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。

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。

脉冲电场对金边龙舌兰光合电子传递链和释放负离子能力影响

【目的】探明脉冲电场刺激对金边龙舌兰(Agave americana var.Marginata)光合电子传递链和释放负离子能力的影响。【方法】采用0 k V(对照,CK)、5 k V(T1)和7 k V(T2)3个不同脉冲电场处理刺激金边龙舌兰,比较和分析不同刺激下金边龙舌兰的叶绿素含量、快速叶绿素荧光诱导动力曲线(Rapid Chlorophyll Fluorescence Induction Kinetics Curve,OJIP曲线)、叶绿素荧光参数和负离子释放浓度的变化情况。【结果】(1)脉冲电场技术刺激金边龙舌兰后,两处理组叶绿素含量分别增长6.30%、6.70%,两处理组与CK组之间存在显著差异;(2)两处理组OJIP曲线,偏转(I)和最高峰(P)值均高于原点(O)和拐点(J)值,I-P段的上升趋势较O-J段平缓。同时,J-band均大于0,T2处理组峰值高于T1处理组;(3)叶绿素荧光参数均呈波动的变化趋势,其中最大荧光强度(F_(m))、单位面积捕获能量(TR_(o)/CS_(o))等整体呈现上升的趋势,PSⅡ光合系统潜在活性(F_(v)/F_(o))、PSⅡ受体侧电子传递体数(S_(m))等整体呈现下降的趋势,最大光量子效率(F_(v)/F_(m))、J点相对可变荧光强度(Vj)等整体变化不大。吸收光能为基础的性能指数(PIabs)均出现减小的趋势,其中T1处理组减小18.60%,T2处理组减小14.1%。CK处理组综合性能参数(PItotal)大于T1处理组和T2处理组;(4)T1处理组,脉冲电场刺激4 h相较于脉冲刺激3 h时,NAI浓度增长87.60%。T2处理组,脉冲电场刺激4 h后,相较于脉冲刺激3 h时,NAI浓度增长62.09%,其中在脉冲1~4 h,两处理组之间、二者与CK组之间NAI释放浓度存在显著差异。【结论】脉冲电场技术对金边龙舌兰光合电子传递链产生影响,进而对其释放负离子能力等产生影响。

基于OJIP曲线差异性特征的水体综合毒性表征参数构建

以藻类多相瞬态叶绿素荧光动力学曲线OJIP为基础,提取曲线间距离、形状和角度特征之间的差异,进行曲线差异性度量。同时,采用K最近邻(KNN)分类算法评价并选择分类效果较好的特征组合,利用不同特征对毒性强度表征作用的贡献率分配权重进行特征融合,构建水体综合毒性表征参数PIFCD。在此基础上,以普通小球藻为受试对象,在DCMU、DBMIB、MV、马拉硫磷、克百威毒性物质胁迫下,对比现有的Fv/Fm、PI_(ABS)两种表征参数,从毒性响应、最低检测限和最高响应浓度三个方面,验证所构建PI_(FCD)参数的有效性与优越性。结果表明:PI_(FCD)对5种毒性物质均响应灵敏,与Fv/Fm相比可检测更多种类的污染物;PI_(FCD)对5种毒性物质的最低检测限分别比PI_(ABS)降低了90.34%、41.66%、81.91%、95.43%和77.66%,同时对高浓度毒性物质的检测能力更强。

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.

