为了研究遮荫对贫瘠土壤上生长的植物存活率、相对生长率(RGR)、生物量分配模式及光合特性的影响,本文以耐荫的沙地柏和不耐荫的樟子松苗木为试材,进行全光和不同遮荫处理(35％、65％和95％),遮荫处理时间为2个生长季.结果表明,随着光照强度减弱,沙地柏的存活率和生长量没有明显变化,总生物量和RGR均呈先上升后下降的趋势,且RGR指标均为正值,茎根比显著提高;而樟子松存活率和生长量显著降低,总生物量和RGR一直呈下降趋势,且95％遮荫率下RGR为负值,茎根比显著降低.沙地柏的最大光化学效率(Fv/Fm)对遮荫更加敏感,在35％遮荫率下就显著增加,而樟子松在65％遮荫率时才开始显著增加.JIP-测定进一步表明,遮荫下沙地柏标准化荧光值(Vt)从O相到接近P相的过程中均明显低于全光照(CK),电子越过QA的能量占反应中心捕获能量的比例(ψo)、用于电子传递的量子比率(ψEo)均提高,且质体醌库(Sm)变大,质体醌库还原速率(Sm/Tfm)提高、初级醌受体被还原的次数(N)增多,单位激发态面积用于电子传递的能量(ETo/ CSo)增加、反应中心数目(RC/Cso)增多,单位反应中心电子传递的能量(ETo/Rc)增加,同时单位激发态面积(DIo/cs.)和单位反应中心(DIo/RC)的热耗散的能量均降低,最终导致其性能指数(PIABS,PJCSo,PICSm)明显高于全光照.遮荫下樟子松标准化荧光值从O相到接近P相的过程中均明显高于CK,除热耗散指标外以上这些荧光参数与CK没有明显差异,甚至更低,而DIo/RC指标保持不变,最终导致其性能指数(PIABS,PICSo,PICSm)与CK没有明显差异.以上结果暗示,沙地柏在较低的光强下能维持较高的生长量,通过维持正向碳平衡保持了较高的存活率,增加了地上生物量的比例,提高了光反应阶段电子传递的能量水平;而樟子松碳收支失衡导致了较低的存活率,地上生物量比例下降,电子传递的能量水平降低.

为探究外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)对不同温度下斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长及叶绿素荧光诱导动力学的影响,设置1次添加ALA(ALA组)、每隔3d添加ALA(C-ALA组)和对照(CK组)3个处理,分别置于5℃、15℃和25℃条件下培养,并于对数生长期测定斜生栅藻叶绿素荧光参数.结果表明:(1)在5℃和15℃时,斜生栅藻的最大比生长速率(μmax)表现为ALA＞ C-ALA＞ CK,其中ALA组的μmax分别达到各自CK组的122.7％和126.8％.(2)在5℃低温时,一次添加ALA后斜生栅藻PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)下降幅度显著低于CK组(P＜0.05),放氧复合体(OEC)活性状态(Fo-k)、QA被还原能力(Fk J)、QB(含快还原PQ库)被还原能力(Fj-i)和慢还原PQ库被还原的能力(Fi-p)均显著升高(P＜0.05).(3)JIP-test参数显示,ALA处理使得斜生栅藻单位反应中心吸收的光能降低,热耗散也减少,更多的能量通过电子传递链传递并参与光化学反应.研究表明,外源ALA能在一定程度上促进斜生栅藻的生长,且在5℃低温下促进作用更加明显;外源ALA使得斜生栅藻光合效率提高,QA、QB被还原的能力以及PQ库被慢还原的能力获得显著提升;在一定温度范围内,环境温度越低,ALA对斜生栅藻PSⅡ保护作用越显著.

本文以2个玉米品种‘陕单609’(抗旱性强)和‘陕单902’(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水方式,在4个干旱胁迫处理下测定苗期玉米叶片气体交换参数、叶绿素荧光及抗氧化酶活性的变化.结果 显示: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,而胞间CO2浓度(Ci)先下降后上升,表明重度干旱胁迫下非气孔因素是限制光合速率的主要原因;JIP-test分析表明干旱胁迫改变了OJIP曲线的形状,导致K点的出现和J点、Ⅰ点荧光的上升,表明光系统Ⅱ (PSⅡ)放氧复合体(OEC)和QA之后的电子传递链受损,且干旱胁迫下2个品种的光能吸收、捕获和电子传递过程中的能量流发生显著变化,但‘陕单609’中这些参数的变化幅度小于‘陕单902’;随着干旱胁迫的加剧,2个品种叶片内丙二醛含量持续增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,且在相同程度干旱胁迫下‘陕单609’具有较强的抗氧化酶的活性.这些结果表明,与‘陕单902’相比,抗旱品种‘陕单609’具有较高的光合电子传递活性和抗氧化酶活性,能较好的维持光合系统的稳定性是其适应干旱的生理基础.

