和PSⅡ活性的影响。【结果】低温下,随过剩激发能((1-qP)/NPQ)的增加,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)持续下降;在过剩激发能较低时,PSⅠ活性(△I/Io)也随过剩激发能的增加而明显下降,但是当过剩激发能增加到一定程度时,PSⅠ活性不再随过剩激发能的增加而明显下降。【结论】在低温下,过剩激发能不但能够抑制黄瓜PSⅠ的活性也能抑制PSⅡ的活性,但是当过剩激发能增加到一定程度时,PSⅡ光化学活性的显著下降减少了光合电子向PSⅠ的供应,避免了PSⅠ光抑制的进一步加剧。

Na_2CO_3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率(Fv′/Fm′)的变化不大;然而在小于-4barNa2CO3胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv′/Fm′均随着渗透势的增大而增大,而ΦPSⅡ、电子传递速率(ETR)、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na2CO3胁迫所导致的不同的渗透胁迫下(小于-4bar和大于-4bar)其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大ΦPSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。

水杨酸对高温胁迫下及恢复期间葡萄幼苗叶片光合机构PSⅡ的影响

以葡萄京秀(Vitisvinifera L.cv.Jingxiu)幼苗为试材,用0.1mmol·L-1水杨酸喷施葡萄幼苗,进行高温胁迫(43℃,5h),然后进行恢复处理(25℃,4d),在此处理过程中利用便携式脉冲调制式荧光仪(FMS-2型)和植物效率分析仪测定葡萄叶片光合机构PSⅡ的荧光参数,探讨了水杨酸能否减轻高温胁迫对葡萄叶片PSⅡ的抑制或伤害。结果表明,一定程度的高温胁迫抑制了葡萄叶片光合机构PSII(包括供体侧和受体侧以及反应中心)的功能,外施水杨酸不能减轻PSⅡ受到的直接高温伤害,但是能够使PSII功能恢复的更快,从而最终减轻了高温伤害。

高浓度LaCl_3抑制黄瓜(Cucumis sativus Linn)光系统Ⅱ(PSⅡ)活性

研究了高浓度LaCl3对黄瓜(Cucumis sativus Linn.)的光系统Ⅱ(PSⅡ)光诱导荧光动力学参数、低温荧光光谱和放氧活性的影响。结果表明,随着黄瓜体内LaCl3浓度的升高、其荧光量子产率、PSⅡ最大光化学效率、放氧活性和电子传递速率都明显降低。低温荧光分析表明,低浓度LaCl3引起激发能更多的分配给PSⅡ。高浓度LaCl3对黄瓜幼苗的抑制作用表现在对类囊体膜结构的破坏,进而导致PSⅡ光合活性下降,并最终抑制黄瓜生长。

Ca^2＋对镉胁迫下玉米幼苗生长、光合特征和PSⅡ功能的影响

为探究钙(Ca^(2+))对玉米镉(Cd)胁迫的缓解作用,采用盆栽试验,研究了根部施加外源Ca^(2+)对Cd胁迫下玉米幼苗生长、光合特征及叶绿素荧光参数等生理指标的影响。结果显示,与对照(CK)相比,100mg/L的Cd处理显著降低了玉米幼苗株高、根、地上部生物量以及玉米叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量。同时,净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、电子传递速率(ETR)、PSⅡ激发能捕获效率(F_v′/F_m′)、光化学淬灭系数(qP)和PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))显著下降,而非光化学淬灭系数(NPQ)和胞间CO_2浓度(C_i)较CK显著上升。外源施加Ca^(2+)可以有效增加镉胁迫下幼苗生物量的积累,明显提高叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量,升高P_n,G_s,T_r,F_v/F_m,ETR,F_v′/F_m′,降低NPQ和C_i,增加幼苗生物量积累,Ca^(2+)浓度为7.5~10.0mmol/L时各指标变化幅度最明显,缓解胁迫的效果最佳。研究结果表明,Cd胁迫使玉米幼苗叶片PSⅡ原初光能转化效率降低,电子传递受到抑制,净光合速率降低。适宜浓度的外源Ca^(2+)能有效缓解Cd对光合机构的伤害,增强幼苗叶片对光的捕获能力,促进光合作用,增加幼苗的生物量,增强玉米幼苗对Cd胁迫的抗性。