干旱及复水循环对苗期药用大黄叶片光合碳同化功能和光化学活性的影响

以三叶期药用大黄幼苗为材料,采用盆栽控水实验考察其在不同干旱时间(首次干旱10 d,复水后第2次干旱25 d,再复水后第3次干旱40 d)、干旱梯度(正常供水、轻度、中度、重度干旱)及复水时间(复水第1、3天)条件下的生长指标、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数的响应特征,探讨植物在间歇性、季节性干旱带来的干湿交替土壤环境中的光合生理响应机制。结果显示,(1)干旱胁迫下,药用大黄幼苗地上部分生物量降低,根冠比显著增大,复水后生物量均有所回升。(2)叶片叶绿素含量在干旱胁迫下显著降低,复水后均有所回升,且在10 d、25 d干旱后复水产生较强的补偿效应。(3)叶片气体交换参数(Pn、Ci、Gs、Tr、CE)及光合系统性能指数(PIabs、PItotal)在干旱胁迫下显著降低;Ls在短期干旱胁迫下显著升高,而在干旱40 d先升高后下降;复水后,各指标产生与叶绿素含量相似的恢复趋势。(4)干旱胁迫下,叶片荧光参数(Fv/Fo、Fv/Fm、qP)显著降低,Q^(-)_(A)大量积累,OJIP曲线J相和I相显著升高;随着干旱时间延长,PSⅡ受到明显损害,重度干旱40 d后叶片NPQ几近于0;短期干旱后复水,大部分荧光参数能恢复至对照水平,干旱40 d后复水,大部分荧光参数、OJIP曲线J相和I相等无法恢复到对照水平。研究发现,药用大黄叶片在干旱胁迫下能通过热耗散等光保护机制来抵御胁迫带来的光伤害,但随着干旱胁迫加剧及干旱时长延长,光系统电子传递速率受到严重抑制,光保护机制失效,反应中心失活;大黄叶片光合和荧光参数在短期干旱后复水能迅速恢复,并表现出补偿效应;部分生理指标在二次干旱25 d时表现出比初次干旱10 d更强的抗旱性和复水后的恢复能力,而长期且重度干旱会严重破坏叶片的光合器官,产生极强的光抑制和生长抑制使植株在复水后也不能完全恢复正常的生理功能;适当的苗期干旱锻炼能够增强药用大黄叶片光合作用和PSⅡ功能,提高其抗旱性。

不同光质处理对芹菜幼苗生长及叶片荧光诱导动力学的影响

以黄心芹为试材,采用人工补光的方法,设置光质分别为纯红光(R)、红光∶蓝光=3∶1(3R1B)、红光∶蓝光=1∶3(1R3B)、纯蓝光(B)以及对照组白光(W),探究了不同的红蓝光比例对芹菜幼苗的生长和光合系统电子传递的影响,以期筛选出适宜的壮苗处理并了解红蓝光对芹菜幼苗光系统的调控机制。结果表明:与对照相比,R处理显著促进芹菜幼苗株高、叶面积的增加但显著减小了茎粗和根长,B处理则相反,幼苗株高和叶面积最小,但根长和茎粗最大;B的壮苗指数最高,并且总鲜质量和总干质量的积累仅次于R处理;1R3B和3R1B的表型差异和生物量的差异并不明显。相比于R和3R1B,W、B、1R3B更有利于光合色素的积累。通过OJIP曲线及JIP-test分析发现,R处理的J点相对荧光强度显著大于其它处理并且I点同样为最大,这说明红光抑制了PSⅡ受体侧Q_(A)、Q_(B)和PQ库的还原,抑制了电子传递及PSⅡ活性。该研究中,单色蓝光处理的壮苗指数最高,并且拥有较高的生物量和光合色素积累,PSⅡ的电子传递系统未发现被抑制,是比较理想的育苗光质。

不同调亏灌溉处理对高产矮秆小麦光合性能的影响

【目的】探明不同调亏灌溉处理对高产矮秆小麦光合性能的影响。【方法】基于盆栽试验,以百农207(BN207)、百农307(BN307)以及百农607(BN607)高产矮秆小麦为供试材料,以充分灌溉为对照(CK),设置3个中度调亏灌溉处理,分别为:苗期—越冬期、拔节期—抽穗期、扬花期—灌浆中期进行中度调亏灌溉(W1);苗期—越冬期、扬花期—灌浆中期进行中度调亏灌溉(W2);苗期—越冬期、拔节期—抽穗期进行中度调亏灌溉(W3)。分析不同处理下小麦产量、叶片光合速率(Pn)及叶绿素荧光动力学参数的差异。【结果】与CK相比,3个小麦品种在W3处理下的产量、生物量、叶片叶绿素相对量(SPAD)及光化学活性均显著提升。在同一调亏灌溉处理下,不同品种间的光合性能存在差异。BN207品种在长期调亏灌溉下具有抵御光合电子传递限制的能力,BN607在生长前期进行适度的调亏灌溉更有利于增强其生长后期对水分亏缺的适应能力,BN307在苗期—越冬期和拔节期—抽穗期进行中度调亏灌溉有利于提升Pn。【结论】在苗期—越冬期、拔节期—抽穗期进行中度调亏灌溉有利于提升小麦产量与光合性能。

