【目的】探讨光谱对水稻剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响。【方法】以华粳5号为材料,采用660 nm(R660)和630 nm(R630)的红光及460 nm(B460)和440 nm(B440)的蓝光分别与专用植物灯(W)组成不同光谱,设R660+W、R630+W、B460+W及B440+W 4种光谱处理,于水稻灌浆期测定剑叶光合特性及叶绿素荧光特性。【结果】蓝光能提高水稻剑叶的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)和光化学猝灭系数(qP);灌浆后期,B460+W处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,R660+W处理的单位面积穗数最多,B460+W处理的千粒重和结实率高于其他处理。光响应曲线拟合表明,B460+W处理能提高水稻剑叶的最大净光合速率(Pnmax)、光响应曲线初始斜率(α)、暗呼吸量子效率、补偿点量子效率、捕光色素分子的本征光能吸收截面(σik)和捕光色素分子数(No)。【结论】B460+W处理能改善水稻剑叶光系统Ⅱ的性能,使其在灌浆后期维持一个较高的水平,进而促进干物质积累,最终提高千粒重和结实率,即在白光背景中添加460 nm蓝光是人工环境水稻栽培灌浆期的适宜光谱。

随着大气臭氧层变薄,到达地球表面的紫外辐射强度增加进而影响作物生长发育。以粳稻沈农265为材料,研究盆栽水稻灌浆期剑叶光合特性和抗氧化能力对UV-B辐射增强的响应。试验设自然光照(CK)、UV-B辐射增强5%(T1)和10%(T2)共3个处理。研究结果表明,与自然光照相比,UV-B辐射增强使水稻剑叶净光合速率Pn、叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR值均降低;膜脂过氧化产物丙二醛含量增加,T2处理对剑叶细胞膜伤害较重,3个测定时期MAD分别较CK增加了34.90%、23.00%和19.54%;抗氧化

为探讨转C4光合基因水稻在生育后期剑叶PSⅡ对氮素水平的响应特性,采用转pepc(PC)、ppdk(PK)、pepc+ppdk(CK)和未转基因的Kitaake(WT)为试验材料,测定了不同氮素条件下(0.7 mmol/L(1/4N)、3 mmol/L(1N)、6mmol/L(2N))不同品种剑叶SPAD值和形态学指标的变化,并运用叶绿素荧光动力学技术测定了各个品种叶绿素荧光动力学曲线和荧光参数的变化。结果表明,1/4N处理能增加各品种的根长,减小剑叶面积、株高以及叶片叶绿素含量,2N能使剑叶面积和叶绿素含量增加,转C4光合基因品种叶绿素含量在1/4N氮条件下具有显著优势,PC在1/4N条件下...

研究了4个不同叶色水稻品系孕穗期不同叶位叶片的光合和叶绿素荧光特性,结果表明:SPAD值最高的深叶色品系净光合速率并不是最高,说明叶绿素总量高其净光合速率并不一定最高;荧光参数在深叶色品系与浅叶色品系间差异也不显著;各品系间倒1叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Evap)均明显低于倒2叶;而胞间CO2浓度(Ci)基本维持不变,说明叶片Pn的变化主要不是气孔因素引起的。不同叶位叶绿素含量降低与Pn下降的表现一致,叶绿素荧光分析表明Fo、Fm、Fv/Fm和PI随叶位发生变化,而每个品系倒1叶的Fm均大于倒2叶,这表明孕穗期倒1叶PSⅡ电子传递的潜力强于倒2叶。不同叶色品系中,除沈农...

为探讨水稻碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA,EC 4.2.1.1)对光合作用的影响,选取不同光合特性的4个水稻品种,测定灌浆期不同时段(开花后5、15和25d)剑叶OsCA基因的相对表达量、CA的活性和叶片净光合速率,分析CA活性及相关基因转录与光合作用之间的关系。结果表明:水稻剑叶的OsCA基因表达量、CA活性与叶片净光合速率显著相关,其相关程度在不同类型品种间存在差异,高光合特性品种R49在测定期各指标均处于最高水平。各品种的CA活性随着灌浆进程的推进呈现先升后降的动态趋势,并于灌浆中期(开花后15d)达到最大值;剑叶净光合速率在灌浆期呈现逐渐下降的趋势,而下降幅度存在...

【目的】研究氮磷减施对水稻生长、产量及氮素利用的影响,为江苏太湖地区水稻生产合理减肥提供一定的理论依据。【方法】以江苏省大面积生产应用的迟熟中粳水稻品种南粳9108为试材,采用野外田间小区试验的方法,研究了氮磷减施对水稻剑叶色素含量、光合作用主要参数、稻谷产量及氮素利用率的影响。【结果】氮肥减施对水稻叶片色素含量及净光合速率(P_n)影响较大。较常规施肥处理(T1)而言,减施15%氮肥处理(T2)条件下,灌浆前期水稻叶片Chla、Chla+b含量及叶片净光合速率均未显著降低。随氮肥减施幅度的增大和处理时间

