不同水分供给对小麦叶与非叶器官叶绿体结构和功能的影响

在田间不同灌水条件(春季不灌水、春季灌2水和春季灌4水,每次灌水750m3hm-2)下,于灌浆后期对小麦叶片与非叶器官(穗颖、穗下节和叶鞘)叶绿体结构进行了电镜观察,并对不同器官的净光合速率(Pn)和光化学效率(Fv/Fm)进行了测定,以期探明小麦叶与非叶器官光合结构和功能对水分变化的适应性差异。结果表明,在充足供水条件(春季灌4水)下,叶片的叶绿体数目明显多于各非叶器官,但护颖和外稃叶绿体含有较多的淀粉粒。在灌浆期上层土壤重度水分亏缺(春季不灌水)条件下,植株各器官叶绿体均出现明显的衰老特征,但衰老程度存在器官间显著差异,旗叶叶片叶绿体受损程度明显大于非叶器官。在所测非叶器官中,外稃叶绿体对干旱胁迫反应较为敏感,而护颖、穗下节间和旗叶鞘叶绿体结构具有较强的稳定性。水分胁迫下各器官Pn和Fv/Fm值均降低,叶片降低幅度最大,且随灌浆进程其光合下降最快,但穗下节间、旗叶鞘和穗器官较为稳定,可能与其叶绿体结构的稳定性有关。说明小麦非叶绿色器官光合结构与功能对水分亏缺具有较强的耐性。

4种作物部分非叶器官气孔频度及其在光合作用中的意义(英文)

通过对小麦 (TriticumaestivumL .)、大豆 (Glycinemax (L .)Merrill)、油菜 (BrassicanapusL .)和玉米 (ZeamaysL .)等 4种作物部分非叶器官 (油菜和大豆的豆荚 ;小麦的外稃和玉米的苞叶 )的气孔频度、气孔大小和气孔指数进行了比较研究。结果发现 ,上述作物非叶器官的气孔频度均较对应叶低 ;而气孔大小和气孔指数则变化较大。其中油菜和大豆非叶器官气孔的直径通常比对应叶大 ,小麦和玉米非叶器官的气孔直径则较小 ;大豆和油菜的非叶器官气孔指数比对应叶小 ,而玉米却较对应叶大。另外 ,还着重讨论了非叶器官的气孔频度对作物光合作用的影响 ,并提出了在非叶器官中可能存在与已知光合途径不同的光合类型。

冬小麦叶片和非叶器官对粒重的贡献

为寻找粒重提高的新途径,挖掘增产潜力,对粒重形成时植物光合器官的贡献进行了研究。2011和2012年选用19个不同类型的冬小麦品种(系),进行剪叶或遮光21种处理,研究了叶片和非叶器官(穗、茎秆、叶鞘)对粒重的贡献。结果表明,顶部四片叶对粒重的贡献率为17.8%,其中旗叶、倒二叶、倒三叶和倒四叶对粒重的贡献率分别为10.60%,2.80%,0.05%和1.60%,而穗、叶鞘和茎秆对粒重的贡献率分别为41.0%,11.0%和5.7%,不同品种叶及非叶器官对粒重的贡献存在较大差异。相关分析结果表明,旗叶和倒二叶对粒重的贡献与株高、穗下节和相对应叶的叶面积均呈负相关;倒三叶和倒四叶对粒重的贡献与株高和穗下节均呈负相关,而与相对应叶的叶面积呈正相关;穗对粒重的贡献与株高和穗下节均呈负相关,与总叶面积呈极显著负相关,与旗叶面积呈显著负相关;茎秆和叶鞘对粒重的贡献与株高和穗下节均呈正相关。生产上选用叶及非叶器官对粒重贡献率高的品种,有利于获得理想的产量。