干旱胁迫对玉米品种苗期叶片光合特性的影响

维持较高的光合作用对于作物适应干旱逆境意义重大,光合电子传递和气孔行为是作物光合机构的重要组成部分,而玉米上有关它们之间的组合响应干旱胁迫研究报道较少。本文将2个主推玉米品种陕单609和郑单958生长在自然光和4个干旱胁迫下的干旱棚内,对其叶片的光系统II(PSII)的电子传递功能和气孔导度进行了研究。结果显示,中度和重度干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著下降,而伴随着胞间CO2浓度(Ci)上升,显示光合速率下降是非气孔因素所致。JIP-test分析发现干旱胁迫下2个品种叶绿素荧光诱导动力曲线(OJIP)中出现了K-band,说明光系统II(PSII)放氧复合体(OEC)受到抑制和PSII供体侧与受体侧电子传递不平衡;同时干旱胁迫下反映从PSII供体侧到PSI末端受体电子流的荧光参数显著改变,损伤了光系统II和I之间光合电子传递链,限制CO2同化。品种间光合特性对干旱胁迫的响应存在差异,重度干旱对郑单958叶片光合机构的影响比对品种陕单609大。以上结果表明,中度和重度干旱下玉米品种叶片Pn下降归属于光化学活性的衰退;陕单609光合机构的耐旱性强于郑单958。

遮荫对‘保佳红’桃树叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以3年生桃品种‘保佳红’为试材,于不同生育时期采用人工遮阴的方法,在叶片生长的不同时期分别设置100%(CK)、80%、60%、40%和20%自然光照的5个光照强度处理,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术,研究了不同光强对桃树叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线及其参数的影响。结果表明:(1)桃树各生长时期的叶片最大荧光值均随着光照强度的减弱而依次升高。(2)在PSⅡ能量分配比率方面,遮阴下的叶片提高了用于电子传递的量子比率(φEo),降低了用于热耗散的的量子比率(φDo)。(3)在PSⅡ反应中心活性方面,遮阴使得单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获的光能(TRo/RC)、用于传递电子的能量(ETo/RC)和用于热耗散的能量(DIo/RC)均下降。(4)各时期不同光强处理的最大光化学效率Fv/Fm均在中午时段出现下降,且光照强度越大,降幅越大,说明桃叶在中午会出现强光抑制。研究认为:在遮阴条件下,桃叶天线色素吸收和捕获的光能减少,PSⅡ反应中心活性降低,但其可以通过增加能量在电子传递方面的分配比率来提高对光能的利用。

快速叶绿素荧光动力学及其在植物抗逆生理研究中的应用

快速叶绿素荧光动力学是研究光合原初反应的无损探针,可监测光合反应的多个事件,并能反应植物的生理状况,可以应用于环境物理及化学条件胁迫对植物的影响(如化肥及除草剂的使用;CO2、O2、O3浓度的变化及温度、光强度胁迫等);也应用于农业生产(如确定耕作方式及日常管理;除草剂、杀虫剂及激素的使用;品种选优等);更是光合生理研究的便捷工具。介绍了快速叶绿素荧光动力学中的JIP-test分析方法,并从光、水分、温度、盐等多个方面介绍了JIP-test方法在植物抗逆生理研究中的应用。

草甘膦与镉复合胁迫对玉米幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

为了探讨草甘膦(PMG)与重金属镉(Cd)复合胁迫对作物(玉米幼苗)生长的影响作用机制。通过温室盆栽试验,分别进行了不同浓度的PMG单一处理(浓度分别设计为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg^(-1))和不同浓度的PMG(浓度分别为0、1.25、2.5、5、10、20 mg·kg^(-1))与浓度5 mg·kg^(-1)Cd2+的复合处理。采用分光光度法和连续激发式荧光仪分别对玉米幼苗抗氧化酶(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量、荧光动力学曲线及相关参数进行了测定。结果表明,单一和复合胁迫分别在PMG浓度为1.25~5 mg·kg^(-1)、1.25~2.5 mg·kg^(-1)时,玉米幼苗通过增大抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,清除积累过多的活性氧自由基,提高叶绿素含量的合成,加大光合作用速率,促进玉米幼苗的生长;单一和复合胁迫分别在PMG浓度为5~20 mg·kg^(-1)、2.5~20 mg·kg^(-1)时,由于玉米幼苗积累了过多的膜脂过氧化物,导致抗氧化系统损坏,阻碍叶绿素含量的合成,同时也损害了PSII的功能(MO、φPO、ΨO、φEO、φDO、ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC、DIO/RC、PIABS),导致玉米幼苗光合作用受到抑制,阻碍幼苗的生长。研究表明,草甘膦单一胁迫和与重金属镉复合胁迫,对玉米幼苗酶活性及光合作用的影响,均随处理浓度的升高表现为双阶段性,低浓度促进,高浓度抑制;与同浓度的PMG单一处理相比,Cd2+的存在,加大了PMG单独存在时的损害作用,使得玉米幼苗对PMG胁迫的敏感浓度点从5 mg·kg^(-1)降低到2.5 mg·kg^(-1)。