【目的】挖掘新的控制水稻叶绿素含量的相关位点和基因,为水稻叶绿素含量的遗传机制研究提供理论基础。【方法】利用剑叶叶色存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交构建的包含186个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱。RIL群体及亲本分别于2011和2020年正季在江苏省农业科学院种植。抽穗后第3天使用叶绿素仪测定剑叶SPAD值。使用IciMappingv3.4软件完备区间作图法,对控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的QTL进行鉴定。利用便携式光合仪测定RIL群体中20个SPAD极端株系的水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用参数。【结果】2年共检测到19个抽穗期剑叶叶绿素含量相关QTL,分别分布在除第8、9和10染色体外的其他9个染色体上。单一QTL贡献率为3.09%—13.13%,LOD值为2.74—14.08。通过物理位置比对,发现其中10个QTL与前人定位到的叶绿素含量相关位点在相同或邻近区域。qCHL2-1和qCHL5-1 2年均被检测到,表现出较强的稳定性。qCHL2-1位于第2染色体的7.63—7.71 Mb处,2年LOD值分别为14.08和7.93,贡献率分别为13.13%和7.94%。qCHL5-1位于第5染色体的23.44—23.49 Mb处,2年LOD值分别为4.31和3.76,贡献率分别为3.57%和4.82%。结合功能注释和亲本间序列分析,分别在qCHL2-1和qCHL5-1染色体区间内找到2个与剑叶叶绿素含量相关的基因Os02g0236000和Os05g0476700。这两个基因的核苷酸序列在两亲本间均存在差异。Os02g0236000编码水稻天冬氨酸氨基转移酶(AAT1),是水稻氮代谢途径中的重要酶,与蛋白质及氨基酸含量有关。Os05g0476700编码叶面斑点相关蛋白,推测与叶片颜色有关。根据AAT1在CDS+273 bp有无突变对RIL群体进行等位型分类。在20个SPAD极端株系中,AAT1不同等位型株系的剑叶SPAD值和水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率等光合作用指标均存在显著差异。【结论】共检测到19个控制水稻抽穗期剑叶叶绿素含量QTL,鉴定了2个稳定存在的QTL——qCHL2-1和qCHL5-1,在这两个QTL区间筛选到2个可能调控水稻抽穗期剑叶叶绿素含量的基因。其中1个AAT1(Os02g0236000)不同等位型的光合作用参数在20个极端SPAD株系中存在显著差异,推测其为最可能的候选基因,可用于后续剑叶叶绿素调控基因的功能研究。

以粳稻品种武育粳 3号以及具有高产潜力的 95 16为材料 ,研究了不同产量潜力的两个水稻品种剑叶的光合特性差异。结果表明 ,在剑叶一生中 ,两者的净光合速率、叶绿素含量、RuBPCase总活性和初始活性、光合全链 (z链 )电子传递活性的变化趋势一致。 95 16的衰退速度慢于武育粳 3号 ,且具有较长的光合速率高值持续期、叶绿素含量相对稳定期和较高的叶源量 ,其绝对值分别较武育粳 3号高 2 5d ,4 5d和 12 36 %。 95 16在光合功能衰退过程中光合电子传递与RuBPCase活性衰退平衡状态较好 ,这可能是其持续高光效的原因之一

针对东北粳稻叶绿素含量无人机高光谱反演中红边位置特征不明确的问题,基于2019～2020年沈阳农业大学水稻试验基地采集的高光谱数据和地面水稻样本叶绿素数据,开展水稻叶绿素含量红边光谱响应特性分析及反演建模研究。首先,利用线性外推(LE)、线性四点插值(LI)、最大一阶导数(MFD)、多项式拟合(PF)、拉格朗日插值(LAG)和倒高斯拟合(IG)6种方法确定水稻冠层高光谱红边位置,对比不同方法提取结果的分布规律,分析叶绿素含量的红边位置响应特性。然后,基于不同红边位置提取结果,利用极限学习机(ELM)、反向传播神经网络(BPNN)两种机器学习算法以及5种统计回归算法构建水稻叶绿素含量反演模型。结果表明:LE方法适合东北粳稻冠层光谱的红边位置的计算,提取的红边位置变幅大,对叶绿素含量变化较为敏感;以LE提取的红边位置为输入特征,构建的线性外推-极限学习机(LE-ELM)和线性外推-对数曲线(LE-LNX)模型,叶绿素含量反演精度较高,两个模型决定系数、均方根误差、平均绝对误差分别为0.781,8.375,9.828和0.763,9.249,11.253,研究结果可为水稻冠层叶绿素含量高效监测提供理论支撑。

【目的】研究长期遮荫对小麦旗叶光合作用及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以扬麦158、扬麦11、南农9918和南农02Y393等4个冬小麦(Triticum aestivumL.)品种为材料,从拔节至成熟期进行遮光22%和33%处理。【结果】灌浆前中期,遮荫对较耐荫的品种扬麦158和南农02Y393旗叶SPAD(Soil-PlantAnalysesDevelopment)值无显著影响,而降低不耐荫品种扬麦11和南农9918的旗叶SPAD值,但遮荫显著提高了灌浆后期小麦旗叶SPAD值。遮荫降低了小麦旗叶光合速率(Pn)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学荧光猝灭系数(qP)与干物质积累量,而...