春小麦非叶器官光合特性及与籽粒蛋白质关系的氮肥调控效应

为了解氮肥调控下春小麦非叶器官光合特性及与籽粒蛋白质含量的关系,在不同施氮量下,对小麦开花后非叶器官(包括旗叶鞘、穗下节间、芒及穗)叶绿素含量、光合面积及成熟期籽粒蛋白质含量进行了研究。结果表明,在春小麦拔节期增施氮肥,能够显著提高各非叶器官叶绿素含量、增加光合面积,并能有效延缓各非叶器官叶绿素含量的降解,但不同施氮量之间对各非叶器官光合特性的影响有差异。从非叶器官光合特性与籽粒蛋白质含量的相关性看,适量氮肥的施用,提高了非叶器官叶绿素含量、光合面积与籽粒蛋白质含量的相关性。

小麦不同进化材料叶与非叶器官C4光合酶活性及δ^(13)C值差异

为明确小麦进化过程中C_(4)代谢酶活性的变化趋势,以二倍体小麦种(野生一粒小麦、栽培一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草)、四倍体小麦种(野生二粒小麦、栽培二粒小麦、阿拉拉特、提莫菲维小麦)及六倍体小麦种(斯卑尔脱小麦、普通小麦)为试验材料,对不同染色体倍数小麦种不同绿色器官光合碳同化酶(PEPC、RuBPC、NADP-MDH、NADP-ME、NAD-ME)活性及稳定碳同位素(δ^(13)C)值进行了比较分析。结果表明,在同一种内,非叶器官(叶鞘、穗下节间、芒、护颖、外颖)RuBPC活性显著低于旗叶,除六倍体小麦品种外,其余小麦材料的PEPC及其他C_(4)途径酶活性均高于叶片。在小麦进化过程中,随着染色体倍数的增加,旗叶片的C_(3)和C_(4)同化酶活性均上升,且PEPC/RuBPC活性比值显著增加;非叶器官的RuBPC活性增加,但PEP羧化酶及其他C_(4)途径酶活性下降,PEPC/RuBPC活性比值显著降低。旗叶和穗器官的δ^(13)C值均在C3途径范围内,穗器官的δ^(13)C值高于叶片;随染色体倍数的增加,旗叶δ^(13)C值增高,而穗器官的δ^(13)C值下降。综合来看,小麦非叶器官具有较强的C_(4)光合酶活性,在进化过程中,其C4酶活性趋向减弱,而旗叶的C_(4)酶活性则趋向增加。

春小麦产量及非叶器官含氮量的氮肥调控效应

为了探索氮肥与春小麦非叶光合器官之间的内在联系,以农麦2号为材料,在田间条件下研究了氮肥施用时期对春小麦花后非叶光合器官全氮含量及其与产量关系的调控效应。结果表明,非叶器官全氮含量自开花后随生育进程的推进呈下降趋势,不同非叶光合器官之间的全氮含量差异显著(旗叶鞘>穗下节间>芒>护颖>外稃);不同追肥处理中非叶器官全氮递减速率与产量之间的相关性各异,其中,拔节期追肥处理中各非叶器官的全氮递减速率与产量均呈负相关。

作物非叶器官光合特性及其对产量的影响

非叶器官对作物产量的形成有着一定的补充作用。通过对国内外有关非叶器官叶绿体形态结构、光合生理特性及其对作物产量影响的综述,阐述了非叶器官具有不同于C3类似于C4的独特光合结构及其对作物产量形成的影响机制,旨在为作物提高非叶器官的光合特性,进一步增加作物产量提供理论依据。

棉花非叶器官的叶绿素荧光异质性研究

【目的】棉花叶片和非叶器官的结构和功能具有异质性,本文针对这一问题通过叶绿素荧光成像技术来研究叶片和非叶器官的光合异质性。【方法】本试验以陆地棉品种新陆早45号为材料,测定了叶绿素含量和叶绿素荧光参数等,以此探讨棉花叶片和非叶器官的光合特性和异质性。【结果】试验结果表明,棉花叶片及非叶器官均存在光合功能的异质性。通过比较不同器官的异质性表明,与叶片相比,非叶器官光合功能的变异程度较大;且不同参数的异质性随光照强度而变化。无论叶片还是非叶器官,与光化学过程相关的参数均随光照强度增加异质性变大,而与非光化学过程相关的参数均表现出随光照强度增加异质性变小的特点。【结论】在研究过程中,如使用普通光纤式叶绿素荧光仪来测定样品(叶片等)的光合性能时,需要对样品的不同部位进行多次测定,才能更好地反映所测定组织的光合性能。而如需要较精确的光化学猝灭或者非光化学猝灭相关的参数时,无论叶片还是非叶器官均需要加大测定的重复数来进行分析,以达到更为准确的目的。

