干旱-复水对桂西北喀斯特地区青冈栎幼苗叶片光合能力、叶绿素荧光和显微结构的影响

【目的】探讨喀斯特地区适生种青冈栎幼苗对“干旱-复水”环境的适应机制,为该地区植被恢复和人工造林提供理论依据。【方法】以当年生实生苗为材料,通过盆栽控水试验研究4种土壤干旱胁迫强度[对照(-0.1 MPa)、轻度干旱(-0.5 MPa)、中度干旱(-0.9 MPa)和重度干旱(-1.5 MPa)]及复水处理对叶片水分状况、光合效率、叶绿素荧光和解剖结构参数的影响。【结果】(1)随干旱胁迫加剧,叶片相对含水率、水势、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(Gs)和胞间CO_(2)浓度(C_(i))均显著降低,而气孔限制值(L_(s))显著增加,但轻度胁迫下各光合参数以及轻中度胁迫下瞬时水分利用效率(WUE)均不受显著影响。复水后,各干旱处理叶片水分参数、P_(n)、T_(r)、Gs、C_(i)、WUE均比复水前提高,L_(s)比复水前降低;轻度胁迫复水后叶片水分和光合参数均优于对照,中度胁迫仅L_(s)未恢复,重度胁迫复水后叶片水分和光合参数均未恢复。(2)随干旱胁迫加剧,叶片初始荧光(F_(o))显著增加,最大荧光(F_(m))、最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))和潜在光化学效率(F_(v)/F_(o))均显著下降,且在轻度胁迫下均与对照显著差异。复水后,各干旱胁迫处理F_(m)、F_(v)/F_(m)和F_(v)/F_(o)比复水前提高,而F_(o)均略低于复水前,轻度胁迫复水后各叶绿素荧光参数均恢复或优于对照,中度和重度胁迫复水后F_(o)未恢复,且重度胁迫复水后F_(v)/F_(m)仅为0.75。(3)随干旱胁迫加剧,叶片厚度、上下表皮厚度、气孔密度、主脉导管直径均显著增加,叶片气孔器长度、宽度、开口面积、海绵组织厚度均显著降低,而栅栏组织厚度、栅海比和主脉厚度均表现为中度>轻度>对照>重度。复水后,各干旱胁迫处理气孔开口面积和主脉厚度比复水前显著提高;而轻度胁迫叶片结构参数也均恢复或优于对照,中度胁迫气孔开口面积仍显著低于对照,重度胁迫气孔开口未能恢复打开,主脉厚度也低于对照。【结论】青冈栎幼苗有较强耐旱性和旱后恢复能力,适合作为喀斯特地区的生态恢复树种,但在青冈栎幼苗抚育阶段应免受中度以上干旱胁迫(-0.9 MPa),以利于旱后恢复生长。

不同品种山核桃幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析

为了给不同品种山核桃高效栽培提供科学依据,开展5个山核桃品种幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的比较分析来筛选高光效品种,以2年生山核桃为研究对象,采用光合测定仪(LI-6800)及叶绿素荧光仪(MINI-PAM-Ⅱ)测定5个品种山核桃的叶片光合及叶绿素荧光特性,进行相关性分析,并利用隶属函数法对光合能力进行综合评价。相关性分析结果显示:5个山核桃品种P_(n)、C_(i)、G_(s)、T_(r)、WUE等指标均达到极显著差异;净光合速率与G_(s)、T_(r)呈极显著正相关,C_(i)与G_(s)、Y_(II)呈显著性正相关,与qP呈显著性负相关。隶属函数分析表明,供试品种的光合能力依次为:宁国山核桃2号>宁国山核桃4号>宁国山核桃3号>宁国山核桃5号>宁国山核桃1号。可见5个山核桃品种光合特性存在差异。宁国山核桃2号和3号光合能力较强,蒸腾速率较高,水分利用率低,生产中宜选择水肥条件较好的造林地;宁国山核桃4号耗散过剩光能热量的能力最强,具有较高的光保护能力,其他山核桃品种幼林期建议间作高杆玉米等适度遮阴。