为了探究不同浓度链霉素对念珠藻生长和光合的毒性效应,研究对不同浓度(0、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0 mg/L)链霉素处理下念珠藻的生长、叶绿素荧光进行了测定.结果发现,培养至96h,链霉素对念珠藻的EC50(96h-EC50)为(0.13±0.037)mg/L.与对照组相比,各链霉素浓度处理下叶绿素a的含量显著降低.最大光化学效率(φP0)、可变荧光(Fv)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、单位面积上有活性的反应中心(RC/CS0)、以吸收光能为基础的性能指数(PIabs)及反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额(φE0)均随着链霉素浓度的升高而降低.然而,单位叶绿素最大荧光(Fm/Chl.a)、每个有活性的反应中心吸收的光能(ABS/RC)和热耗散(DI0/RC)则随着链霉素浓度的升高而增加.当链霉素浓度大于0.1 mg/L时,叶绿素荧光动力学曲线出现K点的出现.结果表明链霉素可能通过抑制光合系统Ⅱ(PSⅡ)的电子传递和减少有活性的反应中心来影响念珠藻的生长,也暗示了高浓度链霉素对藻类的生长具有抑制作用.

为探讨还原型谷胱甘肽(GSH)参与低温(10℃/6℃)胁迫下一氧化氮(NO)对黄瓜幼苗叶片光合及荧光作用的调节作用,该研究以‘津研4号’黄瓜幼苗为试材,于四叶一心时置光周期14 h/10 h、昼夜温度25℃/20℃光照培养箱内,叶面预处理分别为:双蒸水(对照)、GSH合成酶抑制剂(BSO,丁硫氨酸亚砜胺)、NADPH合成酶抑制剂(6-AN,6-氨基烟酰胺),8h后再喷施NO供体亚硝基铁氰化钠(SNP),于第1次喷施药剂24 h后昼夜温度降至10℃/6℃,低温胁迫24 h后测定叶片细胞膜透性、气体交换参数、叶绿素荧光等各项指标.结果 显示:(1)与CK相比,SNP处理显著提高了黄瓜幼苗叶片相对含水量、叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(G)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、非光化学猝灭系数(NPQ)、光化学猝灭系数(qP)、表观光合电子传递系数(ETR)及NO含量,显著降低叶片胞间CO2浓度(G)、电解质渗漏率、丙二醛(MDA)含量、非调节性能量耗散量子产量YNo.(2)SNP处理可保持较高的荧光产额,使快速叶绿素荧光诱导曲线JIP相逐渐升高,而BSO+SNP、6-AN+SNP处理显著降低了SNP的作用效果;SNP处理黄瓜幼苗叶片PSⅡ最大光化学效率(φPo)、PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(φEo)、捕获激子将电子传递到电子传递链QA-下游其他电子受体的概率(φo)、与PSⅡ反应中心受体侧性能有关的荧光参数包括氧气释放复合体(OEC)活性状态(Fo-K)、QA被还原能力(FK-J)、QB(含快还原PQ库)被还原能力(FJ-I)和慢还原PQ库被还原能力(FI-P)以及单位受光面积有活性反应中心数量(RC/CS)等均显著高于CK,而与反应中心关闭有关的荧光参数QA被还原最大速率(Mo)和J相相对可变荧光(VJ)均显著低于CK.(3)BSO+SNP、6-AN+SNP处理也削弱了SNP的这些作用效果.研究表明,在低温胁迫条件下,内源GSH参与了外源NO增强黄瓜幼苗叶片相对含水量、缓解膜脂过氧化、稳定PSⅡ和促进PSⅡ反应中心电子传递链供受体侧的电子传递能力,从而提高黄瓜幼苗耐冷性.

