The changes of photochemical quenching(q P) and non-photochemical quenching(q N)of chlorophyll a fluorescence in leaves of four tree seedlings (Gleditsia sinensis,Juglans regia, Diospyros kaki and Diospyros lotus) were different between two different water stress ways:detached drought treatment an...

【目的】光系统Ⅱ的非光化学叶绿素荧光淬灭是高等植物响应环境变化最快速的光保护机制,玉米具备叶肉和维管束鞘2种叶绿体结构,本研究通过比较2个玉米品种的光合耐旱能力,探究维管束鞘叶绿体的非光化学淬灭对玉米耐旱性的意义。【方法】以成单30和仲玉3号2个玉米品种为研究材料,设置土壤相对含水量为70%—80%田间持水量(FWC)(充足浇水,对照)、50%—60%FWC(中度干旱胁迫)和35%—45%FWC(重度干旱胁迫)3个土壤水分梯度处理。测定玉米叶片的水分状况、叶绿素含量、活性氧积累、质膜透性和气体交换等参数;应用叶绿素荧光动力学显微成像观测,比较玉米叶肉和维管束鞘叶绿体的叶绿素荧光参数Fv/Fm和NPQ;通过免疫印迹法,分析玉米叶肉和维管束鞘细胞光系统Ⅱ亚基S(PsbS)稳态水平的变化差异;采用蓝-绿胶温和电泳分离,检测玉米光系统Ⅱ蛋白复合体的水平。【结果】干旱胁迫导致叶片气孔导度和蒸腾速率下降,2个玉米品种间没有明显差异。但成单30在重度干旱下表现出更好的水分状况、更低的活性氧损伤以及更高的光合速率。玉米叶肉和维管束鞘叶绿体的NPQ水平及PsbS蛋白含量受干旱诱导明显上升,维管束鞘中的上升更显著,成单30表现尤为突出。不同于仲玉3号光系统Ⅱ蛋白复合体水平的下降,重度干旱胁迫后,成单30的捕光蛋白三聚体水平在叶肉和维管束鞘细胞中均有所升高。【结论】2个玉米品种的光合机构对干旱胁迫的气孔响应能力相当,但相较仲玉3号,成单30的维管束鞘叶绿体具备更优越的非光化学淬灭能力,这对其更强的非气孔限制的光合耐旱性具有积极意义。

以3年生自根‘巨峰’(Vitis vinifera‘Kyoho’)葡萄为试验材料,利用FMS-2荧光仪测定葡萄叶片的荧光指标,探讨干旱对葡萄叶片PSⅡ光化学效率以及光能分配的影响。结果表明,控水第1天,叶片过剩光能(Ex)便显著高于对照;控水第2天,叶片吸收的光能中应用于天线热耗散的份额(D)、非光化学猝灭(NPQ)显著高于对照,而用于光化学反应的份额(P)显著低于对照;控水第3天,叶片的天线转化效率(F′v/F′m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)显著低于对照,激发能在2个光系统间的分配不平衡性(β/α-1)显著提高;控水第4天叶片的光化学猝灭系数(qP)显著低于对照;最大光化学效率(Fv/Fm...

以转2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析了干旱胁迫下转基因烟草的光化学活性。结果表明:干旱胁迫下,转2–Cys Prx基因烟草叶片OJIP曲线上K点和J点的相对荧光强度增加量明显低于非转基因烟草,而2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)明显高于非转基因烟草;增强2–Cys Prx基因的相对表达,增加了干旱胁迫下烟草叶片PSⅡ电子供体侧OEC的电荷分离能力和受体侧QA向QB的电子传递能力;转2–Cys Prx基因烟草叶片在干旱胁迫下,吸收光能用于QA–以后的电子传递的能量比例(φEo)明显大于非转基因烟草,而非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)。2–Cys Prx基因的...

