[目的]通过组学技术研究持续喷水处理对芒果叶片产生的影响,揭示喷水处理影响"午休"的分子机制,进一步优化喷水处理条件,为达到最佳效果提供科学依据,并对提高芒果产量和品质以及响应国家减肥增效政策具有理论意义.[方法]以元江"台农一号"芒果为材料,对坐果期芒果在"午休"时段(12:30-14:10)喷水3次,每次喷水20 min,间隔20 min,以不喷水为对照,并以2组3个不同时期叶片进行Illumina Hi SeqTM 6000高通量转录组测序分析,用GO和KEGG数据库分析"午休"时段喷水和不喷水处理的差异表达基因(DEGs).用差异表达基因分析工具(DESeq)对基因表达进行差异分析,以|log2αFC|＞1,P＜0.05为筛选差异表达基因的条件.[结果]3个时期分别获得3 789,2 885,1 667个差异表达基因.GO分析表明差异基因与细胞组分分类中的膜、膜的固有成分、膜的组成成分等密切相关,KEGG分析差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、植物MAPK信号通路、植物昼夜节律、氨基糖和核苷酸糖的代谢、类黄酮生物合成、光合生物碳固定、角质和亚硫酸盐及蜡的生物合成、卟啉和叶绿素的代谢、淀粉和蔗糖代谢以及甘油酯质代谢等途径.根据富集结果筛选8个差异表达基因,经实时荧光定量验证,基因表达趋势与转录组测序结果相符.[结论]CAO和POR基因表达延后,表明喷水处理可延长叶绿素的合成时间;FBP和SBP的基因表达略微降低,表明叶面喷水调控基因的表达量降至缓解芒果"午休"的最适范围内,有利于树体积累碳同化物,从而提高光合效率.

为探讨地宝兰属植物的叶片解剖结构及光合特性,该研究对狭域濒危种贵州地宝兰(Geodorum eulophioides)及广布种地宝兰(G.densiflorum)、大花地宝兰(G.attenuatum)的叶片解剖结构、光合日变化、光响应曲线、CO2响应曲线、叶绿素含量等指标进行测定.结果表明:(1)3种地宝兰属植物的叶肉细胞没有海绵组织和栅栏组织分化,气孔仅分布于下表皮;与地宝兰和贵州地宝兰相比,大花地宝兰具有更大的叶片厚度和较小的气孔密度,表现出更适应弱光环境的结构特征.(2)3种地宝兰属植物的净光合速率(Pn)日变化均呈"双峰型"曲线,其光合"午休"主要由非气孔限制引起;Pn和水分利用效率(WUE)日均值大小均表现为大花地宝兰＞地宝兰＞贵州地宝兰,表明贵州地宝兰积累光合产物的能力更弱,对干旱环境的适应能力可能更差.(3)3种地宝兰属植物均为阴生植物,地宝兰的光补偿点(LCP)最小、光饱和点(LSP)最大,对光强适应范围较宽;大花地宝兰具有较高的最大净光合速率(Pmax)和表观量子效率(AQY),其光合能力较强;贵州地宝兰的Pmax和潜在最大净光合速率(Amax)最小,其光合能力和对CO2的利用能力更弱.(4)地宝兰和大花地宝兰的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和总叶绿素(Chl)含量均显著(P＜0.05)高于贵州地宝兰.(5)3种地宝兰属植物的叶片厚度、叶肉厚度、叶绿素含量与Pmax间存在显著(P＜0.05)相关性.综上认为,与地宝兰和大花地宝兰相比,贵州地宝兰的光合能力和适应性较差,这可能与其濒危有很大关系;适当遮阴和增加CO2浓度有利于3种地宝兰属植物的光合作用.该研究结果为贵州地宝兰濒危原因的分析及3种地宝兰属植物种质资源保育提供了参考依据.