施用化肥和农家肥缓解盐碱地桑树光合午休PSⅡ光抑制

本研究利用快相叶绿素荧光技术分析盐碱地施用化肥和农家肥对中午时段桑树(Morus alba)叶片PSⅡ功能的影响。结果表明,在中午时段,盐碱地生长的桑树叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)和以光吸收为基础的光合性能指数(PIABS)分别仅为0.69和0.19,光合午休时桑树叶片发生了明显的光抑制现象,而施用化肥和农家肥均可提高桑树叶片的Fv/Fm和PIABS值,且施用农家肥的效果优于化肥。为分析施用化肥和农家肥缓解盐碱地桑树光合午休PSⅡ光抑制的原因,将OJIP曲线标准化,结果表明,施用化肥和农家肥相对增加了光合午休时桑树叶片PSⅡ电子受体侧QA向QB的电子传递能力,其原因与施用化肥和农家肥相对增强了PSⅡ受体侧QB和PQ电子库的接受电子能力有关,特别是施用农家肥与施用化肥相比,在二者均增加了PQ库容量的前提下,施用农家肥还相对增加了电子传递体QB的电子接受能力,降低了QA-的积累量。施用化肥和农家肥还相对增加了盐碱地桑树叶片光合午休时PSⅡ电子供体侧放氧复合体OEC的活性,以维持水裂解功能的正常进行和光合电子的正常供应。另外,施用化肥和农家肥还有效降低了叶绿体内类囊体的解离程度,增加其与PSⅡ蛋白复合体的附着力,以维持正常的PSⅡ的光化学活性。与化肥相比,施农家肥对缓解盐碱地桑树叶片光合午休光抑制程度方面的优势主要体现在促进桑树叶片PSⅡ受体侧电子传递方面,而对桑树叶片OEC活性和类囊体膜状态方面的影响与施化肥的差异较小。

模拟酸雨处理后番茄叶片叶绿素含量及叶绿素荧光参数的动态变化

以番茄品种‘倍盈’(Lycopersicon esculentum‘Beiying’)幼苗为研究材料,对pH 5.6(CK)、pH 3.5和pH 3.0模拟酸雨处理结束后0~20 d叶片的叶绿素含量、OJIP曲线和叶绿素荧光参数的动态变化进行了比较和分析。结果表明:在模拟酸雨处理结束后0~20 d,随时间延长,各叶绿素含量相关指标以及各叶绿素荧光参数均呈波动的变化趋势,其中,叶绿素荧光参数Fo、Vj、Mo、φDo、ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC、TRo/CSo、DIo/CSo和RC/CSo值整体呈下降的趋势,Fv/Fo、Sm、ψo、φEo、ETo/RC、ETo/CSo值整体呈上升的趋势。在模拟酸雨处理结束后0~20d,2个模拟酸雨处理组的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及pH 3.0模拟酸雨处理组的叶绿素a含量与叶绿素b含量的比值(Chla/Chlb)总体上低于CK组,其中,叶绿素b含量以及Chla/Chlb值在各组间均无显著差异;在pH 3.5模拟酸雨处理结束后5~20 d,叶绿素a和总叶绿素含量与CK组均无显著差异;而在pH 3.0模拟酸雨处理结束后0~20 d,叶绿素a和总叶绿素含量均显著低于CK组。在模拟酸雨处理结束后0 d,2个模拟酸雨处理组OJIP曲线的O和J值均高于CK组,P值则低于CK组,且曲线形状与CK组差异明显;但随时间延长,2个模拟酸雨处理组OJIP曲线的O和J值呈下降趋势,而I和P值则呈上升趋势,曲线形状与CK组趋同。与CK组相比,pH 3.0模拟酸雨处理结束后0 d,叶片Fm、Fv/Fo、Fv/Fm、Sm、ψo、φEo、ETo/RC和ETo/CSo值显著下降,Fo、Vj、Mo、φDo、ABS/RC、DIo/RC和DIo/CSo值显著上升,但pH 3.5模拟酸雨处理后叶片的大多数叶绿素荧光参数与CK组无显著差异。总体上看,在pH 3.5模拟酸雨处理结束后20 d,叶绿素含量基本恢复至CK组水平,且叶绿素荧光参数也在处理结束后0 d基本恢复至CK组水平;而在pH 3.0模拟酸雨处理结束后20 d,叶绿素含量未能恢复至CK组水平,且叶绿素荧光参数在处理结束后5~10 d逐渐恢复至CK组水平。综合分析结果表明:经模拟酸雨处理后,番茄叶片叶绿素a含量降低,OJIP曲线形状改变,PSⅡ反应中心受损,导致大多数叶绿素荧光参数发生改变,从而对光合系统产生影响;且随模拟酸雨pH值的降低,对叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响效应增大。

