5-氨基乙酰丙酸处理对低温下西瓜叶片快速叶绿素荧光诱导曲线的影响

以西瓜幼苗为材料,利用便携式植物效率仪和JIP-test数据分析方法,研究了5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理对4℃低温胁迫中叶片快速叶绿素诱导荧光特性的效应。结果显示,低温胁迫导致叶片快速叶绿素荧光诱导曲线JIP相逐渐降低,而ALA处理可以保持较高的荧光产额。西瓜叶片光合性能指数(PIABS)、捕光性能(PTR)和传递电子性能(PET)随着胁迫时间延长而大幅下降,而ALA处理叶片PIABS、PTR和PET一直保持较高水平。低温胁迫96h后,ALA处理叶片PSⅡ最大光化学效率(φPo)、PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(φEo)以及捕获激子将电子传递到电子传递链QA-下游其他电子受体的概率(Ψo)等,均显著高于对照,而与反应中心关闭有关的荧光参数Mo和Vj均显著低于对照。ALA处理提高低温下西瓜叶片单位受光面积有活性的反应中心数量(RC/CS),几个与PSⅡ反应中心受体侧性能有关的荧光参数包括Fk-j、Fj-i和Fi-p等均明显提高。以上结果证明,ALA处理对低温下西瓜叶片光合作用的促进效应与其提高PSⅡ反应中心受体侧电子传递链受体获得电子的能力有关。

24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以辣椒品种“超辣九号”为试材,采用15%的PEG6000模拟干旱,研究了0.1μmol·L^-1外源24-表油菜素内酯(EBR)处理对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:干旱胁迫降低了辣椒叶片的光化学效率和光合性能,导致干旱光抑制的发生。干旱胁迫既损伤了辣椒叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC),同时也对PSⅡ反应中心和受体侧造成伤害,阻碍了光合电子传递;干旱胁迫还导致单位叶面积有活性反应中心数目(RC/CS)的下降,并降低了单位叶面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),同时诱导了单位叶面积热耗散(DIo/CS)的增加。这说明辣椒遭受干旱胁迫后启动了相应的防御机制,一方面通过PSⅡ的可逆失活减少光能吸收与传递,另一方面通过促进热耗散减少过剩激发能的积累。EBR处理改善了干旱胁迫下辣椒叶片PSⅡ受体侧的电子传递,缓解了单位叶面积有活性反应中心数目的减少,优化了光合电子传递的进行,并维持相对较高的热耗散能力,从而减轻了干旱光抑制程度,对干旱胁迫下辣椒叶片光合机构和光合性能起到保护作用。

恢复期不同光强对低夜温后番茄叶片快速叶绿素荧光诱导动力学特征的影响

为探讨低夜温后不同光强恢复对番茄叶片光合机构的影响,以番茄品种“中蔬4号”为材料,幼苗在5℃低夜温处理12 h后,移入人工气候室(18-28℃)弱光(约100μmol·m^(-2)·s^(-1))或强光(约1200μmol·m^(-2)·s^(-1))下恢复8 h,观测叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线在低夜温及恢复期的变化。结果表明,低夜温虽然未导致光抑制的发生,但降低了番茄叶片的光合性能。低夜温未影响单位叶面积对光能的吸收(ABS/CS)与捕获(TRo/CS),但降低了用于电子传递的光能(ETo/CS),同时也诱导了热耗散(DIo/CS)的增加。低夜温未对PSII供体侧放氧复合体(OEC)产生影响,但阻碍了PSII受体侧QA向QB的电子传递。恢复期强光加剧了番茄叶片光合性能的下降,并导致光抑制的发生。恢复期强光还显著降低了ABS/CS、TRo/CS和ETo/CS,促进了DIo/CS的增加,但随着强光胁迫时间延长热耗散的保护作用有所下降。恢复期强光造成OEC的伤害,严重阻碍了光合电子传递的进行,且对PSII的破坏程度大于PSI。可见,恢复期弱光处理有利于叶片光合性能的增强和光合电子传递的恢复。

阴生和阳生环境下空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学的比较

为了探究空心莲子草对阳生和阴生环境的适应性,对两种光环境下空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学进行了分析。结果表明,两种光环境下的空心莲子草叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)存在明显差异,但其PIABS却无差异。阳生环境下的空心莲子草具有相对较高的Sm、ψo、φDo、φRo、ETo/RC、DIo/RC和REo/RC。而阴生环境下的空心莲子草则具有相较高的TRo/RC、RC/CS、ABS/CS和TRo/CS。这表明,阳生环境下的空心莲子草可通过增大PQ库容量和PSI活性来提高光合电子传递链的电子传递效率,并增强热耗散能力以消耗过量吸收光能,从而防御了强光对光合机构的伤害;而阴生环境下,空心莲子草可通过增加单位面积中反应中心数量来增强对弱光的吸收与利用能力。