基于叶绿素荧光参数的栓皮栎叶片PSⅡ失活高温指标

利用Mini-PAM叶绿素荧光仪测定离体栓皮栎叶片高温胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)最大量子产量Fv/Fm和实际量子产量ΔF/Fm’,以研究栓皮栎叶片高温胁迫下PSⅡ失活的温度指标。试验设35～55℃共10个高温处理,处理时间5～85min。结果表明,(1)PSⅡ最大量子产量Fv/Fm和实际量子产量ΔF/Fm’均随胁迫温度升高和处理时间延长而呈下降趋势,ΔF/Fm’的下降过程呈Logistic曲线形式;(2)高温胁迫显著影响栓皮栎叶片的光合作用,ΔF/Fm’降低50%的温度T50是PSⅡ失活的临界温度指标,可作为确定高温胁迫温度指标的特征点,栓皮栎的高温胁迫叶温指标为42℃。研究结果可用于栓皮栎高温胁迫强度和持续时间的定量分析,并为确定其它作物农业气象指标提供方法。

昼间亚高温影响番茄叶片光合及PSⅡ活性的钙素调控作用

为分析番茄叶片光合作用及光系统Ⅱ(PSⅡ)活性对亚高温逆境响应的钙素调控作用。试验以番茄(Ly-copersicon esculentum Mill.)辽园多丽为试材,研究了CaCl2、EGTA(钙螯合剂)、LaCl3(钙通道阻塞剂)预处理对亚高温胁迫下番茄叶片的叶绿素含量、净光合速率及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:昼间亚高温显著抑制了番茄叶片的净光合速率(Pn),降低了叶绿素含量、光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP),提高了初始荧光(Fo)和非光化学猝灭系数(NPQ),对气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)有一定的影响;增施CaCl2显著提高了亚高温胁迫下番茄叶片的叶绿素含量和Pn,且使Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ均提高到对照水平,ETR和qP提高到接近对照水平,表明增施CaCl2可缓解亚高温对番茄叶片PSⅡ活性的影响,但对Ls和胞间CO2浓度(Ci)影响不大;增施钙抑制剂(EGTA、LaCl3)进一步加重了亚高温胁迫对番茄叶片PSⅡ的伤害。昼间亚高温降低番茄叶片光合速率与气孔因素无关,可能主要是通过伤害PSⅡ所导致的PSⅡ活性下降所致;而增施CaCl2可以缓解亚高温对PSⅡ的伤害,维持PSⅡ较高的活性,从而缓解亚高温对番茄净光合速率的影响。

模拟酸雨对龙眼叶片PSⅡ反应中心和自由基代谢的影响

酸雨对植物光合机构的伤害机理一直是生态学研究的热点之一,为了探讨叶面酸化导致的PSⅡ反应中心损伤和光合机构自由基累积之间的内在联系,以1年生龙眼(Dimocarpus longana Lour.)实生小苗为研究对象,采用盆栽试验,研究了模拟酸雨胁迫对龙眼叶片叶绿素荧光参数和自由基代谢的影响。结果表明:酸雨胁迫改变了龙眼叶片的快速叶绿素荧光诱导动力学曲线形状,伤害PSⅡ反应中心;pH2.5酸雨胁迫5d后最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心活性(1/FO-1/FM)、反应中心含量(RC/CSO)急剧下降;有活性反应中心的关闭程度(VJ)、失活反应中心的比例(Non-QA和Non-QB)显著增加,QA迅速还原;放氧复合体(OEC)被破坏;PSⅡ受体侧电子传递体数(Sm)、电子转化效率(ψO)和电子传递速率(φEo)明显降低,叶面酸化导致光系统线性电子传递受损。pH2.5酸雨胁迫5d后叶片超氧阴离子自由基(O.2-)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著增加;抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)转化为氧化型,还原型减少;超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性下降,叶绿体内自由基不能被及时清除,过多的自由基损伤光合器官,导致龙眼叶片PSⅡ受伤害。模拟酸雨胁迫伤害龙眼叶片PSⅡ反应中心供体侧和受体侧的电子传递体,造成同化力不足,清除自由基能力下降,导致叶绿体自由基累积,光合机构受到伤害。