不同供水条件下冬小麦叶与非叶绿色器官光合日变化特征

为揭示小麦叶片与非叶绿色器官的光合活性在一日中的变化特性及其在器官间的差异性,探讨群体及不同器官光合日变化对不同供水条件的响应特征,在田间设置生育期不灌水(I0)、灌2水(I2,拔节水+开花水)和灌4水(I4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)3个处理,于灌浆期测定了群体光合与呼吸速率的日变化,旗叶片、叶鞘、穗、穗下节间各器官光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶绿素荧光参数的日变化。结果表明,灌浆期小麦穗和穗下节间光合速率日变化呈单峰曲线,而旗叶叶片与旗叶鞘光合速率均呈双峰型,表现出不同程度的午休。随着灌水次数减少,各器官光合速率降低,叶片对严重水分亏缺的反应大于各非叶器官。器官光合速率的日变化与Fv/Fm变化相一致,而与气孔导度日变化有较大差异。各器官上午的累积光合量均高于下午,上午光合量占日总光合量的比例为51%—62%,随着灌水次数减少而增大。不同灌水处理群体光合速率、呼吸速率日变化均未出现午休现象。春季浇2水处理与春浇4水处理相比,灌浆期群体光合速率及日光合积累量没有显著差异。综合研究认为,小麦叶与非叶器官光合性能及其日变化特征有较大不同,非叶光合对水分亏缺的敏感性低于叶片,生育期浇2水可以获得与浇4水相似的群体日光合积累量。

棉花非叶绿色器官光合能力的差异及与物质生产的关系

在田间条件下,以3个杂交棉品种(鲁棉研25、石杂2号和新陆早43)和2个常规棉花品种(新陆早13和新陆早33)为试验材料,通过两年试验研究了不同类型品种冠层叶片和非叶绿色器官(苞叶、铃壳和茎秆)的群体光合速率、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合机构电子传递特性,及其与光合物质生产的关系。结果表明,杂交棉石杂2号和新陆早43非叶绿色器官的群体光合速率显著高于常规棉品种,其中果实(铃壳和苞叶)和茎秆的群体光合速率分别比2个常规棉平均高85.1%和197.6%。叶片的叶绿素含量和实际光化学效率最高,铃壳次之,苞叶和茎秆最小;与常规棉品种相比,杂交棉品种叶片和苞叶的实际光化学效率无显著差异,但铃壳和茎秆的实际光化学效率显著较高;非叶绿色器官光合物质生产能力的提高与其对强光的适应能力和抗光抑制能力关系密切。

小麦非叶器官的光合特性及其对籽粒产量的贡献

以旗叶为对照,比较研究了小麦(Triticum aestivum)叶与非叶器官(穗、穗下节间、旗叶鞘)的光合生理以及对籽粒产量的贡献。结果表明:灌浆初期和中期,小麦穗下节间的叶绿素含量与旗叶差异不显著,但显著高于穗和旗叶鞘。灌浆后期,不同光合器官叶绿素含量由高到低依次为穗下节间、旗叶鞘、旗叶和穗。灌浆初期时叶片的群体光合速率占对照总群体光合的48.5%～50.0%,穗为29.5%～33.2%,穗下节间为12.2%～12.6%。灌浆中期,叶片的群体光合占比下降至42.9%～45.7%,穗提高至32.1%～34.4%。非叶光合器官中的RuBPCase和PEPCK活性在整个灌浆期都高于旗叶,且灌浆中期时穗部的PEPCK活性较灌浆初期时升高,而其他光合器官的PEPCK活性降低。穗下节间的ΦPSII显著大于旗叶,穗的Fv/Fm和ΦPSII均低于旗叶。穗部和叶片是籽粒产量的主要贡献者,其中,叶片的贡献为42.41%～44.97%,穗为17.77%～47.36%。研究结果将为小麦高产栽培的群体调控和品种选育提供理论依据。