短时强光对绿萝快速叶绿素荧光诱导动力学特性的影响

本研究以室内培养的阴生植物绿萝(Epipremnum aureum)为实验材料,将绿萝于7月晴天上午8:30-9:30置于室外全光照环境下(光照度21000~34500 lux)处理1.0 h,然后移入室内弱光(最大光照度3600 lux)恢复48 h。于处理不同时期对绿萝叶片进行快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的测定,通过比较叶片快速叶绿素荧光诱导动力学特性的变化,以探索绿萝叶片光合机构对短时强光胁迫的响应特征。结果表明:短时强光胁迫导致绿萝叶片光抑制(Fv/Fm)发生,并引起叶片光合性能指数(PIABS)下降,室内弱光有利于Fv/Fm和PIABS的恢复,但PIABS恢复慢于Fv/Fm。短时强光胁迫并未对PSII供体侧放氧复合体(OEC)和PSI反应中心产生影响,但造成PSII反应中心不可逆失活。短时强光使得叶片单位面积内有活性的PSII反应中心数量(RC/CS)下降,从而降低了叶片单位面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),且其影响在短时间内难以恢复。短时强光虽然降低了捕获光能用于电子传递的量子产额(φEo),但诱导了PSII受体侧PQ库容量(Sm)的增大,这有利于维持光合电子传递,是绿萝对短时强光的应急适应性反应。

哈密瓜叶色黄绿突变体Cmygl-1快速叶绿素荧光诱导动力学特性

【目的】研究哈密瓜叶色黄绿突变体Cmygl-1的快速叶绿素荧光诱导动力学特性。【方法】以突变体Cmygl-1及其野生型近等基因系为试材,构建遗传分离群体,分析突变体的快速叶绿素荧光诱导动力学特性。【结果】突变体材料的O-J-I-P标准化曲线中J-I相抬高,且叶片ABS/RC增加而ABS/CSo降低,说明PSII数量减少。相对可变荧光ΔVt曲线和ΔWk曲线ΔL–band和ΔK–band均大于0,且叶片TRo/RC与野生型相同而ETo/RC降低,反应活性也大幅降低。反应中心虽能吸收较多能量,但能够捕获的很少,能够传递到电子传递链中的更少,其余均通过热耗散形式散失了。【结论】最终导致PSII最大光化学效率φRo和综合性能指数PI(abs)降低。

低温胁迫及恢复对番茄快速叶绿素荧光诱导动力学特征的影响

以番茄品种“中蔬4号”为试材,设置对照(人工气候室,温度变化范围18~28℃,600μmol·m^(−2)·s^(−1),光周期12h,CK)和低温(人工气候箱,8℃,200μmol·m^(−2)·s^(−1),光周期12h,CL)两个处理,低温处理4d后将番茄幼苗移入对照环境下恢复4d,观测叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线在低温处理及恢复期的变化,以探讨低温胁迫和随后恢复对番茄叶片光系统II(PSII)反应中心和受体侧的影响。结果表明:低温胁迫降低了番茄叶片PSII光化学效率和光合性能,导致低温光抑制的发生。低温胁迫导致番茄叶片单位面积有活性的反应中心数目(RC/CS)及其开放程度(Ψo)下降,从而降低了叶片单位面积对光能的吸收(ABS/CS)、捕获(TRo/CS)和进行电子传递(ETo/CS)能力,减少了电子传递到电子传递链中超过QA−电子受体的概率(φEo),阻碍了光合电子传递的进行;与此同时,低温首先诱导了PSII可逆失活和热耗散增强以减少对过剩光能的吸收、传递与积累,随后促进了PSII受体侧电子传递体PQ库容量(Sm)增大以防御PSII过量激发压积累。本实验中低温主要抑制了番茄叶片PSII活性,而对PSI影响相对较小。恢复期天线色素对光能的吸收和PSII反应中心对光能的捕获能力较电子传递更易于恢复,并且恢复初期强光反而会加重光抑制程度。