采用盆栽法,对重度干旱(土壤相对含水量为30%)和轻度干旱(土壤相对含水量为55%)胁迫3 d和6 d的接种丛枝菌根真菌(Gigaspora rosea)的油用牡丹‘凤丹’幼苗叶片叶绿素荧光参数进行测定。结果显示:与未接菌相比,干旱胁迫下接菌‘凤丹’的PSⅡ潜在活性F_v/F_o和性能指数PI_(abs)均升高;重度干旱胁迫3、6 d,接菌‘凤丹’的M_o和V_j较未接菌处理分别显著降低14.5%、29.8%和12.9%和16.2%,φ_(Eo)和φ_o分别显著提高9.7%、52.2%和8%、23.6%;与未接菌相比,轻度干旱胁迫3、6 d,接菌‘凤丹’的单位面积吸收的光能ABS/CS_o、单位面积捕获的光能Tr_o/CS_o、单位面积电子传递的量子产额ET_o/CS_o、单位面积传递到PSⅠ末端的量子产额RE_o/CS_o均提高,但不显著;重度干旱胁迫3、6d,接菌‘凤丹’的Tr_o/CS_o、ET_o/CS_o和单位面积反应中心数RC/CS_m分别显著提高37.8%、41.1%、47.7%、73.8%、50.1%、141.8%;干旱胁迫下,接菌‘凤丹’的调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)均显著高于未接菌处理,非调节性能量耗散量子产量Y(NO)显著低于未接菌处理。表明,丛枝菌根可以提高干旱胁迫下(尤其是重度干旱下)PSⅡ反应中心活性,增加对光能的吸收和捕获,提高电子传递能力和光化学效率,同时将剩余的光能以热耗散的形式散发,从而避免光损伤,进而提高干旱胁迫下油用牡丹幼苗的光化学活性和抗旱性。

采用盆栽法,对重度干旱(土壤相对含水量为30%)和轻度干旱(土壤相对含水量为55%)胁迫3 d和6 d的接种丛枝菌根真菌(Gigaspora rosea)的油用牡丹‘凤丹’幼苗叶片叶绿素荧光参数进行测定。结果显示:与未接菌相比,干旱胁迫下接菌‘凤丹’的PSⅡ潜在活性F_v/F_o和性能指数PI_(abs)均升高;重度干旱胁迫3、6 d,接菌‘凤丹’的M_o和V_j较未接菌处理分别显著降低14.5%、29.8%和12.9%和16.2%,φ_(Eo)和φ_o分别显著提高9.7%、52.2%和8%、23.6%;与未接菌相比,轻度干旱胁迫3、6 d,接菌‘凤丹’的单位面积吸收的光能ABS/CS_o、单位面积捕获的光能Tr_o/CS_o、单位面积电子传递的量子产额ET_o/CS_o、单位面积传递到PSⅠ末端的量子产额RE_o/CS_o均提高,但不显著;重度干旱胁迫3、6d,接菌‘凤丹’的Tr_o/CS_o、ET_o/CS_o和单位面积反应中心数RC/CS_m分别显著提高37.8%、41.1%、47.7%、73.8%、50.1%、141.8%;干旱胁迫下,接菌‘凤丹’的调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)均显著高于未接菌处理,非调节性能量耗散量子产量Y(NO)显著低于未接菌处理。表明,丛枝菌根可以提高干旱胁迫下(尤其是重度干旱下)PSⅡ反应中心活性,增加对光能的吸收和捕获,提高电子传递能力和光化学效率,同时将剩余的光能以热耗散的形式散发,从而避免光损伤,进而提高干旱胁迫下油用牡丹幼苗的光化学活性和抗旱性。

【目的】自然界中臭氧与强光和高温逆境因素往往同时存在,探讨光强和温度及臭氧的交叉胁迫对葡萄叶片光系统功能的伤害机制,为生产上通过调控光照、温度缓解臭氧对葡萄的危害提供理论依据。【方法】以盆栽‘赤霞珠’葡萄为试验材料,利用叶绿素荧光动力学技术,研究(120±20)nL·L~(-1)的臭氧浓度下,不同光强(800、1 600μmol·m~(-2)·s~(-1))与温度(26℃、40℃)处理对光系统Ⅱ光化学活性的影响。【结果】臭氧胁迫下40℃的高温和1 600μmol·m~(-2)·s~(-1)的强光均可以显著降低叶片最大光化学效率(F_v/F_m)、线性电子传递速率(ETR)、单位面积有活性反应中心的数量(RC/CS_m)以及光化学淬灭系数(q_P),同时降低了光系统I激发能分配系数(α),增大了光系统Ⅱ激发能分配系数(β),导致两个光系统之间的激发能分配严重偏离平衡,造成了光系统Ⅱ的伤害,1 600μmol·m~(-2)·s~(-1)的强光影响大于40℃的高温影响,强光、高温与臭氧复合胁迫对葡萄叶片影响最为严重。其中臭氧、适光、高温(T2)和臭氧、强光、适温(T3)处理后的叶片PSⅡ最大光化学量子产量F_v/F_m值分别比臭氧、适光、适温处理(T1)降低了10.3%和38.8%,臭氧、强光、高温(T4)处理后F_v/F_m降幅最大,达到54.8%。T2、T3和T4处理后叶片PSⅡ的潜在活性F_v/Fo分别比T1降低了30.4%、69.6%和80.3%。与T1相比,T2、T3和T4处理后的叶片单位面积内有活性反应中心的数量RC/CS_m值分别降低了26.8%、68.4%和70.2%,T2、T3和T4处理后的叶片Ψo值分别比T1降低了11.2%、21.6%、40.8%。T2、T3及T4处理葡萄叶片实际光化学效率F_v’/F_m’值分别比T1降低了7.9%、22.1%和42.3%;同时,各处理显著降低了植物叶片线性电子传递速率ETR,T4处理降幅最大,比T1降低了62.5%,T2和T3处理分别降低了17.6%和37.5%。T2、T3和T4的叶片光化学淬灭q_P值分别比T1降低了10.7%和19.8%和39.5%。T2、T3和T4处理后葡萄叶片吸收的光能用于光化学反应的比例均有所下降,分别比T1处理降低18.8%和38.8%和62.0%。与T1相比,T2、T3和T4处理吸收的光能用于热耗散的比例均增加,增幅分别为15.9%、36.2%和60.5%,同时,过剩光能分别增加12.5%、19.1%和25.2%。不同处理显著降低了叶片PSI激发能分配系数(α),与T1相比,T2、T3和T4分别下降了6.6%和12.8%和25.1%;同时,不同处理后叶片PSⅡ激发能分配系数(β)均显著上升,T2、T3、T4分别比T1升高了4.5%、8.7%、17.1%。光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α–1)变化趋势与PSⅡ激发能分配系数一致,T2、T3处理的β/α–1分别比T1升高37.7%和78.3%,T4升高幅度最大,达到187.8%。【结论】温度、光照逆境增加了PSⅡ活性对臭氧胁迫的敏感性,以强光胁迫的作用效果更显著,而高温、强光胁迫下臭氧对PSⅡ活性抑制程度最大。