膜下滴灌水分亏缺下棉花开花后非叶绿色器官光合特性及其对产量的贡献

选用北疆棉区主栽品种新陆早33号和新陆早45号,设置常规滴灌量（CI）、轻度水分亏缺滴灌量（SDI）、中度水分亏缺滴灌量（MDI）3种处理,在田间条件下研究了不同滴灌量对棉花叶片和非叶绿色器官叶绿素（Chl）含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（gs）和光合物质累积的影响,明确了水分亏缺下棉株非叶绿色器官光合作用对产量的贡献。结果表明,各滴灌量条件下棉花非叶绿色器官单位面积的Pn、Chl含量下降幅度较叶片小,且随棉花生育进程的变化较小。在棉铃生长发育后期,随滴灌量减少,棉花非叶绿色器官光合物质生产能力对产量起着更为重要的作用。中度水分亏缺条件下,棉铃（铃壳和苞叶）和茎秆光合作用对铃重的相对贡献率分别增加至16.8%-34.9%和7.6%-17.5%。因此,采用膜下滴灌植棉技术时适当控制滴水量,在保证叶片具有较高光合速率的同时,发挥棉花非叶绿色器官的光合抗逆能力,对挖掘滴灌棉花节水增产潜力具有重要意义。

麦业丰化控对大豆鼓粒期非叶光合器官与粒重关系的影响

化控是大豆一项重要的增产技术。为探明化控条件下大豆非叶光合器官对粒重相对光合贡献的变化规律,以黑农41和新早-1为材料,采用铝铂遮光法研究了花期麦业丰化控处理(CK、化控1次、化控2次)条件下,大豆鼓粒期间荚、叶柄、叶片对粒重相对光合贡献的变化。结果表明,荚对粒重相对光合贡献依次为4.84%、8.44%、17.58%;叶柄对粒重相对光合贡献依次为5.91%、3.34%、12.92%;叶片对粒重相对光合贡献分别为34.03%、26.29%、17.00%。麦业丰化控提高了荚、叶柄对粒重相对光合贡献,降低了叶片对粒重相对光合贡献。化控技术增产与叶片和豆荚光合性能的改变有关。

大豆鼓粒期非叶光合器官与粒重的关系

在田间条件下，R6期采用铝箔遮光处理，对三个早熟大豆材料中、上部节叶片、荚、叶柄进行遮光处理，研究叶片，荚、叶柄对粒重的影响。结果表明，叶片遮光节粒重下降幅度为10．4％～33．3％；叶柄遮光节粒重下降仅为1．0％～8．9％；荚遮光与叶片遮光粒重降幅相近为27．3～40．0％。粒数比单粒重对遮光反应更敏感。荚的光合作用主要在鼓粒前期进行。

不同品质类型小麦非叶光合器官光合荧光特性研究

以强筋(郑麦9023)、中筋(新麦13)和弱筋(豫麦50)型小麦品种为试材,测定了它们非叶光合器官的叶绿素含量、荧光动力学参数、净光合速率及对籽粒的贡献率.结果显示,不同品质类型小麦非叶光合器官叶绿素含量表现为旗叶鞘>穗下节间>芒>穗部颖片,各非叶光合器官开花18d后叶绿素含量均表现为弱筋小麦>中筋小麦>强筋小麦;弱筋小麦的非叶光合器官在灌浆前期具有较高的Fv/Fm、ΦPSⅡ值,在灌浆后期其Fv/Fm和ΦPSⅡ值下降幅度显著小于强筋小麦并有较高的净光合速率;非叶光合器官对籽粒的相对贡献率依次为穗部>旗叶>节鞘,且对弱筋小麦籽粒的贡献率高于中筋和强筋小麦,其中节鞘和穗对弱筋小麦粒重的相对贡献率分别为15.7%和35.4%.研究表明,弱筋小麦豫麦50的非叶光合器官能维持较较强的光合能力,生产更多的光合产物,花后形成的光合产物对其粒重的增加起重要作用.