嫁接方法与套袋处理对山苍子生长、光合特性及叶绿素荧光特征的影响

【目的】比较嫁接方法和套袋处理对山苍子嫁接幼苗生长、光合特性和叶绿素荧光特征的影响,筛选出最适宜的山苍子嫁接方法。【方法】以1年生山苍子实生苗为砧木、3年生山苍子穗条为接穗,分别采用嵌芽接、劈接和切接3种方法嫁接,每种嫁接方法设置套袋和不套袋2个处理,测定不同组合处理嫁接苗的成活率、生长性状指标、叶片光合特性和叶绿素荧光参数,对各指标进行多重比较,并利用模糊隶属函数法对各组合处理的嫁接苗情况进行综合评价。【结果】3种嫁接方法中,不套袋嵌芽接的嫁接成活率最高(93.75%),劈接苗和切接苗经套袋处理的成活率分别较不套袋处理提高9.03%和26.01%;整体以套袋处理成活率稍高。不同山苍子嫁接苗新枝长、新枝基径和叶片数在嫁接后120~150 d达到峰值,其中新枝长以套袋切接苗最大,新枝基径以套袋嵌芽接苗最大,叶片数以不套袋切接苗最大,分别为26.06 cm,5.69 mm和35.55片。与不套袋处理相比,套袋处理嵌芽接和劈接苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))均有所降低,切接苗叶片的P_(n)、T_(r)、G_(s)和水分利用率(WUE)均有所提高;叶片胞间CO_(2)浓度(Ci)以套袋劈接苗最高,为272.11μmol/mol。与不套袋处理相比,套袋处理嵌芽接苗叶片的实际光化学效率(YⅡ)和光化学荧光淬灭系数(qP)以及切接苗PSⅡ最大光合效率(F_(v)/F_(m))、YⅡ和非光化学荧光淬灭系数(NPQ)均有所提高,而嵌芽接苗和劈接苗叶片的F_(v)/F_(m)、NPQ以及切接苗叶片的qP均有所降低。不同组合处理山苍子嫁接苗综合评分从高到低依次为套袋嵌芽接苗>不套袋劈接苗>套袋切接苗>不套袋嵌芽接苗>不套袋切接苗>套袋劈接苗。【结论】山苍子不同组合处理中,以套袋嵌芽接苗和不套袋劈接苗各项指标的综合表现较优,其最适宜的嫁接方法为套袋嵌芽接,建议在江西地区推广应用。

葡萄叶绿素荧光参数测量方法的优化与日变化特征分析

【目的】确定葡萄叶绿素荧光参数测量最适的暗适应时间、测量光强度,分析葡萄叶绿素荧光参数日变化特征并确定最适测量时间,提出优化测量方法的建议,为进一步研究葡萄光合特性提供理论依据,以提高研究数据的准确性和可靠性。【方法】选择阳光玫瑰葡萄和巨峰葡萄叶龄为40~50 d的健康成熟叶片,利用JIP测定(JIP-test)和主成分分析(PCA)研究葡萄叶片在不同暗适应时间(5、10、15、20、25、30、35和40 min)、不同测量光强度[500、1000、1500、2000、2500、3000和3500μmol/(m^(2)·s)]和一天中不同时间点(8:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00和20:00)的快速叶绿素荧光诱导动力学(OJIP)曲线特征,分析不同测量条件对葡萄叶片叶绿素荧光参数的影响。【结果】暗适应时间和测量光强度均明显影响葡萄叶片叶绿素荧光参数,较长的暗适应时间和较高的测量光强度能获得更稳定和可靠的测量结果。OJIP曲线特征显示,在较短的暗适应时间(5~15 min)内,各暗适应时间与暗适应5 min间的特征区间(OJ相、JI相和IP相)相对可变荧光差值(ΔWOJ、ΔWJI和ΔWIP)曲线变化幅度较大,初始荧光(F_(o))、最大荧光(F_(m))和最大光化学效率(F_(v)/F_(m))等参数波动较大,当暗适应时间达30 min以上时,各参数再无显著变化(P>0.05,下同),趋于稳定。随着测量光强度的增加,F_(m)、F_(v)/F_(m)、OJIP曲线的初始斜率(M_o)和单位面积反应中心数量(RC/CSm)等参数呈上升趋势,各测量光强度与500μmol/(m^(2)·s)测量光强度间的ΔWOJ、ΔWJI和ΔWIP曲线呈正K峰、负H峰和正G峰,当光强度达3000μmol/(m^(2)·s)以上时,各参数均无显著变化。葡萄叶片的多数叶绿素荧光参数随着一天中时间点的推移而变化,光系统II(PSII)光化学效率在12:00之前较高,14:00时光化学效率下降,16:00之后PSII逐渐恢复至最佳状态。【结论】针对葡萄叶片进行OJIP曲线测定时,暗适应时间应为30 min以上,最小测量光强度为3000μmol/(m^(2)·s),测量时间宜选择在12:00之前和16:00之后,以确保结果的准确性和可靠性。

