太湖春季和秋季浮游植物的光合作用活性

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪对2012年太湖浮游植物群落光合作用活性的时空分布进行测定.结果表明：春季蓝藻、绿藻和硅甲藻的FvFm（最大光量子产量）分别为0.35-0.49、0.34-0.68和0.09-0.56;秋季则分别为0.34-0.53、0.55-0.68和0.28-0.61.春季蓝藻、绿藻和硅甲藻的NPQ（非光化学淬灭）分别为0.012-0.165、0.085-0.201和0.104-0.281,秋季则分别为0.035-0.263、0.052-0.118和0.048-0.301.RLC（快速光响应曲线）的特征参数表明,太湖浮游植物群落光能利用效率和光合作用速率具有显著时空差异.相关分析表明,绿藻和硅甲藻的光合作用活性与环境因子没有显著相关性;而蓝藻的FvFm与RLC的特征参数呈显著正相关,与ρ（Chla）呈显著正相关（P〈0.05,R=0.49）,与SD（透明度）呈极显著负相关（P〈0.01,R=-0.56）,说明太湖蓝藻的光合作用活性与富营养化水平具有一致性.从空间分布来看,草型湖区蓝藻的光合作用活性和ρ（Chla）均显著低于藻型湖区,表明水草能抑制蓝藻的光合作用活性和生长,进而降低蓝藻水华强度.

甲基二磺隆对小麦药害的早期诊断

对当茬和后茬作物的药害是磺酰脲类除草剂应用的重要限制因素。甲基二磺隆是麦田常用的磺酰脲类除草剂之一,为了早期诊断其对小麦的药害,采用温室盆栽试验测定了不同剂量甲基二磺隆对小麦株高、地上部分鲜重、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量、叶绿素含量、最大光量子产量(Fv/Fm)和根系形态的影响。结果表明:30 g/L甲基二磺隆可分散油悬浮剂(OD)按有效成分剂量9~45 g/hm^(2)施用后10 d,小麦才表现出肉眼可见的矮化和生长抑制症状;但其MDA含量、Pro含量、可溶性糖含量、Fv/Fm和根系形态在喷施甲基二磺隆后5 d就已经表现出明显的变化,其中小麦MDA和Pro含量随甲基二磺隆施用剂量的加大而增加,当施药剂量≥27 g/hm^(2)时,MDA和Pro含量均显著高于清水对照;可溶性糖和Fv/Fm对甲基二磺隆胁迫的响应更敏感,当施药剂量≥9 g/hm^(2)时,可溶性糖含量显著高于清水对照,而Fv/Fm则显著低于清水对照;喷施甲基二磺隆9~45 g/hm^(2)各剂量处理均可抑制小麦根尖数、总根长、总根表面积和总根体积。综合以上结果,MDA、Pro、可溶性糖、Fv/Fm和根系形态可作为早期诊断甲基二磺隆对小麦药害的敏感指标。

基于生理指标早期诊断异丙隆对小麦药害的研究

为了早期诊断异丙隆对小麦的药害,采用室内生测的方法测定了不同剂量异丙隆作用下小麦株高、地上部鲜重、叶绿素、丙二醛(MDA)、可溶性糖、脯氨酸(Pro)含量和最大光量子产量(Fv/Fm)。结果表明,除可溶性糖外,叶绿素、MDA、Pro、Fv/Fm均能快速响应异丙隆对小麦的胁迫。当50%异丙隆WP施用剂量≥3 000 g/hm^2时,叶绿素a、b、总叶绿素含量和Fv/Fm明显下降,Pro含量明显上升,与清水对照相比均达显著水平,MDA含量随着施药剂量的增加而逐渐上升,当剂量≥2 250 g/hm ^2时,小麦MDA含量显著高于清水对照处理;叶绿素、MDA、Pro、F v/F m可作为诊断异丙隆对小麦药害的敏感指标。

一株红假单胞菌的分离及生理特性研究

光合细菌在水处理和水生态修复领域应用前景广阔,对其生理特性研究具有重要价值。从武汉东湖分离得到一株不产氧光合细菌PUF1,通过对菌落形态、细胞超微结构、特征吸收光谱以及系统发育等分析,初步确定为红假单胞菌属(Rhodopseudomonas sp.)紫色非硫光合细菌。PUF1细胞呈直的或稍弯曲的杆状,长3.05—10.06μm,直径0.32—0.68μm,具有片层膜结构。PUF1培养物呈深紫红色,主要色素为细菌叶绿素a(Bchl.a)和类胡萝卜素。初始pH 6.0—8.0,光照强度500—3000 lx,稳定期细菌生物量无显著差异,但培养液pH>8.0会显著抑制PUF1最大光量子产量(Fv/Fm)。试验进一步研究了细菌不同生长阶段粗蛋白含量、ATP酶(ATPase)活性及Fv/Fm的变化规律。结果表明,PUF1不同生长阶段其蛋白含量有所差异,以稳定期为最高(>60%),而ATPase活性随培养时间的延长而逐渐降低。此外,PUF1光合作用与其生长状态也有一定的关系,具体表现为细菌生长周期内Fv/Fm变化规律适用单峰高斯模型,且以对数期Fv/Fm为最高。研究结果可为光合细菌生理生化特性研究提供重要的参考依据。

