基于栽培和株型育种提高水稻光合作用效率的实践研究

光合作用是植物生理活动中的基本过程,通过吸收阳光能量和二氧化碳,植物能够合成有机物质并释放氧气。光合作用不仅是植物生长发育的基础,还直接影响作物的产量和品质,在现代农业中,通过优化作物光合效率已经成为提高产量、改善品质的重要途径之一。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是许多国家的主要粮食来源。通过科学的栽培管理和株型育种,能够提升光合效率,有效提高水稻产量,为农业生产的可持续发展提供支持。

三亚造礁石珊瑚虫黄藻光合作用效率的日周期及其调控因素

珊瑚与虫黄藻的共生是珊瑚礁生态系统最基本的生态特征,虫黄藻光合作用效率直接决定着珊瑚的健康状况。本研究对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上5种典型珊瑚(澄黄滨珊瑚Porites lutea、丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis、标准蜂巢珊瑚Favia speciosa、多弯角蜂巢珊瑚Goniastrea favulus和伞房鹿角珊瑚Acropora corymbosa)共生藻的实际光量子产量ΦPSⅡ进行了连续5日的现场监测,并同时监测了该海域的7种环境参数(温度、盐度、溶解氧、pH、海水中二氧化碳分压pCO2、辐射和潮位),旨在探索鹿回头海域珊瑚共生虫黄藻光合作用的日变化规律及其调控因素。结果表明,珊瑚共生虫黄藻光合作用效率和各环境参数都存在明显的日变化,但共生藻光合作用效率主要受光合有效辐射强度(photosynthetic active radiation,PAR)所调控,其次是温度和潮位变化。澄黄滨珊瑚的共生藻光合作用最易受到环境因素的影响。

“提高光合作用效率”一节的教学设计

本文介绍了“提高光合作用效率”一节探究性学习活动的基本过程及教学设计思路,分析了其中培养学生生物科学素养的切入点。

外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化能力以及光合作用效率的影响

紫花苜蓿为多年生豆科优良牧草,土壤盐碱化是其产量的重要限制因素。该研究以‘中苜1号’紫花苜蓿为材料,在盐胁迫浓度和褪黑素浓度筛选试验基础上,设置盐(150 mmol/L NaCl)和褪黑素(30、50、80μmol/L)单独及复合处理,采用水培根灌褪黑素的方法,探究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗生长特性、膜透性、渗透调节、抗氧化物酶以及光合作用指标的影响。结果表明:(1)紫花苜蓿幼苗生长受到盐胁迫的显著抑制,而在单独褪黑素处理下无显著变化;各浓度褪黑素处理均可有效缓解盐胁迫对紫花苜蓿生长造成的伤害,并以150 mmol/L NaCl+80μmol/L褪黑素处理(NaCl+MT2)效果最佳,其幼苗根长、根鲜重和根干重分别比盐胁迫处理显著增加了34.52%、41.93%和19.61%。(2)盐胁迫显著增加了紫花苜蓿幼苗细胞膜系统的透性和膜脂过氧化程度,NaCl+MT2处理幼苗叶片的相对电导率和MDA含量分别比盐胁迫处理显著降低了27.18%和30.24%,同时使幼苗叶片的相对含水量显著提高,脯氨酸含量却显著降低,表明外源褪黑素有效缓解了盐胁迫下细胞失水危害和细胞膜损伤的程度。(3)NaCl+MT2处理幼苗叶片的POD和SOD活性分别比盐胁迫处理显著提高31.45%和41.41%,其CAT活性却无显著变化,表明外源褪黑素可显著增强紫花苜蓿幼苗叶片POD、SOD活性,提高其活性氧的清除能力,减轻盐胁迫诱导的过氧化伤害。(4)盐胁迫显著抑制了紫花苜蓿幼苗光合作用效率,而NaCl+MT2处理幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较盐胁迫处理分别显著增加了30.27%、45.1%、42.15%。研究发现,盐胁迫致使紫花苜蓿幼苗叶片的活性氧积累显著增加,抗氧化物酶活性显著降低,显著降低了其光合作用效率,外源褪黑素通过提高紫花苜蓿的抗氧化能力和光合作用效率来促进幼苗生长,从而增强了紫花苜蓿的耐盐性。

提高水稻抽穗后光合作用效率的方法

在水稻生产中，大多数农户为了提高水稻产量。往往只着眼于早中期田间水稻生长是否繁茂，很少顾及抽穗后期的生长发育状况。当农户发现田间距株间没有封行时，就往田里增施化学肥料，结果造成前期群体生长量过大，影响后期光合效率，产量反而不高。因此，在生产的中后期采取技术措施，尽可能提高抽穗后光合作用效率，对增产起着重要的促进作用。

提高人工光合作用效率的新催化剂 改进二氧化碳转化为燃料的能效

美国伊利诺伊大学的科学家研制出了一种新的离子液体催化剂，可大大改进人工光合作用进行的效率，更高效更节能地将CO2转变为燃料。相关研究发表在最近出版的《科学》杂志上。