[目的]揭示不同光强和光周期条件下,水培生菜(Lactuca sativa L.)光合及叶绿素荧光特性的变化规律,得到产量最佳且光量子利用效率最高的光强、光周期组合。[方法]在人工光植物工厂内设置150、200、250、300μmol·m~(-2)·s~(-1) 4个光照强度和8、12、16 h/d 3个光周期,分析产量、光合参数、叶绿素荧光参数、色素含量、光量子利用效率等指标随光强和光周期的变化趋势。[结果]增大光强,叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和总叶绿素(Chl a+b)含量减少,类胡萝卜素(Caro)含量增多;延长光周期对叶绿素含量有促进作用,也能显著提高Caro含量;增加光强,净光合速率(P_n)、气孔限制值(Ls)、叶肉导度(g_m)增大,胞间二氧化碳浓度(C_i)变化趋势相反,表明限制光合速率是非气孔因素导致。在相同的光周期下,增加光强,F_v/F_m先增大后减小,非光化学荧光猝灭(NPQ)增大,光量子利用效率(P)有减小的趋势,表明增大光强会使热耗散增加且不利于PSII内光能的利用。延长光周期可一定程度上提高F_v/F_m且可以提高光量子利用效率。8、12 h/d光周期下,增加光强可提高叶鲜重,但16 h/d光周期条件下,增加光强生菜叶鲜重先增大后减小(250μmol·m~(-2)·s~(-1)时最大)。[结论]250μmol·m~(-2)·s~(-1)光强和16 h/d光周期组合最有利于产量和光能利用。

以沈农265水稻为试材,自然光为对照,研究了2种增强紫外辐射处理下(分别增加5%和10%),水稻不同生育时期光合色素含量和叶绿素荧光动力学参数的变化特征。研究结果显示,两处理下的叶绿素含量在拔节期减少最多,叶绿素a分别下降13.87%和23.30%,叶绿素b分别下降10.76%和17.70%;而类胡萝卜素含量均有所增加,其中抽穗期增幅最大,分别比对照增加了21.55%和31.02%。2种处理下的PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)在灌浆期下降最多,分别比对照下降了4.4%和7.83%;PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)也比对照降低了9.02%和17.03%;实际量子产量(ΦPSⅡ)在抽穗期降幅较大,...

【目的】研究分裂期遮光对水稻叶片光合特征的影响。【方法】采用盆栽实验,选用沈农9816和沈农265水稻品种为试验材料,在50%的遮光处理下遮光15 d,研究分蘖期水稻在遮光和复光过程中叶片叶绿素含量、气体交换参数和荧光参数的变化规律。【结果】50%遮光处理使沈农9816和沈农265叶片的叶绿素含量(SPAD值)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、气孔导度(G_s)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)和光化学猝灭(q P)显著增加,使叶片的净光合速率(P_n)、电子传递速率(ET

【目的】研究自然温度日变化模式下低温处理对小麦光合及荧光特性的影响。【方法】以温度敏感性不同的2个小麦品种扬麦16和徐麦30为材料,于拔节期和孕穗期在全自动人工气候室中进行4个低温水平和3个低温持续时间的处理,于低温处理期间及低温处理结束后7 d内每天测定小麦第一张全展叶的光合和荧光参数。【结果】低温处理期间,扬麦16和徐麦30叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ФPSII)、光化学猝灭系数(qP)均随温度的降低而下降。拔节期低温处理期间,叶片Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ФPSII和qP随低温持续时间的延长呈先降低后升高的趋势,而孕穗期低温处理期间,则随低温持续时间的延长呈下降趋势。低温处理结束后,除孕穗期T4(Tmin/Tmax/Tavg,-6℃/4℃/-1℃)处理外,其他处理的叶片Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ФPSII、qP和非光化学猝灭系数(NPQ)均可恢复到正常水平。低温胁迫下,相对Pn与相对Fv/Fm、ФPSII、qP呈显著的正相关关系,而与相对NPQ呈显著的负相关关系,且相对Pn与相对ФPSII、qP的相关性要高于相对Fv/Fm和相对NPQ。【结论】低温主要通过降低叶片ФPSII和qP,引起小麦叶片光合速率下降,进而降低小麦干物质积累,最终导致产量下降。

以续随子为材料采用温室盆栽法,研究了14 d NaCl胁迫处理对其幼苗生长、光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果表明:①续随子幼苗的鲜重和干重在25 mmol.L-1NaCl胁迫时与对照无显著差异,但其随着NaCl浓度的继续增加均显著降低。②NaCl胁迫下,续随子幼苗叶片净光合速率(Pn)降低,胞间二氧化碳(Ci)浓度增大;随着NaCl浓度增加,Pn和Ci较对照的变化幅度增加。③NaCl胁迫下,续随子幼苗叶片的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、恒态荧光(Fs)、恒态荧光与初始荧光差值(△Fo)、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)及幼苗叶片光化学荧光猝灭系数(qP)均降低;在0...