Na_2CO_3胁迫下星星草幼苗叶片电解质外渗率与PSⅡ光能耗散的关系

用荧光动力学的方法探讨Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片电解质外渗率与PSⅡ光能耗散的关系。结果表明,随着星星草幼苗叶片电解质外渗率的增大,PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在光化学效率(Fv/Fo)呈逐渐减小的趋势。同时,当电解质外渗率小于0.2时,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)、光化学速率(PR)、捕光色素的光能被用于热耗散的相对份额(HD)、热耗散速率(HDR)都随着电解质外渗率的增大而增大;而当电解质外渗率超过0.2时,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)、光化学速率(PR)却随着电解质外渗率的增大而减小。另一方面,电解质外渗率在小于0.15时,非光化学淬灭系数(qNP)一直在增加,但是当电解质外渗率超过0.15时,qNP却减少。本试验结果说明当电解质外渗率在一定范围内,星星草通过增加热耗散以及增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额(HD)和热耗散速率(HDR)来改善PSⅡ的功能,由此引起的活性氧增加则由体内较高的保护酶来清除,若超过了一定阈值则抑制了PSⅡ的功能,或者说PSⅡ系统可能遭受了不可逆损伤。

高温胁迫下转甜椒正义甘油-3-磷酸酰基转移酶基因(GPAT)烟草缓解PSⅡ光抑制

【目的】探讨类囊体膜脂组成与高温光抑制的关系。【方法】以转甜椒正义甘油-3-磷酸酰基转移酶基因(GPAT)的烟草植株为试验材料,测定了类囊体膜脂组成,高温胁迫后的光合参数和叶绿素荧光参数。【结果】转基因烟草植株类囊体膜的单半乳糖甘油二脂(MGDG),双半乳糖甘油二脂(DGDG),硫代异鼠李糖甘油二脂(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)的饱和程度均上升,其中MGDG饱和程度增加了16.2%,上升幅度最为显著。随胁迫温度的升高,转基因烟草植株与野生型植株Fv/Fm,ΦPSⅡ和Pn逐渐下降,但转基因植株下降幅度小于野生型,48℃时差异最为显著。【结论】转基因烟草植株类囊体膜脂脂肪酸饱和度增加,提高了PSⅡ热稳定性,缓解了PSⅡ光抑制。

越冬期广玉兰阳生叶和阴生叶PSⅡ功能及捕光色素分子内禀特性的比较研究

捕光色素分子的内禀特性不仅决定了光能的吸收与传递,也将影响到激发能向光化学反应、热耗散和叶绿素荧光的分配。本文采用叶绿素荧光技术和光合电子流对光响应机理模型,研究了越冬期广玉兰(Magnolia grandiflora)阳生叶和阴生叶两种不同光环境下叶片PSⅡ功能及其捕光色素分子内禀特性的差异,以探索广玉兰越冬的光保护策略。结果表明:越冬期低温导致叶片轻微光抑制的发生,全光照加剧了阳生叶光抑制程度,而弱光环境有利于阴生叶光抑制的恢复。阳生叶可通过降低叶绿素含量和捕光色素分子数量以减少对光能的吸收,并且具有较强的光化学和热耗散能力以保护光合机构免受低温强光伤害。而阴生叶虽然其光化学反应能力相对较弱,但具有较强的热耗散能力,可有效地保护其免受短时曝露在强光下的伤害。

不同叶龄杂交酸模叶片光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应

通过气体交换和叶绿素荧光分析方法研究了杂交酸模(Rumex K-1)幼叶、功能叶和衰老叶的光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应特征。结果表明,老叶的光合作用对盐胁迫最为敏感,幼叶次之,功能叶对盐胁迫的抗性最强。对照植株幼叶、功能叶和老叶的光合诱导速率相差不大,幼叶和功能叶光合诱导后期受气孔限制的影响。盐胁迫后幼叶和功能叶的光合诱导推迟,出现了一个新的光合适应阶段;老叶仍有部分电子传递功能,但已丧失碳同化能力。盐胁迫后气孔导度不再是叶片光合碳同化诱导过程的限制因素,不同叶龄叶片PSⅡ光化学效率启动所需时间远远小于光合速率启动所需时间,盐胁迫对叶片的PSⅡ光化学效率诱导过程几乎没有影响。