中科院微生物所提高光合作用效率研究取得新进展

据科学网2016年9月8日报道，中科院微生物所李寅研究组针对光反应产生的ATP不能满足暗反应固碳能量需求这一问题，根据光反应中ATP是与NADPH偶联产生的基本原理，从细胞全局出发，把光合作用的光反应和暗反应作为有机整体，以连接光合作用光反应和暗反应的NADPH为切入点，提出了一个导入NADPH消耗模块，从而打破细胞固有的NADPH平衡，通过光反应与暗反应的有效耦联，来增强光反应的内在驱动力，进而提高光合作用效率的新策略，并在经过改造的蓝藻上获得了良好的实验结果。

福建农林大学发现“隐花色素”光反应原理有助提高光合作用效率和控制农林作物花期

据2016年10月21日《光明日报》报道，美国《科学》杂志在线发表了福建农林大学林辰涛团队的研究论文《拟南芥蓝光受体蛋白——隐花色素的光激活与失活机制》，首次解析了植物蓝光受体蛋白（隐花色素）原初光反应的原理。

提高水稻抽穗后光合作用效率的技术

在水稻生产中大多数农户,为了提高水稻产量,往往只着眼于早中期田间水稻生长是否繁茂,很少顾及抽穗后期的生长发育状况。有许多农户发现田间秧株间没有封行,就因为没有长好,多次往田里增施化学肥料,结果造成前期群体生长量过大,影响后期光合作用效率,产量反而不高。在生产的中后期采取技术措施,尽可能提高抽穗后光合作用效率,对高产起着决定性的作用。

新技术可提高光合作用效率并增产

一个来自美国伊利诺伊大学、劳伦斯伯克利国家实验室的科研团队在近日出版的《科学》杂志上刊文称，他们的一项最新研究表明，通过改造植物中的相关基因，可以提高植物光合作用效率，增加植物的捕光能力和生物质生成，从而增加植物产量。

新基因技术可提高作物光合作用效率

美国一项研究提出，通过改造植物中的相关基因，可以使植物更有效进行光合作用，从而提高作物产量。但如果植物接受过多光照，可能对进行光合作用的相关细胞器造成损害，因此植物需要利用一种名为“非光化学淬灭”的机制来保护自身。研究人员以烟草为研究对象，经过基因改造其产量可以提高14%~20%。

提高光合作用效率专题

在高中生物教材（选修本）中，就有专门的一节“提高农作物光合作用效率”，在这里，笔者再出同一个专题，是否多此一举？答案是：不是。因为在本专题里，笔者将结合生活实际和最近几年高考命题趋向，从另一个角度更加深入详细地阐述如何来提高光合作用效率。光合作用概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

竞争生物燃料 新催化剂可提高人工光合作用效率

据美国每日科学网站报道，美国科学家研制出一种新的液体离子催化剂，大大改进了人工光合作用进行的效率，能更高效更节能地将二氧化碳转变为燃料。相关研究发表在《科学》杂志上。

利用转录组分析揭示植物光合作用效率的分子机制

选取高效光合作用植物和对照组,在控制条件下进行培养,利用高通量转录组测序技术对其进行深度分析。通过RNA提取、质控与差异基因筛选,结合光合效率测定,深入探讨光合作用相关基因的表达和功能。结果表明,与对照组相比,高效光合作用植物中关键光合作用基因显著上调,涉及光反应和碳固定的代谢通路。构建了这些基因的功能富集网络,揭示了其与光合效率间的密切关联。试验发现的关键基因及其调控网络为强化植物光合作用提供了新思路,展示了转录组分析在提高光合作用效率中的潜力,为未来通过基因调控或育种策略提升植物生产力奠定了基础。

光合作用对植物生长发育的影响与机制分析

光合作用是植物生长发育不可或缺的生理过程。本研究深入探讨了光合作用对植物生长速度、体积及产量的影响,并通过实验验证其积极影响。实验表明,光照强度和时间的增加显著促进了植物的生长和产量提升。同时,研究了植物对光照强度、时间和光谱的响应机制,揭示了光分布、光周期和光质在调控植物生长速度和产量中的关键作用。这三者协同作用,共同影响植物的光合作用效率,为优化植物生长条件和提高产量提供了重要理论依据。这些研究成果为提高植物的光合作用效率及其生长速度和产量提供了新的理论依据和实践方法。特别是对于人工环境下植物的定量调控生长、模拟各种光环境下的植物生长情况具有重要指导价值。同时,本研究对光合作用效率的提升以及光照条件对植物光合作用的影响的研究,也为应用生物技术进行光合作用改良加深了理解。

光能利用率与光合作用效率例析

光能利用率一般是指单位土地面积上，植物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量与这块土地所接受的太阳能之比。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。农作物的光合作用效率与CO2浓度、光照强度、温度、矿质元素等有密切关系；光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期、植株株型、CO2浓度、光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系。

裙带菜配子体和幼孢子体的光合作用特性

裙带菜(Undariapinnatifida)幼孢子体光合作用效率和能力明显超过配子体,在17℃时,幼孢子体的饱和光强和最大净光合放氧速率分别为61.90μmol/(m2·s)和139.98μmol/(mg·h),而雌配子体分别为46.75μmol/(m2·s)和71.16μmol/(mg·h);幼孢子体所含光合色素的含量明显高于配子体;此外,配子体77K荧光发射光谱的长波荧光发射峰在741nm处,而幼孢子体在705nm处。