几种光合作用光响应典型模型的比较研究

光响应曲线是判定植物光合效率的重要方法,通过曲线可以获得植物光合特性的相关生理参数,但不同模型提取的光响应参数和指标存在差异。本文选择直角双曲线、非直角双曲线和两种指数曲线模型,分别对3个品系常绿杨光响应数据进行拟合,提取了各光响应曲线模型的主要特征参数,对比分析了各模型参数间的差异,并对光饱和点(LSP)的不同计算方法进行了讨论。最后用巨尾桉光响应数据对分析结果作了进一步验证。结果表明,直角和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率(P’max)、表观量子效率(a)及暗呼吸速率(Rd)值高于指数模型拟合值,且直角双曲线拟合的各参数均比非直角双曲线拟合的各参数的值大,而两指数模型各参数拟合值基本一致;在LSP计算方法中,用光通量200μmo.lm-2.s-1以下的点拟合的Pn-I直线与其它模型相结合得到光饱和点的方法不可靠,会使计算结果明显偏小,用接近最大总光合速率Pmax一定比例的方法估计LSP也存在较大偏差,而P’max由于消除了Rd的影响,计算光饱和点时各模型的估计比例相对固定,是一个比较理想的LSP估计方法,初步得出直角、非直角及指数模型用P’max来估计光饱和点时应选取的比例分别为(78±1)%、(82±1)%及(96±1)%。

半常绿-常绿杨树3个品系光合特性研究

选用A-65/27、A-65/31及A-61/1863个半常绿-常绿杨树品系,比较了其光合速率日变化特征及光合速率的光响应和CO2响应特性.结果表明:A-65/27及A-65/31的光合日变化呈现明显的双峰型,存在明显的光合午休现象,而A-61/186的净光合速率日变化表现为一降不起型,峰值出现在10:00左右,此后一直保持下降趋势;3个品系的最大光合速率及光饱和点由大到小的次序为A-61/186、A-65/31及A-65/27,而反映植物对弱光利用能力的光补偿点(LCP)和表观量子效率(a)的值的大小次序为A-65/27、A-61/186和A-65/31;在CO2低浓度时,同一浓度下3个品系光合速率由大到小的顺序为A-61/186、A-65/27及A-65/31,即与羧化效率(CE)值一致,而在CO2高浓度时,三者的光合速率由高到低的次序为A-65/27、A-61/186及A-65/31;CO2补偿点(Γ)及光呼吸速率(Rp)表现出相同的趋势,均是A-65/27的值最大,其余依次是A-61/186及A-65/31.

铝胁迫对常绿杨生长及叶肉细胞超微结构的影响

【目的】对酸性条件下铝在常绿杨‘A-61/186’体内积累和分布的规律以及铝胁迫下叶片超微结构与生长生理指标的响应变化进行初步研究,以揭示常绿杨对酸性土壤铝胁迫的响应机制,从而对常绿杨在亚热带地区的推广提供理论依据。【方法】以常绿杨‘A-61/186’为试验材料,在水培溶液中进行铝胁迫试验,对铝胁迫下‘A-61/186’杨的生长量及生物量、植株各组织中的铝含量、叶片叶绿素荧光指标进行测定,并利用透射电镜对叶肉细胞超微结构做系统研究。【结果】酸铝胁迫对常绿杨‘A-61/186’生长状况产生影响,根、茎、叶各组织生长量及生物量均显著下降,生物量分配结构上表现出铝对‘A-61/186’地下部分的影响大于地上;铝胁迫下‘A-61/186’根系较茎、叶组织积累更大量的铝。铝胁迫下‘A-61/186’叶绿素荧光参数显示出叶片通过非光化学的途径将过多的光能进行耗散,因而可降低植物的光合效率,影响生长量和生物量,叶肉细胞超微结构损伤程度的变化与生长量及叶绿素荧光参数的变化相一致,说明铝胁迫下‘A-61/186’生长量和生物量的降低与铝对光合系统的直接损伤有关。【结论】从常绿杨‘A-61/186’体内铝含量及初始生长受抑制的铝浓度来看,相比喜酸性树种茶树、龙眼、桉树等,‘A-61/186’对铝胁迫更为敏感,在酸性富铝化土壤上种植要采用一定的铝毒害防治措施。