北京地区3种观赏竹叶绿素荧光参数F_v/F_m年变化规律

叶绿素荧光是光合作用能量转换的探针,叶绿素荧光参数F_v/F_m(PSⅡ反应中心的最大光量子产量)能够有效地反映植物受胁迫的程度。为了探讨金镶玉竹(Phyllostachys aureosulcata f.spectabilis)、黄杆金竹(Phyllostachys aureosulcata f.aureocaulis)和菲黄竹(Sasa auricoma)3种观赏竹在北京地区的适应性,应用Dual-PAM-100和Imaging-PAM分别测定了3种观赏竹F_v/F_m的年变化规律,并获取了叶绿素荧光图像。结果表明:3种观赏竹的F_v/F_m均在夏季7月份达到最高,之后均呈下降趋势,其中金镶玉竹的F_v/F_m值在1月份达到最低(0.42),黄杆金竹在2月份达到最低(0.40),黄秆金竹和菲黄竹在6—9月份的F_v/F_m值均大于正常生长值(0.80),而金镶玉竹仅在7月份大于0.80。由此表明,3种观赏竹在北京地区多数时间为在受胁迫环境下生长,其中黄秆金竹和菲黄竹比金镶玉竹更适合在北京地区生长。

三种造礁珊瑚对不同钙离子浓度的生理响应

为了了解不同造礁珊瑚的生长对海水Ca^(2+)浓度变化的响应规律,本研究以浅杯排孔珊瑚(Seriatopora caliendrum)、丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)和指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata)3种造礁珊瑚为对象,测定了它们在180、250、320、390、460和530 mg·L^(-1)6个Ca^(2+)浓度下的钙化率、最大光量子产量(Fv/Fm)和实际光量子产量(ΦPSⅡ)的变化。结果表明:低Ca^(2+)浓度(180 mg·L^(-1))导致3种珊瑚的钙化率均显著降低(P<0.05);随着Ca^(2+)浓度的增加,浅杯排孔珊瑚和指状蔷薇珊瑚的钙化率呈倒抛物线变化,即先上升后降低,并在320~390 mg·L^(-1)浓度时达到峰值;丛生盔形珊瑚钙化率在低Ca^(2+)浓度处理时(180~320 mg·L^(-1))随Ca^(2+)浓度上升而增加,而后趋于平稳;实验14天后,浅杯排孔珊瑚共生虫黄藻Fv/Fm和ΦPSⅡ随Ca^(2+)浓度的增加呈先上升后下降的变化趋势,过低或过高的Ca^(2+)浓度均会对浅杯排孔珊瑚的生理造成一定的胁迫;与第1天相比,实验处理14天后的丛生盔形珊瑚共生虫黄藻Fv/Fm不存在显著性差异,ΦPSⅡ显著上升;不同珊瑚对Ca^(2+)浓度变化的生理响应具有差异性,针对不同造礁珊瑚种类的室内人工繁育时,需密切关注养殖体系中Ca^(2+)浓度变化,并适时调整,以维持其最佳生长效率。

太湖春季和秋季蓝藻光合作用活性研究

采用Phyto-PAM浮游植物分析仪测定太湖蓝藻光合作用活性的时空间分布.结果表明,太湖蓝藻光合活性具有显著的时空差异：春季蓝藻的最大光量子产量Fv/Fm （可变荧光和最大荧光之比）和实际光量子产量Fv＇/Fm＇分别在0.35~0.49和0.16~0.29之间,秋季蓝藻分别在 0.33~0.53和0.21~0.43之间,太湖秋季蓝藻的最大光合作用能力和实际光合作用能力大于春季蓝藻.春季和秋季蓝藻的非光化学淬灭NPQ（non-photochemical quenching）分别在0.012~0.17和0.035~0.26之间,秋季蓝藻的NPQ高于春季蓝藻,说明秋季蓝藻的自我保护能力高于春季蓝藻.快速光响应曲线（Rapid light curve, RLC）的特征参数表明春季蓝藻的光能利用效率、最大电子传递速率和光饱和强度点高于秋季蓝藻;从空间分布来看,蓝藻的最大光合作用能力、实际光合作用能力和光合作用效率在营养水平低和有水草分布的湖区相对较低,富营养化水平高的湖区则相对较高.因此,降低太湖营养盐浓度,恢复水生植物,能够抑制蓝藻的光合作用活性和生长,从而降低蓝藻水华强度.

太湖微囊藻光合作用活性的周年动态变化

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪测定了太湖微囊藻光合作用活性的周年变化,并分析了微囊藻光合作用活性参数与环境因子之间的相互关系.结果显示：冬季期间,检测不到微囊藻的光合作用活性;春季期间,微囊藻的最大光量子产量（Fv/Fm）和有效光量子产量（ΔF/Fm＇）呈现出快速增加趋势;夏季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出先增加后下降趋势;秋季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出下降趋势.梅梁湾和湖心微囊藻的最大光量子产量分别在0.34~0.55和0.28~0.50之间,平均值分别为0.42和0.39,有效光量子产量分别在0.15~0.38和0.10~0.38之间,平均值分别为0.26和0.23;非光化学荧光淬灭（NPQ）呈现出先增加后下降趋势,在8月达到最大值.光响应曲线（RLC）的3个特征参数从3月到6月呈上升趋势,之后呈现出较大波动性.相关分析结果表明,太湖微囊藻的Fv/Fm、ΔF/Fm＇和NPQ之间有显著的正相关性,且均随着水温升高而增加.Fv/Fm和ΔF/Fm＇与最大电子传递速率（r ETRmax）之间显著正相关,r ETRmax与TN呈显著正相关;饱和光照强度点（Ik）与TP显著正相关,与TN/TP和NO-3显著负相关.总之,太湖微囊藻的光合作用活性与水华形成及发展动态相适应,控制全球气候变暖和削减氮、磷浓度有利于抑制微囊藻光合作用活性.