南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米叶绿素荧光特征分析

【目的】为明确南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米品种最佳种植密度以及不同密度下叶绿素荧光特征参数变化规律及其与产量形成的关系,为南疆地区复播玉米种植技术的提升提供参考依据。【方法】以自育早熟粮饲兼用玉米杂交新品种XL1822和XL1903为材料,设置高、低两种密度(9.00×10^(4)和11.25×10^(4)株/hm^(2)),研究两个玉米品种高、低密度下叶片叶绿素荧光特征参数、主要农艺性状、干物质积累及产量结构等的差异。【结果】XL1822低密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期叶片实际光量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qL)、PSⅡ反应中心活性较高;XL1903高密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期叶片Y(Ⅱ)、qL较高。XL1822低密度处理在吐丝期、灌浆期、成熟期叶片SPAD值略高于高密度。XL1903高密度处理全生育期叶片的SPAD值较高。XL1822低密度籽率产量为9250 kg/hm^(2)、干物质积累量为15590 kg/hm^(2),显著高于高密度处理。XL1903高密度籽率产量为9065 kg/hm^(2)、干物质积累量为19095 kg/hm^(2),显著高于低密度处理。【结论】较高的叶绿素荧光特征参数和SAPD值为玉米产量形成和干物质积累奠定基础。极早熟品种XL1822低密度处理、早熟玉米品种XL1903高密度处理在关键生育时期植株Y(Ⅱ)、qL、PSⅡ反应中心活性较高,因此XL1822种植密度为9×10^(4)株/hm^(2),XL1903种植密度为11.25×10^(4)株/hm^(2)时在南疆地区可获得较高产量。

呼伦贝尔草原生长季叶绿素荧光的特征及其对气象条件变化的响应

在2022年生长季内,基于轨道植被观测仪(型号NZD-G1)对呼伦贝尔草原开展了日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induce chlorophyll Fluorescence, SIF)的原位观测。相较于归一化植被指数,SIF的低频变化分量同样可以表征植物在生长季内的长势变化,而高频变化可以更清楚地监测植物内光合作用的生理过程,且其高频变化与气象条件密切相关。土壤水含量和SIF的关系是非线性的,当降水持续偏多导致土壤偏涝时,牧草的生理代谢减弱,光合作用减缓(SIF值偏低);当前期降水适量导致土壤湿润,且太阳辐射较强时,SIF值可以持续稳定在较高水平,植物光合作用旺盛,长势良好。而在生长季后期,偏凉的秋雨会显著降低植物的光合作用,且后期难以恢复。

绿色木霉对干旱胁迫玉米幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

为探究绿色木霉(Trichoderma viride)对干旱胁迫玉米幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响。以玉米品种稷秾107号为试验材料,采用室内盆栽试验法,于玉米4叶1心期绿色木霉灌根处理,共设4个处理:清水(CK)、干旱(DSCK)、正常水分条件接种绿色木霉(TK)、干旱胁迫下接种绿色木霉(DSTK),研究对幼苗地上部形态及光合特性的影响。TK与CK处理组相比,玉米幼苗的地上部株高、茎粗、叶宽、叶面积均显著增加(P<0.05),玉米幼苗的净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))、胞间CO_(2)浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)均差异显著(P<0.05)。干旱胁迫下接种绿色木霉处理(DSTK)与DSCK相比,玉米幼苗的株高、茎粗、叶宽、叶面积、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度、水分利用效率均显著提高(P<0.05);分别增加43.96%、168.91%、96.32%、168.21%、91.56%、138.46%、158.68%、141.16%、66.41%。DSTK组玉米幼苗叶片最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(q_(P))、光合电子传递速率(ETR)也显著高于DSCK组(P<0.05),而非光化学淬灭系数(NPQ)降低了22.55%(P<0.05);玉米叶片色素含量的增幅表现一致,菌液处理的幼苗总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量显著高于CK处理组(P<0.05)。相关性分析表明,玉米幼苗叶片的地上形态学指标与光合特性各参数呈显著正相关。而非光化学猝灭系数与形态学指标、叶绿素含量、气体交换参数呈显著负相关。绿色木霉能够促进玉米幼苗生长,且提高玉米幼苗的光合特性,从而提高玉米的抗旱能力。