铝胁迫对常绿杨生长状况及保护酶活性的影响

选取常绿杨为试验材料,研究酸性条件下铝胁迫对常绿杨生长状况及叶片保护酶活性的影响。结果表明,在酸性条件,铝浓度0.075 mmol·L-1胁迫下,常绿杨根茎叶的生物量及生长量均有小幅升高,叶片保护酶(SOD、CAT、POD)活性均升高。当铝浓度高于0.222 mmol·L-1时,常绿杨根茎叶的生物量及生长量均大幅下降,叶片保护酶活性也开始下降。铝胁迫对根茎叶生物量的影响为根>叶>茎。因此,酸性条件下,在铝毒害较轻微的情况下,常绿杨的生长并未受到明显的抑制,当铝浓度超过0.222 mmol·L-1时,保护酶活性受到抑制,常绿杨的生长状况最终受到了较为明显的抑制作用。

四季杨和南抗杨光合特性的研究

研究了攀西干旱河谷6a生的四季杨和南抗杨在旱季和湿季叶片的光合特性,结果表明:四季杨和南抗杨的光补偿点约为66.20μmol/(m2.s),光饱和点为1300μmol/(m2.s);两杨树品种在旱季和雨季的净光合速率的日变化曲线均呈双峰型,具有典型的光合"午睡"现象,蒸腾速率的日变化曲线为单峰型。通径系数分析表明,影响四季杨净光合速率的主要因子是空气相对湿度和气孔导度,而影响南抗杨的主要因子是胞间CO2浓度和空气相对湿度。

常绿-半常绿杨树对磷素的利用特性

缺磷是限制农林业产量的一个重要因子,传统的农林业生产主要通过施肥和土壤改良来满足植物对磷的需求,近年来人们开始发掘磷高效利用植物来替代传统方法提高磷的利用效率。A-65/27、A-65/31及A-61/186是目前世界上仅有的3个常绿杨树无性系,共同特点是容易扦插繁殖,造林成活率高,生长快,材质好。3个无性系的推广将极大地丰富南方用材林树种资源。为揭示磷素胁迫条件下常绿杨无性系对土壤中磷素的利用特性,通过沙培试验,设计5个磷素处理水平(磷的质量浓度依次是0.00、0.0310、0.0619、0.1239、0.1858g·L-1),进行不同磷素处理水平下常绿杨生长及生理生态特性的研究。结果表明:当磷的质量浓度为0.0619g·L-1时已经能满足常绿杨生长对磷的基本需求;磷素不足会明显的影响到常绿杨的生长,低磷胁迫下常绿杨高度、地径及生物量明显降低;低磷胁迫下光合速率也明显下降,通过对气孔导度及胞间二氧化碳浓度的变化趋势分析,导致光合速率下降的主要原因是非气孔限制因素,同步叶绿素荧光的测定表明光系统II受到了一定的影响,这是非气孔限制因素之一。

常绿杨苗期生长特性

为了了解目前世界上仅有的3个常绿杨树无性系(A-65/27、A-65/31及A-61/186)在亚热带的生长适应性,对它们苗期生长状况进行了研究。结果表明,3个无性系的扦插成活率达到90%以上。高度和地径年生长动态存在明显的速生期,高度年速生期主要在6-9月份,地径速生期集中在8-10月份。A-61/186的叶面积是三者中最大的,但其叶面积从生长初期到生长盛期的增加幅度最小,4月份A-65/27叶面积大于A-65/31,9月份A-65/31叶面积大于A-65/27,3个无性系生长过程中叶面积的增大主要是叶宽的增加。A-61/186的总生物量最大,苗木生物量1年生A-65/27大于A-65/31,2年生A-65/31大于A-65/27,根、茎、叶各部分生物量占总的比例大小趋势是一致的,均为茎>根>叶。3个无性系之间高度、地径、叶面积生长量及生物量均不存在显著差异。

铝胁迫对常绿杨幼苗光系统Ⅱ的影响

以常绿杨无性系A-61/186(Populus×euramericanacv.)为供试材料,研究铝胁迫对常绿杨叶绿素荧光特性的影响.结果表明:常绿杨水培实验苗叶片PSII实际电子传递量子效率yield值和最大量子效率Fv/Fm值的日变化均表现出了"早晚高、午间低"的变化趋势,且胁迫浓度越高、时间越长,午间下降趋势越明显.初始荧光F0和非光化学淬灭系数NPQ的日变化则呈现与yield和Fv/Fm相反的趋势,表现出"早晚低,午间高"的趋势.说明遭受铝胁迫的植株将更多地吸收光能通过非光化学的途径耗散,从而使其光合效率降低.光响应指标的分析进一步表明铝胁迫会降低常绿杨光合效率,较短时间胁迫下(60d),胁迫浓度达到0.518mmol·L-1,会对光合效能产生显著影响,随着胁迫时间(90d)的加长,胁迫浓度达到0.370mmol·L-1时,就会对光合效率产生显著影响.

