光呼吸与硝酸还原关系研究——光呼吸抑制剂与代谢物对黄化小麦硝酸还原酶光诱导的影响

用黄化小麦为材料研究了多种光呼吸抑制剂与光呼吸代谢物对硝酸还原酶光诱导及叶片亚硝酸盐含量的影响。结果表明,光呼吸抑制剂NaHSO3、INH、HPMS与光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸对硝酸还原酶光诱导有显著的抑制作用,而乙醇酸和乙醛酸处理可以提高叶片的亚硝酸盐含量,说明光呼吸与氮代谢有密切的关系,光呼吸的正常进行有利于硝态氮的还原。乙醇酸和乙醛酸对硝酸还原酶的抑制可能与亚硝酸盐在叶片中的积累有关。

植物光呼吸及其支路建立的研究进展

植物光呼吸是生物圈中重要的碳代谢途径之一。它以RuBP羧化/加氧酶(Rubisco)的催化加氧反应为起点,在叶绿体中将O2和RuBP转化为2-磷酸乙醇酸(2PG);经光呼吸代谢,一部分碳在线粒体中以CO2的形式释放,造成植物已固定碳的丢失,其余碳骨架则被重新合成3-磷酸甘油酸(3PGA)而进入卡尔文循环。植物光呼吸突变体无法在正常大气中生存,植物通过光呼吸可清除其中间代谢产物的毒害作用,减轻光抑制造成的伤害,同时为氮代谢提供氮源和能量,并利用代谢产生的H2O2在防卫反应中起作用。本文综述了光呼吸构成组分的最新研究进展和光呼吸对植物的重要性,并介绍了一种有效提高植物生物量的方法,即将光呼吸中CO2的释放重新定位于叶绿体中来提高Rubisco的羧化效率,它对提高C3作物的产量有重要应用价值。

游戏化学习在植物生理学光呼吸课堂教学中的应用

针对学生较难理解的光合作用知识点,结合光呼吸反应历程,在植物生理学课堂教学中引入游戏化学习。结果表明,与传统教学方式相比,游戏化学习提升了学生的学习兴趣,提高了课堂的参与度,提升了学生团队的配合能力,学生能较好地进行知识迁移,促进了学生对高阶知识的建构,并较好地从多方面进行了课程思政教育,是一次较为新颖的课堂教学尝试。

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。

叶角、光呼吸和热耗散协同作用减轻大豆幼叶光抑制

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展开程度的叶片均未发生明显的光抑制 ;但将叶片平展并暴露在 12 0 0μmol/ (m2 · s)光下时幼叶发生严重的光抑制 ,伴随叶面积的增加光抑制程度减轻。强光下 ,尽管幼叶光呼吸 (Pr)的测定值较低 ,但幼叶光呼吸与总光合之比 (Pr/ Pm)较高。将叶片平展置于强光下时 ,幼叶的实际光化学效率 (ΦPSII)明显下调 ,非光化学猝灭 (NPQ)大幅增加 ;幼叶叶黄素库较大 ,光下积累较多的脱环氧化组分 ,揭示幼叶依赖叶黄素循环的热耗散增强。自然条件下测量叶片角度 ,观察到在叶片展开过程中叶柄夹角逐渐增加 ;日动态过程中幼叶的悬挂角随光强增加而明显减小 ,完全展开叶的悬挂角变化幅度很小。叶片角度的变化使实际照射到幼叶叶表的光强减少。推测较强的光呼吸。

田间小麦叶片光合作用的光抑制和光呼吸的防御作用

小麦叶片在晴天的表观量子效率(AQY)和光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)有明显的日变化,中午前后降低,表明小麦叶片在田间条件下发生了光抑制。AQY和Fv/Fm在下午光照减弱后很快恢复的事实说明,光抑制发生的主要机理可能是非辐射能量耗散的增加。中午前后光呼吸速率(P_r)的增加,既削弱了净光合,也降低了光合效率。在强光下连续抑制光呼吸3小时,会明显地降低净光合速率,加重光合作用的光抑制。这些结果说明,光呼吸在强光和高温条件下的增强。对于消耗光合午休时的过剩能量,防止发生更严重的光抑制,免除光合机构发生不可逆的破坏,具有重要的作用。

干旱胁迫下抑制光呼吸对‘赤霞珠’葡萄光抑制的影响

选用葡萄(Vitis vinifera L.)品种‘赤霞珠’(cabemet Sauvignon)的2年生盆栽苗,进行不同程度的干旱处理20 d及随后连续3 d的光呼吸抑制剂异烟肼(INH)处理后,测定其PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)及净光合速率(Pn),并计算其总光合电子传递(JT)、羧化电子传递(Jc)、加氧电子传递(Jo)及光呼吸速率(Pr),发现赤霞珠葡萄在干旱胁迫下能够有效调动其光保护机制以避免严重光抑制的发生,而INH抑制光呼吸后,光抑制程度则明显加重,从而证明干旱胁迫下光呼吸对赤霞珠葡萄的光保护机制起重要作用。