目的:探讨除草剂2,4-D丁酯对五味子叶片光合系统的影响.方法:以五味子品种'嫣红'和'早红'为实验材料,运用pocket-PEA测定其叶绿素荧光参数,研究了除草剂2,4-D丁酯对五味子二年生苗的叶绿素荧光诱导动力学的影响.结果:2 000倍的2,4-D丁酯是五味子受药害胁迫的临界浓度,低浓度的2,4-D丁酯(4 000倍)悬浮液喷施2个品种五味子叶片后,其PI值和Fv/Fm值均高于对照,说明低浓度有利于植株进行光合作用;500倍和1 000倍浓度的2,4-D丁酯胁迫时,JIP-test分析显示,荧光诱导曲线中出现了明显K点,说明高浓度会造成放氧复合体的损伤.结论:除草剂2,4-D丁酯对五味子产生药害的临界浓度为2 000倍,不同品种对药害的抗逆性不同,2,4-D丁酯对'早红'光合机构的低浓度促进作用和高浓度抑制作用均较明显.

为评估东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮发生对羊栖菜(Sargassum fusiformis)幼苗产量的影响并探讨其化感机理,在实验室条件下分别利用浓度为1.00×105 cells/mL东海原甲藻活细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞滤液(FC)培养羊栖菜合子,并对其生长发育及光合活性进行测定.结果显示,LC、RC和FC均会抑制羊栖菜合子的生长、叶绿素a合成和光合活性,其中FC及LC对合子的抑制程度相似且均大于RC.JIP-test分析表明,FC及LC对合子的最大量子产率(φPo)、性能指数(PI)及PSⅡ反应中心密度(RCs/ABS)的抑制作用显著大于RC.表明东海原甲藻主要通过向细胞外释放化感物质产生抑制作用,这些化感物质抑制了羊栖菜合子PSⅡ的电子传递,使PSⅡ部分光化学反应中心(RCs)失活,进而使大量激发能转化为热能被耗散掉.而RC中可能含有某些能够刺激羊栖菜合子生长的物质,从而在一定程度上抵消了化感物质的抑制作用.结果表明东海原甲藻对羊栖菜合子的抑制作用主要是由化感物质引起的,东海原甲藻赤潮可以抑制羊栖菜合子的发育和光合活性,减少羊栖菜种苗产量,并最终阻碍了羊栖菜产业的发展.

以秋菊品种'唐宇金秋'为试材,分析叶片光合色素含量、叶绿素荧光参数和捕光叶绿素a/b结合蛋白基因的表达量变化,探究低温胁迫对秋菊光系统特性的影响.结果表明:低温胁迫引起秋菊叶片快速叶绿素荧光诱导曲线(OJIP)和820nm调制反射荧光曲线(MR/MRo)发生显著变化,O、J、I、P相降低明显,光系统Ⅰ(photosystem Ⅰ,PSⅠ)反应中心失去电子被氧化的速率(VPSⅠ)与PSⅠ反应中心被还原的速率(VPSⅡ-PSⅠ)显著降低.JIP-测定(JIP-text)结果显示,低温降低了秋菊最大光化学效率(Fv/Fm)、性能指数(PIabs)、综合性能指数(PItotal),秋菊叶片的反应中心单位面积上的吸收(ABS/CS)、捕获(TRo/CS)和传递(ETo/CS)的光能以及反应中心数量(RC/CS)也在低温胁迫中下降,而J相相对可变荧光(Vj)、单位面积热耗散(DIo/CS)和热耗散量子比率(φDo)升高.此外,低温胁迫下,光合色素含量显著降低,捕光叶绿素a/b结合蛋白基因的表达量下调.低温严重影响秋菊PSⅠ、PSⅡ的光化学活性,推测秋菊叶片可能通过减少捕光复合体的捕光面积,减弱光能吸收,加快耗散过剩的激发能,以缓解低温对秋菊的伤害.

连翘(Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl)作为常见的早春花卉和大宗药用作物,低温是其在春季面临的主要胁迫因素.本研究以连翘幼苗叶片为试材,测定其在4个低温条件下的相对电导率、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性以及叶绿素荧光参数等指标的变化.结果显示,低温胁迫引起连翘叶片相对电导率和MDA含量升高.连翘叶片通过多种途径抵御低温伤害,SP、SS、SOD在胁迫前期发挥主要作用,胁迫增强时Pro和POD发挥更为主要的作用.JIP-test分析结果表明,低温对光合作用产生显著影响,主要体现在对电子传递的抑制和受体侧的伤害上,0℃处理伤害最为严重.低温胁迫影响连翘幼苗生长,4℃以上低温胁迫解除后,其生长可得到恢复,而0℃低温胁迫对其造成的伤害不可逆.