PSⅡ抑制型除草剂Atrazine诱导白菜幼苗叶绿体蛋白质组的变化

为了分析除草剂的作用机理,用PSⅡ抑制型除草剂阿特拉津处理白菜幼苗,用2-DE技术和生物质谱方法分析叶绿体蛋白质组的变化,结果表明,23种叶绿体蛋白质斑点表现出明显且可重复的改变,其中4个下调,5个上调,14个表现出质的变化;在被处理植株中10个蛋白质斑点是新合成的;14个蛋白质斑点中的4个在高浓度(10mgL-1)Atrazine处理后消失了,但在低浓度(0.01、0.1和1mgL-1)Atrazine处理下没有变化。对14个发生了质变的蛋白质斑点进行了MALDI-TOFMS分析,其中7个分别被鉴定是糖基转移酶-Ⅰ、异戊二烯合成酶、一个经推测的蛋白质、脯氨酸脱氢酶、推测的6-果糖磷酸激酶异构酶Ⅱ、钙转运ATP酶和尿素酶K。同时也分析了阿特拉津处理对白菜幼苗叶绿素含量和可溶性蛋白质含量的影响,结果表明,经阿特拉津处理后叶绿素a含量下降,叶绿素b含量有上升趋势,但不显著。可溶性蛋白质含量随阿特拉津浓度的增加呈上升趋势。

盐胁迫下桑树叶片D1蛋白周转和叶黄素循环对PSⅡ的影响

采用抑制剂法研究盐胁迫下D1蛋白周转和叶黄素循环对桑树叶片PSⅡ功能的影响。结果表明:桑树叶片在100mmol·L-1NaCl胁迫下保持较高的PSⅡ反应中心的活性,具有完善的光破坏防御机制。通过硫酸链霉素(SM)抑制D1蛋白的周转和二硫苏糖醇(DTT)抑制叶黄素循环,损伤盐胁迫下桑树叶片的PSⅡ反应中心,加剧盐胁迫对桑树叶片PSⅡ反应中心的伤害,说明D1蛋白周转和叶黄素循环在保护盐胁迫下桑树叶片PSⅡ功能中发挥重要的作用,并且D1蛋白周转的保护作用大于叶黄素循环。DTT抑制盐胁迫下桑树叶片的叶黄素循环,却将PSⅡ反应中心吸收的光能大部分以无效的荧光和热能形式耗散,减缓过剩激发能对PSⅡ反应中心的伤害程度。SM处理可抑制D1蛋白周转,减弱盐胁迫下桑树叶片以叶黄素循环为主的耗散非辐射能量的能力,降低过剩激发能的热耗散程度,导致叶片中的过剩光能(1-qP)/NPQ成倍积累,造成PSⅡ反应中心大量失活。因此,SM不但可抑制D1蛋白的周转,还可增强QB的还原程度,降低电子传递链上的电子传递,PQ库容量降低,减弱依赖PQ在类囊体膜两侧建立质子梯度(△pH)的能力,从而限制依赖于△pH的叶黄素循环。因此,盐胁迫下抑制D1蛋白的周转不但降低吸收光能后用于电子传递的比例,而且会破坏叶黄素循环耗散过剩的光能,这也是D1蛋白周转对PSⅡ的保护作用大于叶黄素循环的原因之一。

青花菜叶片PSⅡ光化学效率和光合对强光高温的响应

利用光合气体交换和叶绿素荧光测定技术,研究了青花菜叶片PSⅡ光化学效率和光合对强光高温的响应.夏日晴天下青花菜叶片的F_v/F_m,F′_v/F′_m,ΦPSⅡ和qP均降低,F_0升高;12:00～14:00,F_v/F_m,F′_v/F′_m,ΦPSⅡ和qP均降至最低,F_0升至最高;14:00后,随着光强减弱,F_v/F_m,F′_v/F′_m,ΦPSⅡ和qP逐渐升高,F_0逐渐降低;19:00后基本恢复,表明强光高温下PSⅡ反应中心可逆失活是青花菜叶片的一种重要的光破坏防御机制.PSⅡ用于光化学反应的能量随光照强度增强和叶温升高而下降;用于天线非辐射耗散的能量在8:00～10:00增高,此后基本稳定;失活的PSⅡ反应中心所耗散的过剩光能随光强增强和叶温升高大幅度增高,14:00后随光强减弱大幅度下降,进一步表明PSⅡ反应中心可逆失活在青花菜光破坏防御中具有重要作用.青花菜叶片净光合速率和蒸腾速率日变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在12:00和14:00.胞间CO_2浓度12:00前逐渐减小,此后基本稳定.气孔导度全天呈下降趋势.