常绿杨苗期光合效率变化动态研究

对3个常绿杨无性系光合速率的光响应和CO2响应特性进行了研究。从光响应特征值年内变化来看,3个无性系1年生苗木Pmax及VLSP10月大于4月,而2年生苗木10月份小于4月份;1年生苗木光补偿点4月份高于10月份,而2年生苗木4月份小于10月份;从年际间变化来看,与1年生扦插苗相比,4月份2年生移栽苗Pmax、VLSP高于1年生苗,而10月份比1年生低;从3个无性系光合CO2响应特征值来看,3个无性系1年生RCE值均大于2年生,而Г及Rp值小于2年生,说明相对于当年扦插苗,移栽苗CO2同化能力减弱。

酸铝胁迫下常绿杨根冠超微结构变化

中国的亚热带地区气候温暖湿润、雨量充沛,是中国速生丰产林基地,森林土壤多呈偏酸性和酸性,为富铝化酸性土壤,容易造成植物铝毒害。A-61/186(Populus×enramericana cv.)是澳大利亚L.D.Pryor博士选育的半常绿杨树无性系(semi-evergreen poplar clone),母本为美国南方种的落叶型美洲黑杨(Populus deltoids Marsh),父本为原产智利的常绿品种欧洲杨智利变种(Populus nigra cv.Chile),是中国林科院郑世锴研究员于1987年从巴基斯坦引入中国的3个常绿杨品系之一,适合热带亚热带种植。以常绿杨A-61/186(Populus×euramericana cv.)根冠细胞为材料,采用水培酸铝胁迫实验,在胁迫30 d、60 d和90 d时在透射电子显微镜下进行根冠细胞超微结构的观察及拍片,研究在酸铝胁迫下浓度和作用时间对其超微结构的影响,探究铝毒条件下杨树根冠细胞的超微结构变化,并为根冠细胞铝毒亚显微水平评价提供资料。结果表明,随着铝浓度的升高,根冠细胞壁溶解断裂;细胞基质由凝胶态向分散碎块转变;淀粉粒数量有减少的趋向,淀粉质体数量有增加的趋向,而淀粉粒堆重心偏向由明显到不明显的趋向。随着铝作用时间的延长,根冠细胞在60 d浓度0.370 mmol·L–1淀粉粒急剧减少;在90 d浓度0.666 mmol·L–1淀粉粒质体急剧减少;淀粉粒堆或淀粉质体堆无重心偏向。

常绿杨根伸长区铝毒指标性超微结构的研究

以常绿杨Populus×enramericana cv.A-61/186根尖为材料,研究根伸长区细胞铝中毒的超微结构标志性特征。结果表明:(1)低度慢性(0.074 mmol/L 90 d)中毒结构指标:细胞壁"弯勾壁"(Hook wall)呈大小勾状且部分壁断裂,"梭形胞基质"(Spindle cell stroma)瘦长形且具孔洞;(2)中度中性(0.370 mmol/L,60 d)中毒结构指标:细胞壁间隙和局部胞间层溶解,"梭形胞基质"(Spindlecell stroma)分解呈松长线团状;(3)高度急性(0.518 mmol/L,30 d)中毒结构指标:细胞壁溶解,"弯勾壁"(Hook wall)呈多个细长勾重叠,"梭形胞基质"(Spindle cell stroma)多个细长具孔洞。本次实验发现并提出的"弯勾壁"(Hook wall)和"梭形胞基质"(Spindle cell stroma)这两个超微结构名词,填补了铝中毒诊断的结构指标,充实了细胞毒理解剖学内容。

生物质炭对铝胁迫下常绿杨生理特征的影响

在不同用量生物质炭的处理下,测定铝胁迫状态下的常绿杨的二氧化碳(CO2)响应曲线、光响应曲线、荧光参数和碳酸酐酶活性,研究生物质炭的输入对铝毒害的改良效果。结果表明:生物质炭的输入使得常绿杨的净光合速率(Pn)对CO2浓度和光强的响应均有明显的提高;实际量子产量(ΦPSⅡ)和表观电子传递速率(ETR)也明显改善;最大量子产量(Fv/Fm)和光化学淬灭系数(qP)变化不大;碳酸酐酶活性也有较大幅度的提高;本实验条件下,生物质炭的用量为3%时,效果最为明显。