强光下姜叶片的光呼吸及叶黄素循环

姜叶片晴天中午的表观量子效率 (AQY)和PSⅡ光化学活性 (Fv/Fm)显著降低 ,表明有明显的光抑制现象 ,而干旱、高温、强光等逆境条件可显著加重光抑制程度。土壤水分胁迫使光呼吸速率(Pr)降低 ,峰值提前 ,Pr/Pn升高 ;同时使叶黄素循环库增大 ,(A +Z) /(V +A +Z)上升 。

植物光呼吸途径及其支路研究进展

[目的]光呼吸是植物重要的代谢途径之一,该过程要消耗大量能量从而降低光合效率,这种效果在C3植物中比C4植物中更明显。抑制光呼吸成为C3植物高光合效率的研究方向之一,为了解光呼吸研究现状。[方法]采用文献综述法对国内外光呼吸研究最新报道进行跟踪。[结果]对光呼吸途径的代谢机制、光呼吸重要生理功能及光呼吸支路最新研究进展做了综述。[结论]一种光呼吸支路的建立对C3植物光合效率提高及产量提高起到较好效果。

叶黄素循环和光呼吸对生姜光抑制破坏的防御作用

田间生姜的光呼吸速率（Ｐｒ） 随光强的增加而升高，随季节和生长期的进展而降低，其日变化进程基本与ＰＦＤ 同步，峰值一般出现在１０ ：００ ～１２：００ ；遮荫可明显降低Ｐｒ。用Ｐｒ 抑制剂抑制Ｐｒ 后光抑制加重，光化学效率和光合速率降低。叶黄素循环的关键组分—玉米黄质（Ｚ） 及叶黄素循环库（Ａ＋ Ｚ＋ Ｖ） 的含量随光强的增加而增加，也随季节而变化，其含量是１４／８ ＞ ２９／９ ＞ １／７，日变化与ＰＦＤ 的日变化相呼应，峰值一般出现在１２：００ 前后；遮荫可明显降低中午前后的Ａ＋ Ｚ＋ Ｖ 及Ａ＋ Ｚ的含量，说明Ｐｒ 和叶黄素循环的关键组分在午间强光下升高，可排散叶片吸收的过多能量。

厚皮甜瓜苗期叶片光合、光呼吸及暗呼吸速率的变化

【目的】探讨厚皮甜瓜苗期叶片光合作用、光呼吸及暗呼吸受环境条件影响的变化规律。【方法】在田间不同天气（晴天和阴天）及室内不同温度处理下，测定厚皮甜瓜幼苗生长发育过程中不同叶片的净光合速率、光呼吸速率和暗呼吸速率，分析其变化规律及不同叶片光呼吸系数和暗呼吸系数。【结果】阴天厚皮甜瓜幼苗叶片净光合速率、光呼吸速率及暗呼吸速率均为单峰型曲线，在10：00～12：00时达到峰值；晴天则表现为双峰型曲线，不同叶片以上3个指标最高峰值出现时间不同。在出苗后的前12d，子叶净光合速率大于第一片真叶，之后第一片真叶净光合速率大于子叶。温度对厚皮甜瓜幼苗叶片净光合速率的影响为正弦函数曲线。温度小于6．5℃或大于46℃时对净光合速率影响系数均为0，在28℃时对净光合速率影响系数达到最大。在25℃时厚皮甜瓜叶片白天的光呼吸系数和暗呼吸系数分别为0．17和0．21。【结论】甜瓜幼苗叶片净光合速率、光呼吸速率及暗呼吸速率随着叶龄、叶片类型及环境条件的变化而变化，子叶和真叶的变化规律存在差异。

C_3植物光呼吸及其生理功能

概述了影响光呼吸的因素、光呼吸调控的研究概况,以及光呼吸的生理功能,包括光保护、在氨代谢及谷胱甘肽合成中的作用,并提出了下一步需要解决的问题.

光呼吸途径及其功能

光呼吸是C3 植物体内重要的代谢过程 ,是光合作用研究的热点之一。本文阐述了光呼吸的正常代谢途径及乙醛酸代谢的交替途径 ,交替途径的功能 ,及途径中关键酶的生物学特性。就光呼吸在减轻逆境伤害、减缓叶绿素的降解、驱动卡尔文循环、参与三羧酸循环、氮素代谢。

光胁迫对沙冬青叶绿素荧光特征和光呼吸的影响

使用LI-6400测定乌兰布和沙漠东北缘的沙冬青在不同光合有效辐射下的叶绿素荧光特征和光呼吸变化,进而研究其光破坏防御特征的变化。结果表明,PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)可作为衡量沙冬青光胁迫程度大小指标,有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)、总光合速率(Pt)、非光化学猝灭(qN)、光呼吸速率(Rp)和Rp/Pt等指标的光进程曲线临界点值和临界点光强度与Fv/Fm的关系都具有明显的规律性。随着Fv/Fm降低,光胁迫程度增加,导致沙冬青光胁迫的最小光合有效辐射降低。可见,沙冬青光破坏防御的一种策略是在胁迫程度较小时通过提高热耗散和光呼吸相对比值(Rp/Pt)来消耗过剩能量,而在胁迫程度较大时可通过增加抑制热耗散和光呼吸的光合有效辐射实现对过剩光能的消耗。