为了探讨不同生境香果树光合特性的差异,采用室内试验和野外试验相结合的方法,研究了香果树幼苗光合特性和宝天曼自然保护区、青苔关林场、武夷山国家公园三种生境下香果树自然种群的光合及荧光特性.结果表明:(1)香果树幼苗光饱和点为400 μmol·m-2·s-1,CO2饱和点为1 200 μmol·mol-1,日变化为双峰曲线,存在有明显的"午休"现象;(2)纬度越高香果树净光合速率越低,树龄越大香果树净光合速率越高;蒸腾速率随树龄增加呈增加趋势;3～10年龄香果树的气孔导度最高;(3)随纬度增加香果树PSⅡ有效光化学效率增加,电子传递效率和非光化学淬灭减少;青苔关林场和武夷山国家公园香果树光化学淬灭系数显著高于宝天曼自然保护区.纬度高低显著影响香果树光合特性是导致香果树种群年龄结构不同的关键因子,高纬度地区可以采用栽植种苗增加种群幼苗数量,低纬度地区可以通过间伐降低冠层遮荫促进幼苗生长,保证香果树自然更新.

以二倍体和三倍体的紫果西番莲满天星(Passiflora edulis)为研究对象,对其生长、叶片形态特征、叶绿素含量以及光合参数进行测定及分析.结果表明:(1)紫果西番莲满天星二倍体与三倍体相比,三倍体植株呈现矮壮、叶柄更短、叶片更窄和叶片之间的距离变短的现象.(2)三倍体的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量较二倍体更多,类胡萝卜素含量相差不大.(3)光合作用日进程中,两个倍性均有光合作用"午休"现象,而三倍体全天的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均高于二倍体,较二倍体分别提高了 19.5％、6.9％、4.5％和3.9％.(4)二倍体和三倍体满天星的月光合作用变化相似,均在8月份达到最高值,12月份下降到最低点,均为单峰曲线.三倍体满天星的Pn、Tr、Gs均优于二倍体.(5)两个倍性植株各指标之间均有相关性,表明各性状之间相互影响、相互促进,使得植株正常生长;且气孔的大小、开闭都显著影响着植物叶片的Pa和Tr.以上结果表明,三倍体满天星随着基因剂量的增加,增强了三倍体满天星的光合作用能力及对光能的利用能力,提高了三倍体满天星的叶绿素含量的积累.

以澳洲青苹为对象,在2021年7-9月对澳洲青苹果树进行遮光处理(0、15％、25％、35％),测定不同遮光处理下的光合特性和荧光参数,探究遮光对澳洲青苹叶片光合特性的影响,为澳洲青苹引种栽培提供科学依据.结果表明:(1)15％的遮光处理增加了澳洲青苹叶绿素含量,25％以上的遮光处理明显降低叶绿素含量,叶绿素a/b随遮光程度的增加先下降后上升.(2)15％的遮光处理减弱了"光合午休"现象,25％以上的遮光处理使光合日变化由"双峰型"变为"单峰型",但35％的遮光使光合速率明显降低,对澳洲青苹适度遮光有利于叶片对光照的充分利用.(3)遮光提高澳洲青苹叶片光补偿点,降低光饱和点、暗呼吸速率以及量子效率.随着遮光程度的增加,澳洲青苹叶片最大荧光值升高;遮光提高了叶片对光能的吸收能力,但降低PSⅡ反应中心活性,抑制PSⅡ的QB还原能力而提高Qa还原能力;遮光提高了PSⅡ用于电子传递的量子比率,减低热耗散量子比率,以提高对光能利用率.

为了了解水土保持树种的气体交换特性,对无患子(Sapindus mukorossi)、南酸枣(Choerospondias axillaris)、香樟(Cinnamomum camphora)、秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)和毛竹(Phyllostachys edulis)等常见树种的光合蒸腾特性进行研究.结果表明,香樟、无患子、南酸枣和毛竹的净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,有明显的"光合午休"现象;秃瓣杜英的Pn日变化曲线则呈单峰型,未出现"光合午休"现象.5种树种的Pn以香樟>毛竹>无患子>南酸枣>秃瓣杜英;蒸腾速率(Tr)以香樟>无患子>毛竹>南酸枣>秃瓣杜英;水分利用效率(WUE)以秃瓣杜英>毛竹>南酸枣>无患子>香樟.单因素方差分析表明:不同树种间的Tr、气孔导度(Gs)和WUE存在显著差异,而Pn和胞间CO2浓度(Ci)的差异不显著.相关性分析表明,Pn与Tr、Gs和光合有效辐射(PAR)呈正相关关系;Tr与Gs呈正相关关系,与WUE呈负相关关系;Gs与WUE呈负相关关系;Ci与PAR和空气CO2浓度(Ta)呈负相关关系.香樟和无患子的Tr相对较大,而WUE较低,在养护过程应加强浇水及遮阴以降低其水分蒸腾的速率;秃瓣杜英、南酸枣和毛竹的Tr相对较低,而WUE相对较高,能够科学地利用土壤水分,可适应较干燥的外界环境.