利用叶绿素荧光技术分析2个草莓品种的低温适应性

利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术及JIP-test分析,研究了4℃低温胁迫1、2、4、6 d对一季草莓‘红颜’和四季草莓‘圣安德瑞斯’光系统Ⅱ的影响,结合相对电导率和叶绿素含量分析2个草莓品种的低温适应性。结果表明:胁迫条件下K相可变荧光占F_(J)-F_(o)振幅的比例(W_(k))无显著增加,PSII放氧复合体未受到伤害;但随低温胁迫时间延长2个草莓品种最大光化学效率(F_(v)/F_(m))及性能指数(PI_(abs))降低,发生光抑制;同时用于电子传递到Q^(-)_(A)以下的效率(ψ_(o))和电子传递的量子比率(φ_(Eo))也在降低;反应中心的数量(RC/CS_(o)),反应中心吸收、捕获的能量(ABS/RC、TR_(o)/RC)随胁迫时间延长大致呈增加趋势,但低于各自对照;‘圣安德瑞斯’虽在胁迫后期反应中心吸收的光能(ABS/RC)较‘红颜’多,但没有更多用于推动电子传递(ET_(o)/RC),而是通过热耗散(DI_(o)/RC)减轻对植株的伤害,相反‘红颜’反应中心数量增加后吸收的能量多用于推动电子传递;4℃低温下,2个草莓品种质膜透性相对稳定;与各自对照相比,‘红颜’叶片的各参数在低温胁迫后变化幅度缓于‘圣安德瑞斯’。快速叶绿素荧光动力学参数、相对电导率和叶绿素含量的比较结果显示,‘红颜’对低温的适应性优于‘圣安德瑞斯’。

低温寡照条件下黄瓜叶片光合作用减弱的机理分析

以黄瓜品种‘津优101’(Jinyou101)为试材,于2020−2021年在南京信息工程大学利用人工气候箱开展低温寡照双因素环境控制试验。昼/夜温设置13℃/3℃、16℃/6℃、19℃/9℃、22℃/12℃共4个水平,光合有效辐射(PAR)设置200和400μmol·m^(−2)·s^(−1)两个水平,各处理均分别持续3、6、9、12d,以28℃/18℃和800μmol·m^(−2)·s^(−1)的光温设置为对照(CK)。测定不同处理下幼苗期黄瓜叶片的叶绿体色素含量、光合参数和快速叶绿素荧光诱导动力学参数,以探究低温寡照条件下黄瓜幼苗叶片光合作用减弱的机理。结果表明:(1)不同处理下黄瓜叶片的各叶绿体色素含量均随温度和PAR降低而降低,随处理时间延长而降低。(2)不同处理下叶片最大光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随胁迫程度和时间的增加呈降低趋势,光补偿点(LCP)随胁迫程度和时间的增加呈上升趋势,说明低温寡照胁迫程度越深、胁迫时间越长,黄瓜叶片光合作用越弱。(3)随着胁迫程度加深和时间延长,黄瓜叶片快速荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)的JIP相逐渐下降;能量分配比率参数(φPo、ψEo和φEo)均逐渐减小;单位活性反应中心所吸收(ABS/RC)和捕获(TRo/RC)的光能逐渐增加,但用于电子传递的光能(ETo/RC)仍逐渐减少。本研究证实,低温寡照处理使黄瓜叶片气孔导度下降,气体交换受阻;天线色素含量降低,叶片吸收和捕获的光能减少;PSII性能降低,用于光化学反应的能量减少,因而叶片光合作用减弱。