外源水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响

以黄瓜品种‘中农203号’幼苗为试材,采用水培法研究了根际施用0.05、0.10和0.50 mmol/L水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响,以探讨水杨酸对光合作用的调节机制。结果显示:黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、荧光参数和光能分配对水杨酸的响应存在明显的浓度依赖性。0.05和0.10 mmol/L水杨酸处理提高了叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP),降低了非光化学猝灭系数(NPQ),使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,并以0.10 mmol/L水杨酸施用效果最明显,差异达极显著水平(P<0.01);而0.50 mmol/L水杨酸处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。研究表明,水杨酸对黄瓜叶片光合的正负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。

臭氧胁迫对冬小麦光响应能力及PSⅡ光能吸收与利用的影响

为准确评价O3胁迫对冬小麦光响应能力和PSⅡ光能吸收、分配与利用的影响,通过OTC设置了活性碳过滤空气(CF,4—28 nL/L)、不通风(5H,15—68 nL/L)、环境空气(NF,7—78 nL/L)、100nL/L O3(CF100,96—108 nL/L)和150nL/L O3(CF150,145—160nL/L)等5种O3熏蒸处理,用IMAGING-PAM测量了冬小麦(丰抗13)扬花期的Fo、Fm及自然光下的快速光曲线。结果表明,O3胁迫显著降低了冬小麦PSⅡ的最大量子效率(Fv/Fm)、最大光合速率(Pm)、半饱和光强(Pm/α)、吸光系数(IA)、调节性热耗散的量子产额(Y(NPQ))和非光化学淬灭系数(NPQ),显著提高了冬小麦的初始光能利用效率(α)、非调节性热耗散的量子产额(Y(NO))和PSⅡ吸收光能的日累计损失(Daily∑Y(NO)+Daily∑Y(NPQ));CF处理显著提高了冬小麦的Pm、α、Y(NPQ)、NPQ及PSⅡ日累计利用的光能(Daily∑Y(Ⅱ));当其余4组的Y(NPQ)和NPQ趋于饱和时,NF仍在以较快的速率上升。O3胁迫显著降低了冬小麦吸收、利用光能的能力和光保护能力,改变了PSⅡ吸收光能的分配结构,提高了冬小麦对光强变化的敏感性,加剧了光抑制,致使冬小麦受到O3和过剩光能的双重伤害;CF处理下冬小麦的光合能力和光保护能力显著提高,但对强光的潜在耐受能力低于NF;固城的空气质量已对冬小麦造成一定影响,极可能导致产量损失。

高丹草叶片PSⅡ光化学活性的抗旱优势

本试验利用快速叶绿素荧光诱导动力学分析技术研究了高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)和苏丹草(S.sudanense)叶片PSⅡ光化学活性对干旱的响应。结果表明,随着干旱的加剧,高丹草和苏丹草幼苗叶片PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和效能指数(PIABS)明显降低,特别是PIABS的降低幅度明显大于Fv/Fm,即干旱下两种牧草幼苗叶片的PSⅡ光化学活性降低,但不同干旱程度下高丹草幼苗叶片的PSⅡ光化学活性明显高于苏丹草。分析原因可以发现:干旱下高丹草幼苗叶片OJIP曲线上0.15和0.3 ms时(L点和K点)的相对可变荧光VL和VK增加幅度明显小于苏丹草,即干旱条件下对高丹草幼苗叶片PSⅡ电子供体侧放氧复合体OCE活性和类囊体聚合状态的影响明显小于苏丹草,这对于电子传递链上的电子供应及电子传递的稳定性起到了重要的作用。另外,干旱下两种牧草幼苗叶片OJIP曲线上2和30 ms时(J点和I点)的相对可变荧光VJ和VI明显增加,即干旱导致PSⅡ光化学活性降低还与PSⅡ电子受体侧电子由QA向QB传递受阻以及PQ库接受电子能力的降低有关。但干旱下高丹草和苏丹草幼苗叶片仅VJ差异明显,而VI却无明显差异,这说明干旱下高丹草幼苗叶片电子传递体QB接受电子的能力明显高于苏丹草,从而使干旱下高丹草幼苗叶片PSⅡ受体侧电子传递能力高于苏丹草。