链霉素驱动微藻叶绿素荧光动力学的响应研究

为了探究微藻对链霉素的敏感性,通过叶绿素荧光动力学(OJIP)分析蓝藻-拟柱孢藻(Raphidiopsis raciborskii)和绿藻-四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)对链霉素的响应.研究结果表明,链霉素对拟柱孢藻和四尾栅藻的反应中心耗散的能量(DI0/RC)、单位光面积吸收的能量(ABS/CS0)和单位反应中心吸收的能量(ABS/RC)均有显著的促进作用,对拟柱孢藻单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)起抑制作用,且链霉素能够明显降低拟柱孢藻的光合驱动力.利用质量浓度为0.05~1.0 mg/L和1.0~20.0 mg/L的链霉素分别培养拟柱孢藻和四尾栅藻,其比生长率分别是对照组(0.00 mg/L)的0.74~0.25和1.19~0.51倍.拟柱孢藻丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性明显随链霉素质量浓度的升高而降低,过氧化氢酶活性随链霉素质量浓度的升高而增加.四尾栅藻的过氧化氢酶活性、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性对链霉素质量浓度响应敏感度低.因此,本研究认为蓝藻对链霉素的敏感性比绿藻显著,主要原因是拟柱孢藻和四尾栅藻的能量分布存在显著差异.

根域体积限制对芹菜幼苗生长和气体交换及叶绿素荧光参数的影响

以芹菜品种‘皇后’为试材,采用自配育苗基质(柠条粉∶珍珠岩∶蛭石=7∶2∶1体积比),按照不同根域体积(110.07、67.20、39.06、26.82、19.76、12.21、7.28cm3/穴)进行育苗,探索在柠条混配基质条件下不同根域体积水平对芹菜幼苗生长、气体交换和叶绿素荧光动力学诱导曲线的影响,为柠条混配基质条件下设施蔬菜育苗提供科学依据。结果表明:(1)芹菜幼苗株高、叶片数、根长、根系体积、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量和地下部干质量均随着根域体积的减小而降低;根域体积最大(110.07cm3/穴)时的净光合速率和蒸腾速率分别比根域体积最小(7.28cm3/穴)时高出64.13%和18.87%。(2)气孔导度变化总体随着根域体积的减少而减少,胞间CO2浓度变化总体受根域体积影响不大。(3)根域体积过大(110.07cm3/穴)或偏小(7.28cm3/穴)都会影响PSⅡ光合电子传递,均使得PSⅡ反应中心用于热耗散的能量高于用于电子传递的能量,用于电子传递的量子产额(φEo)、ψo值、单位面积捕获的光能(TRo/CS)和单位面积捕获的光能(TRo/CS)分别在根域体积为25.68、14.34、17.32和19.21cm3/穴时达到最大。研究认为,根域体积限制直接影响着芹菜幼苗气体交换和叶绿素荧光参数的变化,进而影响幼苗的光合作用及生长。

红叶石楠不同叶位和光照的叶片叶绿素荧光特征差异分析

以景观植物红叶石楠为试验材料,探究不同叶位和光照方位对红叶石楠叶片快速叶绿素荧光动力学曲线和光系统Ⅱ的影响。结果表明:红叶石楠生长于背阴低位处的叶片长势最好;植物叶片随着叶位的上升PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光能转化率(Fv/Fm)和光化学指数(PIabs)呈现逐渐降低的趋势,并且背阴面Fv/Fo、Fv/Fm和PIabs值普遍高于向阳面,其中以背阴低位和中位处的值为最高;PSⅡ捕获能量从QA传递到QB的效率(ψo)、用于电子传递的量子产额(φEo)和用于热耗散的量子比率(φDo)随着叶位的升高呈上升趋势,背阴面的值低于向阳面,并且以背阴低位处的值为最低;植物背阴面叶片单位激发态面积反应中心数目(RC/CSo)、吸收的光能(ABS/CSo)、被反应中心捕获的光能(TRo/CSo)、用于电子传递的能量(ETo/CSo)都低于背阴面,随着叶位的不断升高RC/CSo、ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo值都呈下降趋势,并且存在显著性差异,用于热耗散的能量(DIo/CSo)无显著性差异,其中以背阴低位的比活性参数为最高;光照对叶绿素荧光快速诱导曲线(OJIP)有一定的影响,向阳面的OJIP曲线没有明显的J相和I相,不同叶位之间的OJIP曲线没有显著差异。