采用人工气候箱的方法,测定了低温胁迫下葛藤Pueraria lobata、假连翘Duranta repens、老鸭嘴Thunbergia erecta和台湾相思Acacia confuse幼苗的荧光参数,以便为筛选抗寒种类提供依据。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,4种幼苗的最大荧光(Fm)、表观电子传递速率(ETR)、PSII实际光量子效率Y(II)逐渐下降,非光化学淬灭(NPQ)先上升后下降,PSII调节性能量耗散Y(NPQ)和PSII非调节性能量耗散Y(NO)逐渐升高。经过24 h自然恢复,4种幼苗的Fm均恢复到对照水平,ETR有所回升,Y(NPQ)恢复到显著高于对照水平;葛藤、老鸭嘴和...

为筛选出节水耐旱型的优良林下地被植物,试验选取了赤车Pellionia radicans,点腺过路黄Lysimachia hems-leyana,伏地卷柏Selaginella nipponica,翠云草Selaginella uncinata,江南卷柏Selaginella moellendorfii,轮叶景天Sedum chauveaudii,沿阶草Ophiopogon bodinieri和江南景天Sedum kiangnanense等8种阴生型地被植物,分析了干旱胁迫对其耗水和最大光化学效率(Fv/Fm)的影响。采用连续干旱的方法,测定不同干旱胁迫下各植物的日耗水规律;采用人为控制土壤相...

寡糖片段在植物中作为一种早期信息分子可调节植物光合作用,但对于其调控机理尚不明确,有必要进一步探讨。用10μg.mL-1的葡聚六糖(P6)处理黄瓜叶片后能显著提高净光合速率(Pn),其效应可持续7d。葡聚六糖处理对胞间CO2浓度(Ci)无明显影响,但可显著提高气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E),诱导24h后与对照相比分别提高107.1%和56.0%,说明其不是通过减少气孔限制来提高光合作用。同时,黄瓜叶片叶绿素含量、PSII反应中心的最大光化学效率(φPo)、光合机构电子传递的量子产额(φEo)、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其他电子受体的概率(ψO)、单位叶面积反应中心的数量(R...

对2年生盆栽银杏苗木试验设计了3种水分供应水平(分别相当于田间持水量的80%、40%和25%),研究高温期间水分对其光合作用和光化学效率的影响。结果表明,银杏叶片在快速脱水过程中,当叶片饱和水分亏缺(WSD)增加到25%之前,净光合速率(Pn)随着气孔导度(Gs)的快速下降而急剧下降,两者之间存在显著的线性相关关系(R2=0.816),而实际光化学效率(ΦPSⅡ)保持相对稳定。当WSD增加到25%以后,Pn和Gs都开始缓慢下降,但两者之间相关关系不显著(R2=0.152),ΦPSⅡ则开始快速下降。分析结果表明,WSD增加到25%之前Pn降低的主导因素是气孔限制,而WSD增加到25%之后Pn降低...