基于红光波段日光诱导叶绿素荧光逃逸率的小麦条锈病遥感监测

小麦条锈病是影响小麦产量的主要病害之一,及时探测到病害信息对小麦条锈病的防控具有重要意义。红光波段日光诱导叶绿素荧光(red solar-induced chlorophyll fluorescence,RSIF)能够敏感反映植物光合生理状态,SIF逃逸率与冠层几何结构、叶片光学特性和植被光能利用率密切相关。为实现小麦条锈病及时准确的探测,该研究基于SIF逃逸率函数计算方式,利用野外实测数据计算不同尺度SIF(冠层尺度SIFCanopy、光系统尺度SIFPS)及其逃逸率(εCP),分析了RSIF逃逸率(RεCP)监测小麦条锈病的生理基础,探讨了条锈病胁迫下RεCP的响应特性,并将其与SIF及其衍生参数(荧光产率ФF、表观SIF产量SIFy)、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、MERIS陆地叶绿素指数(MERIS terrestrial chlorophyll index,MTCI)、简单比值植被指数(simple ratio vegetation index,SR)进行比较。结果表明:RεCP与氮平衡指数(nitrogen balance index,NBI)、叶绿素(chlorophyll,Chl)、类黄酮(flavonoid,Flav)和花青素(anthocyanin,Anth)4个生理参数的相关性均达到了极显著性水平,且优于光系统尺度RSIF和远红光波段SIF(far-red solar-induced chlorophyll fluorescence,FRSIF),与叶面积指数(leaf area index,LAI)的相关性则优于冠层尺度FRSIF,RεCP能够更好地反映病害胁迫引起的作物生理和冠层结构的变化。在冠层尺度FRSIF(FRSIFCanopy)、光系统尺度FRSIF(FRSIFPS)和RSIF(RSIFPS)、红光波段表观SIF产量(RSIFy)及其荧光产率(RФF)、NDVI、MTCI、SR等特征变量中,RεCP与病情严重度(severity level,DSL)的相关性最高。低叶绿素含量(Chl≤30)和中高叶绿素含量(Chl>30)下,RεCP对小麦条锈病胁迫的响应均最为敏感,其与DSL的相关性均优于达到极显著性水平的SIF及其衍生参数和植被指数。RεCP是小麦条锈病遥感监测的适宜因子,研究结果对提高小麦条锈病的遥感监测精度具有重要意义,同时亦对其他作物胁迫的遥感监测具有一定的参考价值。

7个杨树品种苗期叶片解剖结构和叶绿素荧光特性研究

本研究旨在筛选具有高抗逆性和强适应性的杨树优良品种。通过系统研究7个杨树品种的苗期表观生长性状、叶片解剖结构和叶绿素荧光生理特征,并采用单因素方差分析方法比较各品种间指标的差异,同时运用主成分分析法对苗期的生态适应性进行综合评价。结果表明显示,(1)各杨树品种苗期生长表现、叶绿素含量和叶绿素荧光参数之间存在显著差异,叶片解剖结构中的下层栅栏厚度、上表皮厚度及上表皮相对厚度有显著差异。其中‘湘林75’和‘巨霸杨’叶绿素含量较高,Y(Ⅱ)、ETR、qP等叶绿素荧光参数也较高,光合能力较强;‘江淮1号杨’叶片较厚,下层栅栏组织发达,抗旱性较强。(2)叶片解剖结构与叶绿素荧光参数间存在相关关系,中脉厚度与ETR、Y(Ⅱ)均显著负相关,栅栏组织、CTR与Fv/Fm显著正相关。叶绿素含量与叶绿素荧光参数间存在相关关系,但未达显著水平。(3)7个杨树品种苗期生态适应性由强到弱为‘湘林75’>‘巨霸杨’>‘湘林90’>‘湘林80’>‘江淮1号杨’>‘2025杨’>‘皖林1号杨’(CK)。

干旱胁迫条件下朱槿叶绿素荧光特性

以朱槿为试验材料,研究了干旱胁迫及复水对朱槿叶片叶绿素荧光参数的影响。结果表明:朱槿在经受25 d自然干旱胁迫后,除Fv/Fm值显著降低外,Y(Ⅱ)、qP、NPQ、ETR等值均有所上升。复水1 d后,Fv/Fm值有止降回升的趋势,Y(Ⅱ)、qP、NPQ、ETR等参数则恢复到对照水平。利用直角双曲线修正模型拟合的快速光曲线结果表明,中度干旱胁迫提高了朱槿光化学反应的启动能力,在弱光条件下具有最高的光能利用效率。当光强超过190μmol/(m^(2)·s)时,CK和复水1 d的适应能力更强,具有最大适应光强变化的能力和光合活性。研究综合认为,朱槿在干旱胁迫下具有良好的自身调节能力,具有较强的光合系统损伤修复能力,表现出极强的抗干旱胁迫能力,可在较干旱地区栽培应用。