3种丁香叶片的PSⅡ光化学活性及光能利用特点

以我国北方地区常见的3种丁香属植物紫丁香(Syringa oblata)、白丁香(S.oblata var.alba)和暴马丁香(Syringa reticulata(Blume)H.Hara)为试验材料,利用快相叶绿素荧光动力学技术研究3种丁香叶片的PSⅡ光化学活性之间的差异。结果表明:3种丁香叶片Fv/Fm之间差异不大,但暴马丁香叶片的Fv/Fo和PIABS却小于紫丁香和白丁香,达到极显著差异水平,说明暴马丁香叶片的PSⅡ光化学活性相对较低。暴马丁香叶片PSⅡ电子受体侧电子由Q_A向Q_B传递的速率明显低于紫丁香和白丁香,而且Q_A^-向Q_B传递速率也明显低于紫丁香和白丁香,但3种丁香叶片Sm无显著差异,即在PQ库容量差异较小情况下,暴马丁香叶片Q_A向Q_B传递速率较低的原因与Q_B接受电子能力较低有关,受Q_B下游PQ库的影响较小。暴马丁香叶片放氧复合体OEC的功能和类囊体膜结构的稳定性也明显低于紫丁香和白丁香。虽然暴马丁香单位反应中心吸收的光能ABS/RC明显高于紫丁香和白丁香,但是3种丁香叶片的ET_o/RC之间却无显著差异,但DIo/RC极显著高于紫丁香和白丁香。因此,暴马丁香叶片PSⅡ反应中心能量分配的不均衡性也是其PSⅡ反应中心光化学活性较低的原因之一。

微量元素锰对底栖甲藻热带库里亚藻(Coolia tropicalis)生长及叶绿素荧光特性的影响

以热带库里亚藻(Coolia tropicalis)为研究对象,在不同锰浓度(0、1、5、10、50μmol·L^–1)的人工海水培养15d,利用叶绿素荧光动力学技术研究了其生长和光合作用对不同锰环境的响应。结果表明:1)比生长速率(μ)和最大相对电子传递速率(rETRmax)与锰浓度均呈指数关系且对锰胁迫具有相同程度的响应;2)锰浓度至少大于1μmol·L^–1才能维持热带库里亚藻正常的光合作用活性,当锰浓度低于该浓度时,光合作用活性(Fv/Fm)在6d后开始下降,而单位反应中心吸收光能(ABS/RC)和热能耗散(DI0/RC)升高;两个反应中心之间的电子传递(φE0)及生长并未受影响,表明此阶段锰缺乏只影响活性光反应中心数量并提高热耗散途径;当锰缺乏延长至15d时,胁迫作用显现(F0上升)并且电子传递(φE0)和生长受到抑制,这阶段锰缺乏使光反应中心关闭且电子传递受阻;3)锰缺乏的修复损伤比(r/k)并未降低,表明锰缺乏并未影响热带库里亚藻的光保护能力。

稀土元素对毛竹叶绿素荧光特性的影响

本文研究稀土元素对毛竹叶绿素荧光特性的影响,结果表明硝酸稀土浓度对毛竹叶绿素荧光参数Fj、Fv/Fo的影响较大,硝酸稀土施肥方式对毛竹叶绿素荧光参数Fi、Fv和Fm的影响较大,硝酸稀土用量对毛竹叶绿素荧光参数的影响较小,但对Fo、Fj、Fi、Fv和Fm的变化量的影响较大。试验中各因素对叶绿素荧光参数指标的影响差异均不显著,但处理1和处理2的Fv/Fm,Fv/Fo值均高于其他处理,表明它们能够把光能有效地转化为生长所需的化学能的能力高于其它处理。毛竹叶绿素OJIP曲线显示各处理施肥前后在O点的差异并不大,从J点处(2 ms)开始出现差异,至P点处差异较大。

微囊藻生长及光合系统Ⅱ对重金属镉的响应

近年来,随着工农业及采矿业的迅速发展,重金属对水体环境的污染已经成为了全球性的环境问题。镉是生物有机体的非必需元素,在环境中以自由离子和配合物的形式存在,且易被浮游生物吸收。被吸收后的镉一部分随着浮游生物的死亡而进入沉积物,另一部分则随着食物链进行传递,最后被人体吸收,从而对人体产生毒害作用,因此被认为是最典型的一种重金属污染物。研究表明镉能够抑制植物的生长,破坏叶绿素的合成,损害放氧复合体（OEC）锰稳定蛋白（MSP）的结构,或取代放氧复合体中的Ca2＋和叶绿素a的Mg2＋等。