以草莓为试材,研究叶面喷施二烷氨基乙醇羧酸酯(DA-6)对叶绿体光化学反应和Rubisco活性的影响。结果表明,处理14 d后,10和20 mg/L DA-6分别使草莓叶片净光合速率提高了7.6%和16.4%,同时还提高了叶绿素含量、叶绿体Hill反应、光合磷酸化活性和Mg2+-ATPase活性,并使Rubisco活性各提高了7.9%和16.9%。40 mg/L的DA-6降低了叶片的光合作用速率、叶绿素含量、叶绿体光化学反应和Rubisco活性。试验结果表明,叶面喷施DA-6能调节草莓叶片叶绿体光化学反应和Rubisco活性,并同时影响叶片的净光合作用速率。

【目的】阐明玉米叶片衰老过程中叶片叶绿素降解与光合作用光反应活性的关系,为选育长效光合持续期的作物品种提供理论基础。【方法】本研究使用保绿型玉米品种"齐319"(Q319)和早衰型玉米品种"黄早4"(HZ4)为材料,在严格控制环境因素的条件下,用乙烯利诱导离体叶片衰老,通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析(OJIP test)和820 nm光吸收曲线技术,研究衰老过程中叶片叶绿素含量、光合速率、光系统1(PSI)和光系统2(PSII)光化学活性的变化,并分析光化学活性下降与叶绿素降解的关系。【结果】在衰老过程中,与保绿品种相比,早衰品种HZ4叶片的光能吸收能力、能量的转化效率以及PSI和PSI...

【目的】皮层光合对CO2的再固定可增加植株的碳收益,在叶片光合受阻时保障植株的生存延续。光合作用决定于叶绿体的结构和功能,研究皮层叶绿体的光化学特性及其结构的特化,可为揭示皮层光合运行、调节的生理和分子机制奠定基础。【方法】以旱柳当年生枝条为材料,在明确枝条中叶绿体的分布及其光化学效率的基础上,解析枝条皮层叶绿体与叶片叶绿体的光化学特性和结构的差异。【结果】旱柳枝条从髓到表皮均有叶绿体分布,皮层组织叶绿体的最大光化学效率最高,显著高于维管组织和髓。枝条皮层叶绿体的叶绿素b与叶绿素a、类胡萝卜素与总叶绿素的比例显著高于叶片叶绿体。枝条皮层叶绿体的PSⅡ激发能分配比例是叶片叶绿体的1.4倍。皮层叶绿体较叶片叶绿体具有较高的长、短轴比例。皮层叶绿体具有完整的亚细胞器结构,其中基粒片层占总片层数的比例、淀粉粒占叶绿体的比例显著高于叶片叶绿体。【结论】皮层组织叶绿体是枝条光合的主要贡献者。皮层叶绿体通过增加受光面积、提高天线色素比例,增加对枝条中有限光能的捕捉;通过提高光保护色素的比例减轻光氧化胁迫;通过增加类囊体的垛叠面积,促进光能向反应中心PSⅡ的传递;通过储藏淀粉,为枝条的非结构性碳水化合物需求提供保障。皮层叶绿体通过对光合色素组成的调整和亚细胞器结构的特化来适应枝条内的理化环境,最大限度地利用枝条中有限的光能。

【目的】研究枝条叶绿体光化学特征的径向异质性和组织特异性,可为确定枝条中不同组织对枝条碳同化的贡献以及揭示叶绿体对枝条异质性光环境的适应机制提供依据。【方法】测定照光和黑暗条件下旱柳无性系当年生枝条的CO_(2 )释放速率,评价枝条光合的碳回收贡献。测定树皮绿色组织、木质部和髓心的光合色素含量、吸光系数、光化学效率、电子传递速率,分析不同组织中叶绿体光化学特征的差异。【结果】饱和光强下旱柳当年生枝条的总光合速率达到1.27μmolCO_2·m~(-2)s~(-1),可将77%呼吸消耗的碳回收固定。在旱柳当年生枝条中,树皮的总叶绿素含量显著高于木质部和髓心,分别是木质部和髓心的15.90和1.83倍。叶绿素b与叶绿素a的比例随径向深度的增加由树皮至髓心呈显著升高的趋势,树皮中的类胡萝卜素含量、类胡萝卜素与叶绿素的比例均显著高于木质部。旱柳当年生枝条不同组织的吸光系数沿径向方向显著降低,树皮绿色组织的最大光化学效率、实际光化学效率和相对电子传递速率显著高于木质部和髓心。【结论】枝条光合可将77%呼吸消耗的碳回收。不同组织的光合色素含量和光化学效率呈现随径向深度增加而显著降低的规律,树皮绿色组织是枝条光合的主要载体。树皮绿色组织具有较强的光保护能力,木质部和髓心通过光合色素比例的调整最大限度地捕捉组织中有限的光能。