温室栽培对软枣猕猴桃叶片形态及叶绿素荧光特性的影响

【目的】深入研究温室栽培条件下软枣猕猴桃叶片的形态与叶绿素荧光特性,探明温室与露地栽培环境下叶片光形态建成的差异。【方法】以软枣猕猴桃品种‘佳绿’和‘魁绿’的5年生植株为试材,测定温室及露地栽培条件下不同叶龄叶片的叶绿素相对含量及叶绿素荧光参数,分析这些参数在温室与露地栽培条件下的差异。【结果】温室与露地栽培软枣猕猴桃的光形态建成均处于1~40 d叶龄间,不同栽培条件下的同一品种荧光特性趋于一致;花期后,不同栽培条件下的同一品种荧光特性差异较大。温室栽培的软枣猕猴桃叶片叶面积较大,叶绿素b含量较高,趋于阴生叶特性,以吸收光能为基础的性能指数等显著低于露地栽培,对光能的吸收捕获能力较强,但热耗散较高,用于电子传递的能量低于露地栽培,叶绿素荧光参数表现出对环境的适应性变化。【结论】软枣猕猴桃叶片的光形态建成时间为展叶后1~40 d,即在花期之前完成,不同栽培环境无明显差异;温室栽培软枣猕猴桃叶片的光形态建成与露地栽培具显著差异,叶面积明显增大;温室栽培在一定程度上改变了叶片的叶绿素荧光特性,降低了光合性能。

PEG6000模拟干旱胁迫对铁皮石斛幼苗生理和叶绿素荧光特性的影响

【目的】研究聚乙二醇6000(PEG 6000)模拟干旱对铁皮石斛Dendrobium candidum生理和叶绿素荧光特性的影响,为铁皮石斛的品种选育、产业化栽培和近野生栽培等提供参考。【方法】以铁皮石斛‘晶品1号’D.candidum‘Jingpin No.1’幼苗为实验材料,通过不同质量分数PEG 6000(5%、10%、20%、30%)模拟干旱胁迫处理铁皮石斛幼苗,观察铁皮石斛幼苗茎段和叶片细胞结构,并检测铁皮石斛叶片过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、可溶性糖质量分数、可溶性蛋白质量分数、叶绿素质量分数及叶绿素荧光参数的动态变化。【结果】①高质量分数PEG 6000(20%-30%)处理后铁皮石斛茎段和叶片细胞内叶绿素质量分数减少。②PEG 6000模拟干旱胁迫处理对铁皮石斛幼苗可溶性糖和可溶性蛋白、MDA、POD和CAT有显著影响(P<0.05)。可溶性糖质量分数随着PEG 6000质量分数的增加和处理时间的延长均呈上升趋势,到第12天时达最高值;可溶性蛋白则呈下降趋势;MDA质量摩尔浓度、POD活性和CAT活性随着PEG 6000质量分数的增加呈先上升后下降的趋势,在PEG 6000为20%时达到峰值。③PEG 6000模拟干旱处理对铁皮石斛幼苗最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光合效率(α)、电子传递速度(ETR)、光化学猝灭系数(q_(P))和非化学猝灭系数(qNP)等叶绿素荧光参数有显著的影响(P<0.05)。随着PEG 6000胁迫处理时间的延长和PEG 6000质量分数的增加,α、ETR、F_(v)/F_(m)和q_(P)均呈显著下降趋势(P<0.05);而qNP则呈先上升后下降的趋势。【结论】20%PEG 6000处理12 d可用作铁皮石斛抗干旱品种的筛选,铁皮石斛幼苗可通过增加可溶性糖质量分数,减少可溶性蛋白质量分数,提高POD和CAT活性等防御酶活性抵抗和适应一定程度的干旱胁迫;铁皮石斛幼苗的最大光能转换效率降低,光合系统Ⅱ(PSⅡ)受到胁迫损伤,严重影响铁皮石斛幼苗的光合作用。同时,铁皮石斛幼苗通过启动qNP途径来消耗PSⅡ反应中心吸收的过剩光能,维持正常的光合作用。因此,可溶性糖和可溶性蛋白、POD和CAT以及叶绿体荧光参数均可作为铁皮石斛耐干旱的指标。