臭氧胁迫对3个葡萄品种叶片原初光化学反应的影响

本试验以5BB、赤霞珠、Frontenac(福克)为试材,用321μg/m3浓度的臭氧进行胁迫处理3 h后,采用连续激发式荧光仪测定并分析了葡萄叶片快速叶绿素荧光诱导曲线参数的变化,以期探究臭氧胁迫对葡萄叶片光合原初反应的影响机制。结果显示,经过胁迫以后,3个品种的最大光化学效率Fv/Fm、光合性能指数PIABS、单位面积吸收的光能ABS/CSm、单位面积内反应中心的数量RC/CSm、捕获的激子将电子传递到QA以后的其它电子受体的比率ψO显著降低,2 ms时有活性的反应中心的关闭程度Vj和用于热耗散的量子比率φDo显著增大,且福克变化幅度最大,赤霞珠次之,5BB最小。说明臭氧胁迫对葡萄光合原初反应产生了影响,主要表现为可减少单位面积吸收的光能,抑制电子从QA向下的电子传递和减少单位面积内有活性的反应中心的数量;在3个供试品种中,福克对臭氧胁迫最敏感,赤霞珠次之,5BB敏感性较低。

灌浆期干旱胁迫对玉米叶片光系统活性的影响

以高淀粉玉米品种郑单21为材料,借助叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和820nm光吸收曲线,研究了灌浆期土壤干旱胁迫对玉米籽粒产量和叶片光系统I(PSI)及光系统II(PSII)活性的影响。两年的研究结果均表明,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P<0.05)和籽粒产量(P<0.05)。JIP-test分析发现干旱胁迫导致叶绿素荧光快速诱导动力学曲线中的K点和J点上升,表明PSII放氧复合体(OEC)和QA之后的电子传递链受到抑制,且PSII受体侧受抑制的程度大于供体侧。此外,干旱胁迫也显著地抑制PSI的最大氧化还原活性(ΔI/Io),阻碍光合电子从PSII向PSI的传递,破坏了PSI和PSII的协调性。我们认为干旱胁迫抑制PSI和PSII活性并破坏二者的协调性,是导致Pn和籽粒产量下降的重要原因之一。

石地钱Reboulia hemisphaerica光系统Ⅱ对氮沉降的响应特征

对石地钱Reboulia hemisphaerica在不同模拟氮沉降条件下的叶绿素荧光动力学特征进行了研究。结果显示加氮对石地钱的光系统Ⅱ产生明显影响,40和60 kg.hm-2.a-1(以N质量计)处理对其光系统Ⅱ产生严重破坏。加氮导致植物单位面积捕获的光能降低,并导致PSⅡ反应中心电子受体侧的氧化还原状态及异质性发生变化,破坏电子传递链,叶片吸收的光能无法在电子传递链中消耗,迫使其大幅提高荧光和热耗散的比率以消耗掉电子传递链中的能量,从而使光系统Ⅱ的性能指数大幅下降。对推动力指数的分析显示,QA-后面的电子传递对加氮最为敏感。

立枯丝核菌侵染对花生光合机构活性的影响

花生(Arachis hypogaea L.)根部接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)后,通过对其叶片叶绿素荧光快速诱导动力学曲线、820 nm光吸收曲线及相关生理指标的测定,研究根部病原菌侵染对叶片光合机构活性的影响。结果表明,接种病原菌后5 d,侵染率为0%,接种后50 d,侵染率为58.3%,接菌花生地上部干重比对照降低10.5%,地下部干重降低20.0%。同时,花生叶片的净光合速率(Pn)和叶绿素含量显著下降,气孔导度下降较慢,而CO2浓度无显著变化;叶片中H2O2和丙二醛含量显著升高,Fv/Fm和PIABS均显著下降;光系统Ⅱ电子供体侧、反应中心和受体侧活性均受到抑制,但电子受体侧所受伤害较大;病原菌侵染显著降低了光系统Ⅰ(ΔI/Io)活性。丝核菌侵染花生根部,叶片中H2O2积累,破坏膜系统,对光系统功能造成伤害,致使光合电子传递能力下降,过剩激发能增加,导致活性氧积累,进一步加剧对光系统的伤害,从而抑制了花生的光合作用,进而降低了花生生长量。

间作玉米穗位叶的光合和荧光特性

探明间作玉米穗位叶的光合和荧光特性,对揭示其增强强光利用能力机理具有重要意义。本试验研究了玉米花生间作体系中玉米穗位叶的气体交换参数和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线特点。结果表明,与单作玉米相比,间作显著提高了玉米穗位叶处的透光率,穗位叶花后的净光合速率(Pn)、羧化效率(CE)、CO2饱和点(Cisat)、Rubisco最大羧化效率(Vcmax)以及最大电子传递速率(Jmax)大幅提高;JIP-test分析发现荧光诱导曲线中K点和J点没有显著上升,说明强光并未对PSII受体侧和供体侧造成伤害;间作显著提高了玉米穗位叶PSII单位面积吸收(ABS/CS)、捕获(TRo/CS)和用于电子传递的能量(ETo/CS)。这表明玉米花生间作有利于间作玉米穗位叶对光能的吸收,叶片固碳羧化能力的增强,光合速率的提高,具有显著的产量间作优势。