攀西安宁河谷南抗杨、四季杨引种试验初报

南抗杨和四季杨是近年来选育出的速生树种新品种 ,我们于 2 0 0 1年在攀西地区首次引种进行扦插和造林试验。结果表明 :两树种在攀西地区安宁河流域 1 5 0 0～ 2 1 0 0m河谷地段适应性强、生长旺盛。但南抗杨扦插生根能力高于四季杨和滇杨 ,2a生南抗杨幼树根径生长量高于四季杨 2 2 1 % ,其高生长量大于四季杨的 30 3% ,2a生幼树根生物产量高于四季杨的 5 0 3%。两树种在安宁河流域能较好地适生 ,可以大面积推广。

常绿-半常绿杨树苗期光合效率的变化规律

对3个常绿杨树无性系光合速率日变化及月变化动态进行了研究,结果表明,4月份及6月份,A-65/27及A-65/31的光合速率日变化均呈现明显的双峰型,分别在早上10时左右及午后14时左右达到两次高峰,第二高峰值低于第一个高峰值,A-61/186的光合速率全天只在早上10时左右呈现一个高峰;9、10、11、及12月份3个无性系在早上达到一个峰值后,光合速率开始下降,一天中再没有回升.3个无性系光合速率月变化均呈现明显的单峰型,7月份光合速率达到一年中的最高值,而后开始下降,12月份时降到一年当中的最低值.

基于主成分分析的常绿—半常绿杨树磷素利用率评价

采用砂培试验,对常绿杨3个无性系在低磷胁迫下的苗高生长量、地径生长量、根冠比、生物量、单叶面积、叶绿素含量及光合速率等7个指标进行主成分分析。结果表明,选用的7个指标之间存在显著的相关性。选取代表常绿杨生长性状78.58%的前2个主成分作为常绿杨低磷胁迫下的生长性状选择的综合指标,得出3个无性系中磷素利用率最优是A-61/186,其次是A-65/27、A-65/31。

铝胁迫下常绿杨根系有机酸和氨基酸的分泌

以常绿杨(Populus×euramericana)A-61/186树种为实验材料,探讨铝胁迫下其根系分泌物pH值及根系分泌有机酸和氨基酸的响应.结果显示,随着铝胁迫程度的加剧,常绿杨根系分泌物pH逐渐降低,铝胁迫下其根系分泌多种有机酸和氨基酸,但氨基酸含量远低于有机酸,这表明铝胁迫下常绿杨根系分泌物中氨基酸所起的生态作用可能与有机酸不同:有机酸主要通过与铝离子结合或者改变铝离子的存在形态而减轻铝毒害;而氨基酸由于含量的微量性,更多是以营养作用为主,对铝离子的解毒作用为辅.铝胁迫下常绿杨根系分泌物组成成分和分泌量的变化减弱了铝对常绿杨的毒性,这可能是常绿杨应对铝胁迫的一种自我保护机制.

福州地区半常绿及落叶杨树无性系引种试验

杨树（Ｐｏｐｕｌｕｓｓｐｐ．）是重要的速生用材树种，在国内一般认为杨树是北方树种，不注意在南方发展杨树。实际上不少亚热带和热带国家（印度、南非、澳大利亚、巴基斯坦、伊朗、阿根廷和巴西等）都广泛栽培杨树［１，２］。为探讨南方营造杨树工业用材林的可能性，...

铝毒对杨树根质体超微形态的影响

以常绿杨树(Populus×euramericana cv.A-61/186)根尖为材料,用铝浓度分别为0.074、0.222、0.370、0.518、0.666 mmol L^(-1)的营养液培养杨树扦插苗30 d、60 d、90 d,利用透射电子显微技术观察杨树根尖伸长区细胞内质体铝中毒敏感性的超微形态特征.结果显示,铝浓度0.518 mmol L^(-1)胁迫时间30-60 d,质体肿胀且着色深,外形圆形或椭圆形,大而明显,其内部的淀粉粒趋向消失,质体形状呈大型"黑碟盘"(Bla ck disc plate)状;质体敏感中毒铝浓度比细胞壁高.本研究发现并命名的"黑碟盘"质体敏感铝毒超微形态名词,作为耐铝毒细胞器鉴定指标的参考,有待在不同的耐铝杨树品种上进一步验证,可为今后的耐铝杨树品种研究提供基础资料.