外源褪黑素对干旱胁迫下菊花幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

本试验以‘绚秋凝红’菊花幼苗为材料,用20%PEG溶液模拟干旱胁迫,研究叶面喷施不同浓度(50、100、150、200μmol/L)褪黑素(MT)对干旱胁迫下其生物量、根系形态及叶片叶绿素荧光参数的影响,探讨外源MT对干旱胁迫下菊花幼苗光抑制的缓解作用。结果表明,与CK相比,PEG干旱胁迫(T_(1))处理菊花幼苗的地上部、地下部生物量和总生物量分别显著降低49.1%、36.4%和46.6%;外源喷施100μmol/L MT+PEG(T_(3))处理的地上、地下部生物量和总生物量分别较PEG处理增加52.4%、26.9%和34.9%,幼苗根系活力仅次于CK,根系平均直径最大,根尖数最少。相较于CK,干旱胁迫处理均降低幼苗叶片的光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和表观电子传递速率(ETR),外源施加100μmol/L MT的T_(3)处理降低幅度最小,保持了PSⅡ反应中心较高的开放程度。综上,外源喷施100μmol/L MT可有效改善干旱胁迫下菊花幼苗叶片叶绿素荧光特性和光合性能,缓解干旱胁迫对菊花幼苗生长造成的危害。

不同铁环境对蓝莓生长及叶片叶绿素荧光特性的影响

铁(Fe)是植物必需的微量元素,参与光合作用。为探究Fe对蓝莓(Vaccinium spp.)重要生命活动的影响,以蓝莓‘莱克西’为试验材料,设置正常铁(Na-Fe-EDTA)、只有难溶铁(Fe_(2)O_(3))及缺铁(不外加任何铁元素)共3种铁环境,分析其苗木生长发育及其叶片相对叶绿素含量(SPAD值)、叶绿素含量、叶绿素荧光参数等的差异。结果表明,在难溶铁和缺铁2种胁迫环境下,蓝莓各生长指标、光合色素含量及SPAD值均显著低于正常铁环境(P<0.05),而难溶铁环境下蓝莓苗木的基生枝数量和生长量、地径、叶面积及叶片光合色素含量显著低于缺铁环境(P<0.05);正常铁环境中叶片PSⅡ实际光合效率高于难溶铁和缺铁环境,而光抑制程度显著低于这2种铁胁迫环境;难溶铁、缺铁环境中的蓝莓苗木叶片受损、叶片的光合能力减弱,其中难溶铁环境与缺铁环境相比,光系统中心转换效率更不稳定,叶片受光抑制程度最高;叶面积、单株生物量、基生枝生长量与各叶绿素荧光参数间具有显著相关性(P<0.01),且叶片光合色素含量与SPAD值间呈显著正相关(P<0.01),但各光合色素和SPAD值与各荧光参数间相关性不显著。综上所述,难溶铁环境、缺铁环境使蓝莓苗木生长发育受抑制与该环境下造成叶片叶绿素含量降低有关,胁迫环境下叶片PSⅡ反应中心光能的吸收和转换减弱,电子传递受阻,光合效率降低,为蓝莓铁素营养合理利用方式的深入挖掘提供参考依据。

外施腐胺对铅胁迫下水稻幼苗生长及叶绿素荧光的影响

为了研究叶面喷施腐胺对铅胁迫下水稻幼苗生长及叶绿素荧光的影响,探讨腐胺缓解水稻铅胁迫伤害的生理机制,采用0、0.5、1.0、1.5、2.0 mmol/L腐胺预处理水稻,对100μmol/L Pb胁迫下水稻幼苗生长指标、SPAD值、快速荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)、叶绿素荧光参数和图像进行测定。结果表明,外施腐胺能缓解铅胁迫下水稻幼苗受到的生长抑制,提高铅胁迫下水稻幼苗SPAD值、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、潜在光化学效率(F_(v)/F_(o))、性能指数(PIABS)、捕获的激子将电子传递到QA其他电子受体的概率(ψ_(o))、电子传递的量子产额(φ_(Eo))和吸收的光能被反应中心捕获的量子产额(φ_(Po)),降低初始荧光(F_(o))、最大荧光(F_(m))、K点可变荧光占J点可变荧光的比例(Wk)、OJIP荧光诱导曲线初始斜率(Mo)、J点相对可变荧光(Vj)、热散失的量子效率(φ_(Do))、比活性参数(ABS/RC、TR_(o)/RC,DI_(o)/RC和ET_(o)/RC)。其中,2.0 mmol/L腐胺处理组最有效。总体来看,外施腐胺通过改善铅胁迫下水稻幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)供体侧和受体侧的电子传递、保护PSⅡ反应中心、维持类囊体膜的稳定性,进而增强水稻幼苗对铅的耐受性。