纳米二氧化硅对莱茵衣藻光合性能的影响

[目的]通过测定纳米二氧化硅(SiO_(2) NPs)处理绿藻后的生长及光合指标变化,揭示SiO_(2) NPs对水生态环境中藻类光合性能的影响。[方法]以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为试验材料,从生长、氧化胁迫、叶绿素含量及叶绿素荧光诱导动力学曲线方面研究了SiO_(2) NPs的生物毒性效应。[结果]96 h、25℃高浓度(800 mg/L)的SiO_(2) NPs诱导莱茵衣藻活性氧(ROS)上升了21.57%,并且抑制了莱茵衣藻光合作用,导致叶绿素a含量下降了10.87%,光合性能指数Pi-Abs下降了50.72%。而温度升高加剧了纳米二氧化硅的毒性。当温度上升至30℃时,高浓度(800 mg/L)的SiO_(2) NPs导致莱茵衣藻ROS比对照组上升了26.58%,叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了23.47%和20.35%,光合性能指数Pi-Abs显著下降了55.72%。高浓度SiO_(2) NPs对莱茵衣藻光合作用有一定的毒害作用,且温度升高与SiO_(2) NPs浓度增加的协同作用将加剧莱茵衣藻光合毒性效应。[结论]该研究为探索纳米粉体材料对微藻的光合效应提供了理论基础和数据支持。

生长光强对黄瓜叶片光合机构活性影响研究

本研究利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)和820 nm光吸收技术,系统研究了生长光强(50、100、200μmol·m^(-2)·s^(-1))对黄瓜(Cucumis sativus)叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)原初光化学反应活性及能量传递效率的影响。随着生长光强增加,OJIP曲线的K、J、I三个特征点数值均明显下降,L点没有明显变化,这表明,生长光强对类囊体的垛叠没有明显影响,但改善了PSⅡ供体侧和受体侧的能量传递效率,其中天线吸收光能能力减弱,能量捕获效率不受影响,电子传递效率明显增加。生长光强的增加同时影响了PSⅡ天线的能量吸收和反应中心活性,但只提高了PSⅠ有活性反应中心的密度而没有影响天线大小。强光生长下,黄瓜叶片质体醌含量更大,可以向下游传递更多电子,从而使反应中心重新开放。本研究表明,生长光强小幅变化即对黄瓜叶片光能吸收和能量传递效率造成明显影响;OJIP曲线和820 nm光吸收技术是在光合机构未受伤害时比较不同植物叶片光合原初光化学反应活性和能量传递效率的有效手段。

外源一氧化氮对低温下黄瓜幼苗光系统Ⅱ原初光化学反应及光合机构活性的影响

采用室内人工模拟低温逆境的方法,研究硝普钠(SNP,NO供体)预处理对低温(昼10℃/夜6℃)胁迫下冷敏感品种‘津研四号’和较耐冷品种‘津优一号’黄瓜(Cucumis sativus)幼苗叶片快速叶绿素荧光动力学曲线及叶绿素荧光参数的影响,探讨了NO对低温胁迫下黄瓜叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光化学反应的保护效应,为低温下NO保护黄瓜PSⅡ原初光化学反应的作用机理提供理论依据。结果表明:与‘津研四号’相比,低温对‘津优一号’放氧复合体(OEC)的损伤程度、次级电子受体QA的还原速率及电子传递效率的抑制作用更小;NO显著提高了低温胁迫下两品种黄瓜幼苗的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(YⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP),显著降低了PSⅡ QA的氧化还原状态(1-qP),提高了反应中心捕获的电子传递到QA以后的效率(Ψo)、反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额(ΨEo)、光系统I(PSI)末端电子受体的还原能力(ΨRo)、反应中心密度(RC/CSo)、PSⅡ叶绿素分子作为反应中心起作用的概率(γRC)、光合性能指数(PIABS),降低了单位反应中心的光能吸收(ABS/RC)、单位反应中心的热能量耗散(DIo/RC)、反应中心最大关闭速率(Mo)、单位反应中心的能量传递(ETo/RC)、K相占J相的相对可变荧光(Wk)及低温24 h后‘津优一号’的J相可变荧光(Vj)、I相可变荧光(Vi)。说明低温胁迫下,外源NO能够有效保护黄瓜幼苗OEC,提高QA向次级电子受体QB的电子传递速率及质体醌(PQ)接受电子的能力,使QA快速进入氧化状态,促进电子传递顺利进行,且NO对‘津优一号’的作用更为显著。