光呼吸研究进展

光呼吸是指植物绿色组织依赖光能吸收O_(2)并释放CO_(2)的过程,它被认为是一个浪费能量的过程。正常生长的C_(3)植物光呼吸可损耗光合产物的25%~30%,在干旱、高温、高光等逆境胁迫下,该损耗可高达50%,因此,显著提高C_(3)植物的生产力可通过减少光呼吸通量来实现。尽管光呼吸对植物生产力的负面影响明显,但它对植物一些必要生理活动可能起着重要作用,其中包括参与光保护、H_(2)O_(2)信号发生、氮代谢、光氧化和抗逆反应等。该文对光呼吸的改造优化需要把握好平衡点与适配度。基于Rubisco改造、CO_(2)浓缩机制(CCM)和光呼吸支路创建的光呼吸改造研究进展进行了综述。通过了解调控光呼吸提高植物光能转化效率方面的最新进展,可望为光呼吸代谢的分子调控及改良研究提供指导。

小麦旗叶光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

为给C3作物光呼吸等光合参数以及光响应模型和CO2响应模型的研究提供参考,定量研究了小麦花期旗叶光呼吸速率对光强和CO2浓度的响应。结果表明,在21%和2%O2下小麦旗叶光饱和点分别为1 960.629和2 030.120μmol·m-2·s-1。在较弱光强(小于800μmol·m-2·s-1)下,小麦的总光呼吸速率(Rpt)与表观光呼吸(Rpa)均随着光强的升高而增大;当光强大于800μmol·m-2·s-1时,Rpt和Rpa趋于稳定;整体上,不同光强下Rpt与Rpa之间差异较小(P>0.05),这主要是由于在380μmol·mol-1 CO2下,光呼吸的CO2回收利用率较低。饱和光强下,Rpa随着CO2浓度的增加呈先上升后下降的趋势,Rpa最大值(Rpmax)所对应的外界CO2浓度为600μmol·mol-1,而Rpt则随着CO2浓度的升高而降低;在低浓度CO2(小于380μmol·mol-1)条件下,Rpt与Rpa之间差异显著(P<0.05)。Rpt与羧化速率的比值(Rpt/Vc)随着胞间CO2浓度的升高而呈下降的趋势,而不同光强下Rpt/Vc相对稳定,整体上未达到显著水平(P>0.05)。

植物光呼吸分子机制研究进展

光呼吸是植物的绿色细胞在光照下吸收O2释放CO2的反应,光呼吸强弱是影响C3和C4植物光合效率高低的重要因素。对光呼吸的分子机理研究是光合作用研究的热点之一。本文就光呼吸的代谢途径、光呼吸基因表达调控及光呼吸突变体的筛选等方面的研究进展进行了阐述,对光呼吸的生物学功能进行了探讨,并对光呼吸领域的发展进行了展望。

光呼吸和谷氨酰胺合成酶抑制剂对水稻冠层NH3挥发的影响

在营养液培养条件下,对两个不同氮效率基因型水稻品种扬稻6号和武育粳3号采用光呼吸抑制剂异烟肼(INH)和谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂蛋氨酸亚砜亚胺(MSO)处理,研究其对水稻光合速率、光呼吸速率、GS酶活性及冠层的NH3挥发速率的影响。结果发现:(1)MSO导致剑叶光合速率下降,光呼吸速率升高;INH导致光呼吸速率显著下降,同时一定程度上引起光合速率降低。(2)MSO处理显著降低了GS酶活性,相应地引起NH3挥发速率增加;INH在一定程度上导致NH3挥发速率降低。(3)扬稻6号NH3挥发速率比武育粳3号低的生理原因是光呼吸速率较低和GS酶活性较高。

CO_2施肥对桃树暗呼吸和光呼吸的影响

以3年生油桃为试材在水暖玻璃温室中进行CO2施肥研究,结果表明:在温室普通空气条件下,CO2施肥对桃树暗呼吸与光呼吸的影响不大;在相应处理CO2浓度条件下暗呼吸速率变化不明显,而光呼吸速率明显下降。在温室普通空气条件与相应处理CO2浓度条件下,桃树暗呼吸速率/光合速率(Re/Pn)值与光呼吸速率/光合速率(Phr/Pn)值均明显下降,这在一定程度上解释了表观光合速率的相对上升,CO2施肥对桃树的生长发育有着明显的正效应。

不同光强下氮素形态对番茄谷氨酰胺合成酶和光呼吸的影响

强光(800 gμmol·m-2·s-1)下供应铵态氮的番茄植株与供应硝态氮的相比,其生长受到显著抑制,谷氨酰胺合成酶(GS) 活性和光呼吸速率显著下降,同时净光合速率(Pn)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo)值下降;而弱光(200 μmol·m-2·s-1)下供 应铵态氮与硝态氮植株之间的这些参数差异不显著。