雪衣藻叶绿素荧光特性及抗氧化系统对汞胁迫的响应

文章选用对汞(Hg)具有较强耐受性的雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)为对象,探究藻细胞对汞胁迫的响应及其耐受机制。结果表明, Hg^(2+)对藻细胞的胁迫具有明显的时间依赖的量效关系, 48h半数效应浓度EC50为1.44 mg/L。与对照组相比, 1.0和1.5 mg/L Hg^(2+)处理组能维持生长和光合活性;2.0 mg/L Hg^(2+)处理组生物量和色素含量在胁迫6h时无显著变化(P>0.05), 48h时均显著降低(P<0.05)。随着Hg^(2+)浓度和暴露时间的增加,藻细胞最大光化学量子产率(F_(v)/F_(m))、最大电子传递速率(ETR_(max))、半饱和光强(I_(k))及光能利用效率(α)均降低,OJIP快速荧光诱导动力学曲线和Q_(A)^(-)再氧化变化明显,光合电子传递受阻。Hg^(2+)胁迫导致能量流的变化,藻细胞部分反应中心失活,显著增加用于热耗散的能量,并提高有活性的反应中心的光合作用效率,从而维持能量平衡和生命代谢活动。光合损伤也造成细胞活性氧(ROS)含量上升,总可溶性蛋白含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高、还原型谷胱甘肽(GSH)含量降低,以缓解细胞损伤。研究确认雪衣藻具有较强的Hg^(2+)耐受性,光系统Ⅱ是Hg^(2+)的作用靶标;光合能量分配及抗氧化系统是细胞对抗Hg^(2+)胁迫的重要解毒机制。

气候变化背景下低温胁迫对三角梅叶绿素荧光参数及抗氧化体系的影响

[目的]为探明气候变化背景下低温对三角梅生理生化表现及其对低温胁迫的内在适应机制。[方法]以具有强、中、弱耐寒能力的宫粉、热火、百变三角梅为材料,采用室内盆栽试验,低温处理7,14,21天,研究不同耐寒型三角梅光合系统和抗氧化体系在各周期下对低温胁迫的响应情况。[结果](1)低温处理期间,各品种初始荧光(F 0)均有所上升,其中宫粉三角梅变化最为显著,较第0天增长60.2%,最大荧光(F m)、PSII有效光化学电子产量(F v/F m)以及光合相对电子传递速率(ETR)则迅速降低,并于第21天时达到最低水平。三角梅的光化学猝灭系数(qP)均随着低温胁迫加剧而下跌,而热火三角梅与宫粉三角梅的非光化学猝灭系数(qN)大幅提高。(2)低温胁迫后各品种三角梅SOD、POD、CAT酶活性均显著下降,并随着胁迫时间的延长而加剧,即低温对三角梅抗氧化酶活性产生严重抑制,其中宫粉三角梅的SOD、POD、CAT酶活性均高于其余2个品种,可见宫粉具有强抗寒能力。(3)在AsA-GSH循环体系中,低温下各三角梅叶AsA含量与DHA含量均明显增加,21天时3个品种三角梅的GR活性分别较0天上升180.91%,175.97%,112.37%,且宫粉三角梅在21天时AsA/DHA比率、APX活性与DHAR活性显著提升。[结论]低温通过影响PSⅡ光化学反应中心而抑制植株的生长,三角梅可通过开启光合系统保护机制减少光抑制,此外还积累渗透调节物质,启动抗氧化系统产生应激调节作用,以清除自身体内快速增生的ROS减轻低温伤害。

Na_(2)CO_(3)胁迫对赖草叶片光合、叶绿素荧光、超微结构的影响

赖草作为黄土高原乡土草,具有耐盐碱的特点。为揭示黄土高原乡土草赖草(Leymus secalinus)的抗碱能力,采用盆栽控制试验,设置8个Na_(2)CO_(3)浓度梯度(0、50、75、100、150、200、300、400 mmol/L)对赖草幼苗进行胁迫,研究Na_(2)CO_(3)胁迫对赖草幼苗的光合作用和叶绿素荧光的影响,并采用透射电镜观察叶肉细胞超微结构的变化。结果表明,随着Na_(2)CO_(3)胁迫浓度的升高,赖草幼苗的净光合速率、叶绿素含量、初始荧光(Fo)和最大荧光(Fm)呈现先升高后降低的趋势,PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)逐渐降低。150 mmol/L Na_(2)CO_(3)胁迫时赖草叶片净光合速率、Fo和Fm达到最大,叶绿素含量较高;当Na_(2)CO_(3)浓度大于200 mmol/L时,赖草幼苗叶片叶绿素含量、净光合速率和Fo下降显著。透射电镜观察结果显示,50 mmol/L Na_(2)CO_(3)胁迫下,叶绿体外膜清晰,基粒片层扭曲;150 mmol/L Na_(2)CO_(3)胁迫下,叶绿体的内外膜有解体迹象,线粒体膜有破损趋势,但结构完整;400 mmol/L胁迫下,叶绿体、线粒体内外膜解体,细胞结构严重受损。赖草对150 mmol/L以下的Na_(2)CO_(3)胁迫表现出一定的适应性,叶片结构未受损伤。