水分亏缺对棉花叶片与非叶绿色器官光合特性及产量的影响

【目的】研究水分亏缺对棉花叶片与非叶绿色器官光合特性及产量的影响。【方法】在田间生态条件下,选用北疆棉区棉花主栽品种新陆早45号为试验材料,设置3个滴灌量处理,测定不同滴灌量处理下棉花叶片与非叶绿色器官的光合面积、叶绿素含量、光合速率、生物量累积等。【结果】随滴灌量的减少,棉花非叶绿色器官的光合面积下降幅度较叶片小,非叶绿色器官的光合表面积占单株光合总面积的比例增加;水分亏缺下非叶绿色器官(苞叶、铃、茎秆)单位面积的叶绿素含量下降缓慢。【结论】随着滴灌量的减少,叶片群体光合速率下降显著,非叶绿色器官群体光合速率下降缓慢,单株结铃数和籽棉产量降低;适度水分亏缺提高了非叶绿色器官生物量累积的比例,对产量形成更为重要。

植物非叶绿色器官光合特征研究进展

植物的光合作用是最重要的化学反应之一,是生产人类和动物所需食物和氧气以及净化水源的重要过程。从光合作用着手提高植物产量一直是研究热点。挖掘植物非叶绿色器官光合潜力是提高植物整体光合能力的一个重要途径,一些植物非叶绿色器官在逆境条件下具有蒸腾速率较低、水分利用效率较高、渗透调节能力更强等特点,表现出优于叶片的光合抗逆性且具有可观的产量贡献。简要综述了非叶绿色器官光合作用的相关研究,主要包括植物繁殖器官及茎的光合表现、研究植物器官相对贡献率的方法、非生物胁迫对植物非叶绿色器官的影响、非叶绿色器官光合途径的鉴定及非叶绿色器官再固定CO_(2)等方面,分析了非叶绿色器官光合贡献率评价方法上存在的优缺点,并对未来在非叶绿色器官光合研究方向上作以展望。

植物非叶绿色器官光合贡献研究进展

植物光合作用是生物界赖以生存的基础。长期以来,叶片被认为是植物进行光合作用的重要器官。然而在逆境条件下,植物非叶绿色器官的光合贡献也具有巨大的潜力。近年来,为了探究植物增产的新途径,科研工作者纷纷把目光投向了植物非叶绿色器官。本文简述了植物非叶绿色器官中能够进行光合作用的器官类型、非叶绿色器官光合贡献率及其光合贡献率的测量方法。通过探究不同类型非叶绿色器官光合贡献的差异,比较不同光合贡献率的测量方法,旨在为探索提高非叶绿色器官光合性能的途径提供参考。

不同供水条件下小麦不同绿色器官的气孔特性研究

为了考察小麦叶片与非叶器官气孔结构特性的差异及其对供水条件的反应,设置不同灌水处理,利用电镜观察小麦灌浆期不同绿色器官的气孔分布和结构特征,并分析其与气孔特性指标间的关系。结果表明,在不同灌水处理下看到各非叶器官(穗、旗叶鞘和穗下节间)均分布着气孔,但其数目少于旗叶叶片。护颖仅在远轴面存在气孔;外稃在多水条件下(4水处理)近轴面出现较多气孔,而远轴面看不到气孔,但在水分胁迫(无水处理)条件下,气孔却出现在远轴面而不在近轴面;在不同水分处理下均观察到芒上明显的气孔分布。从气孔大小看,穗各部分(护颖、外稃、内稃和芒)略小于其他器官。随着灌水次数的减少,各器官气孔密度呈增大趋势,气孔器及气孔孔径表现出长度增加、宽度减小的特征。限水灌溉下非叶器官(穗、旗叶鞘和穗下节间)在籽粒灌浆期气孔导度、蒸腾速率和光合速率的稳定性高于叶片。相关分析表明,不同器官的气孔导度与蒸腾速率均呈显著正相关,非叶器官气孔导度与光合速率的相关程度明显低于叶片。说明在干旱少水条件下,叶与非叶器官蒸腾作用均会减弱,叶片光合速率亦相应降低,而非叶器官光合速率可能保持相对稳定,可相对提高其水分利用效率。