树干液流是量化植物蒸腾耗水的基本指标.本研究于2015年5-10月采用FLGS-TDP热扩散式树干液流计对辽西北半干旱区的沙地樟子松树干液流进行连续观测,同时结合林内小气候观测系统,探讨樟子松树干液流的动态变化特征及其影响因素.结果表明:树干液流速率和日累积量均为晴天＞阴天＞雨天,树干液流速率变化均呈“倒U”型,晴天时出现“光合午休”现象;不同月际间(5-10月),树干液流速率与月累积量为7月＞6月＞8月＞5月＞9月＞10月;不同季节间,树干液流启动时间夏季比秋季早lh左右,且树干液流速率夏季＞秋季.树干液流受气象因子的影响较大,其中光合有效辐射、空气温度、饱和水汽压差(VPD)和风速与树干液流呈显著正相关,空气相对湿度则相反;土壤温度和含水量对树干液流的影响较为复杂,随时间(月际)、天气状况(阴天、晴天和雨天)和土层深度(5、10、20、40和100 cm)的变化而变化,其中,生长季期间和不同月际间(5-10月)、表层土壤温度(0～ 10 cm)与树干液流均呈显著正相关,深层土壤(20～ 100 cm)则相反;生长季前(5月)和生长季末期(10月),树干液流随土壤水分的增多而增加,生长季期间(6-9月)则相反,树干液流随土壤含水量的增加而减弱.

兰花的试管苗在移栽前一般需要炼苗以提高其移栽成活率.本文以魔帝兜兰(Paphiopedilum Maudiae)的试管苗、温室中炼苗10 d后的试管苗及移栽不同时间(15、30、45 d)的幼苗为材料,研究炼苗对其移栽成活率的影响以及炼苗和移栽过程中叶片气孔及光合特性的变化.结果表明,炼苗对叶片的气孔数量、密度和开放率有较大影响,但对移栽成活率无显著影响.试管苗在移栽30 d时叶片气孔数量增加,气孔密度增大,叶片生长势强;移栽45 d时气孔大小、密度以及气孔指数均减小,气孔首次出现午休现象,即在中午14:00气孔关闭,然后在17:00后又开放,气孔开放与光合速率日变化的趋势一致.由此推测,魔帝兜兰试管苗可不经炼苗过程直接进行移栽,约45 d后能适应温室环境.

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO2浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO2浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO2和高大气CO2浓度(增加200μmol·mol-1)、环境温度和增温(增加1～2℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明:水稻剑叶净光合速率(Pn)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO2浓度升高提高了剑叶Pn,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6％和39.1％;高温有降低Pn的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO2浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(gs)平均分别降低了17.0％和11.8％.高CO2浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(Tr)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9％、50.4％、21.3％、41.4％、39.4％和21.4％,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9％.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T增加了10.2％,使WUE平均降低了20.4％.综上所述,大气CO2浓度升高对粳稻生育后期剑叶Pn、gs和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO2浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.

目的:研究3个水分条件对2年生黄精的生长、光合特性及干物质和多糖积累的影响.方法:采用盆栽控水实验的方法,测定适宜水分(75％田间持水量)、中度干旱(50％田间持水量)和重度干旱(35％田间持水量)水分条件下黄精的形态指标、干物质积累、多糖含量和光合作用指标.结果:3个水分条件下,黄精的株高、茎粗、叶长、叶宽等形态指标的生长动态均呈“S”型;水分含量显著影响黄精根茎、茎、叶的生长,干物质和多糖积累;中度干旱水分条件对干物质和多糖含量的影响与适宜水分条件无显著性差异,但表现出更适合多糖积累的趋势;重度干旱水分条件能够促进须根的增长,但不利于黄精茎、叶、根茎的生长及干物质和多糖含量积累,且折干率和根冠比较低,同时减少根系总产量;不同土壤水分条件下,黄精叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和瞬时水分利用率(WUEi)变化规律相似,呈明显的双峰曲线,中午有明显的“午休”现象,土壤水分含量过高或过低均降低黄精对水分的利用率.结论:保持适当土壤干旱有利于黄精产量的提高,50％～75％的田间持水量更有利于黄精的生长发育及药用有效成分的积累.