不同水盐生境下小叶碱蓬叶绿素荧光参数特征及其对土壤因子的响应

【目的】研究干旱区盐生植物光合响应机理,为土壤盐渍化生物修复技术提供理论和科学支撑。【方法】以新疆艾比湖湿地国家级自然保护区典型盐生植物小叶碱蓬(Suaeda microphylla Pall.)为研究对象,选取保护区内高水高盐(生境Ⅰ)、低水中盐(生境Ⅱ)和高水中盐(生境Ⅲ)三种生境类型,测定其小叶碱蓬叶绿素荧光参数,分析三种生境下小叶碱蓬叶绿素荧光参数特性变化,研究三种生境下土壤因子对小叶碱蓬叶绿素荧光特性的影响。【结果】三种生境下小叶碱蓬各叶绿素荧光参数存在显著差异(P<0.05)。其中F_(o)、F_(m)和NPQ随着生境的变化逐渐升高,最大值出现在生境Ⅲ(142.95、609.42和1.65),最小值出现在生境Ⅰ(87.6、358.06和0.96)。F v′/F_(m)′呈先升高再下降的趋势,最大值出现在生境Ⅱ(0.53),最小值出现在生境Ⅲ(0.39);F_(o)与F_(m)、NPQ呈极显著正相关(P<0.01),其中F_(m)的相关系数最大,为0.99;筛选出F_(o)、F_(m)和NPQ三个与逆境胁迫相关性较好的叶绿素荧光参数,其公因子方差为0.947、0.969、0.824;盐分、速效磷和pH对小叶碱蓬叶绿素荧光参数变异起到了较好的解释,其解释量为17.2%、24.2%、13.5%,而水分未起解释作用。【结论】在高盐生境下,小叶碱蓬叶片PSⅡ的结构和生理状态受到损伤,光合作用受阻,最终植物生长受到抑制。

一种融合叶绿素荧光技术与可见-近红外光谱的番茄幼苗热胁迫无损检测方法

全球气温上升导致高温天气频发,番茄作为温度敏感型植物更易发生热胁迫,最终导致产量损失。在植物热胁迫检测中,温度通常被用作标定其受胁迫程度的依据,但由于不同植株个体的耐热性和自身健康状态存在差异,同一温度下的植株可能会产生不同程度热胁迫症状,以温度来标定热胁迫状态可能会导致误判。以番茄幼苗为研究对象,提出了一种融合叶绿素荧光技术与可见-近红外光谱的番茄幼苗热迫胁程度快速分类方法,以提高对番茄热胁迫程度评估的准确性。采集了对照组植株和热胁迫植株的叶绿素荧光参数与可见-近红外光谱数据,以叶绿素荧光参数为热胁迫评价指标,结合k-means++聚类算法评估了番茄幼苗受热胁迫影响的严重程度,通过对标定后样本的叶绿素荧光参数和植物逆境胁迫相关生理量进行分析,验证了标定结果的合理性。以聚类模型输出为依据对光谱数据进行标定,采用3种预处理方法及其组合,结合3种特征波长提取算法对光谱数据进行处理,获得了6个与样本热胁迫程度相关的特征波段。最后以6个特征波段为输入,热胁迫程度为输出,基于4种机器学习算法构建分类模型,实现了对样本热胁迫程度的分类。结果表明:样本叶绿素荧光参数F_(v)/F_(m),F_(v)/F_(o),NPQ,Y(NPQ)和Y(NO)与其胁迫状态存在显著的中高度相关,依据以上参数将所有样本标记为无胁迫,轻度热胁迫和重度热胁迫三类。三类样本的叶绿素荧光参数、丙二醛(MDA)含量以及光合色素含量均表现出了组间显著差异,聚类结果合理。基于聚类结果对光谱数据进行标定,根据标定结果提取光谱特征波长,99%以上的冗余特征被消除,进一步筛选获得了6个用建立分类模型的特征波长。在建立的4个模型中,线性判别分析(LDA)模型具有最优性能,其测试集分类准确率为92.45%,F1分数为0.9291,AUC为0.9780。结果表明,采用叶绿素荧光技术结合可见-近红外光谱技术检测热胁迫是可行的,该研究为热胁迫的快速检测、耐热性快速筛选以及高温灾害预警提供了一种有效方法。