LED补光对温室黄瓜幼苗抗衰老及抗氧化酶系统的影响

研究补光时间与光质对设施作物抗衰老及抗氧化能力的影响,对于充实光质效应理论和优化补光技术有重要意义。研究了补光2、4、8 h及蓝光(B)、红光(R)、白光(W)和红蓝复合光(R:B＝7:3和8:2)对温室黄瓜幼苗光合色素、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量及抗氧化能力的影响。结果表明:与自然光照相比,补光可显著提高黄瓜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,其中以补光4 h红蓝复合光处理(7R/3B和8R/2B)效果最为显著;补光可提高黄瓜幼苗可溶性蛋白含量,其中,以蓝光效果最好。补照4 h蓝光可以明显提高黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白的含量及保护酶(过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD、抗坏血酸过氧化物酶APX、过氧化氢酶CAT)活性,并且使MDA的含量保持相对较低的水平,从而可以有效延缓叶片衰老。     

三种UV-B辐射强度下香蒲叶片光合特性和叶绿体超微结构及其变化

为了探究3种UV-B(ultraviolet-B,波长为280～315 nm的紫外光)辐射强度对香蒲(Typha orientalis)叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响,于2017年5月19日至7月17日,在甘肃农业大学室外实验基地,构建模拟垂直潜流人工湿地,在其中栽种香蒲幼苗;在3种UV-B辐射强度[168μw/cm~2(自然光照下)、210μw/cm~2和252μw/cm~2]下,测定香蒲叶片光合色素含量和光合特性指标,并观察其叶绿体超微结构。研究结果表明,UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的光合色素含量,且随着辐射强度增大,光合色素含量减小量增大;UV-B辐射增强显著减小了香蒲叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增大了胞间CO_2浓度,UV-B辐射强度增强的条件下香蒲叶片光合速率减小的主要原因是非气孔因素;在UV-B辐射增强条件下,香蒲叶片叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体数目减少,叶绿体结构变形,体积膨大,形态臃肿,叶绿体中出现淀粉颗粒,破坏作用随辐射强度增大而加剧。     

不同地下水埋深下骆驼刺幼苗叶片生理参数光响应特性

为探讨地下水位变化对骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)幼苗生长发育的影响,2008年9月在塔克拉玛干沙漠南缘绿洲外围,利用Li-6400光合作用仪测定了人工控制1,1.5,2.0,2.5 m地下水埋深下骆驼刺幼苗叶片净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),水分利用效率(WUE)等生理参数对有效光辐...     

水分胁迫及遮光处理对沙漠植物约书亚树(Yucca breviolia)幼苗光合特性的影响

以3年生约书亚树(Yucca brevi folia)幼苗为试材,选择不同水分胁迫(相对含水量≥75％(正常)、50％～60％(中度)和35％～45％(重度))及不同遮光处理(自然光、60％透光和20％透光)进行试验,对幼苗光合特性指标及叶绿素相对含量值(SPAD)进行研究.结果表明:(1)随着水分胁迫的加剧,约书亚树幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)明显下降,但自然光下重度水分胁迫幼苗WUE值远高于其他处理.幼苗光饱和点(LSP)均表现为重度水分胁迫＞正常供水＞中度水分胁迫.(2)水分胁迫下,60％透光率处理的幼苗叶宽增加,Pn、蒸腾速率(Tr)及Gs明显提高,而20％透光率下幼苗各指标均显著降低.(3)相同光照条件下,随着水分胁迫的加剧,幼苗SPAD值明显下降;相同水分条件下,随着透光率的减小,幼苗SPAD值增大.因此,在约书亚树幼苗培育时,应适当增加水分胁迫以提高幼苗的水分利用效率及光饱和点,同时,适当的遮光环境(透光率在60％左右)也可提高幼苗的光合能力及SPAD值,确保约书亚树幼苗生长及在我国沙漠地区引种成功.     

水分对科尔沁沙地差不嘎蒿气体交换特性的影响

 以科尔沁沙地优良固沙植物差不嘎蒿（Artemisia halodendron）为实验对象,研究了其在不同水分条件下的气体交换特性。结果表明,不同水分处理下差不嘎蒿的气体交换特性存在显著差异。在对照供水条件（当地降水平均值,123 mm）下,差不嘎蒿叶片具有最大的光合速率;少量供水（61.5 mm）下,差不嘎蒿叶片的气体交换能力下降,导致净光合速率减小,但水分利用率升高,显示出对干旱环境的强适应能力,净光合速率日变化曲线为双峰型,具有光合“午休”现象;大量供水（184.5 mm和246 mm）下,叶片气体交换能力增强,但净光合速率和水分利用率较小,净光合速率日变化曲线为单峰型,光合“午休”现象消失。根据Farquhar和Sharkey的观点,相对于对照处理,可以判定少量供水条件下影响差不嘎蒿净光合速率的因素以气孔因素为主,而充分供水条件下则以非气孔因素为主。     

荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。     

盐分对胡杨幼苗生长及光合特性的影响

基于控制试验研究了盐分对胡杨实生幼苗生长及光合特性的影响。结果表明:①随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗株高、基径及生物量影响明显,其程度大小为叶＞根＞茎。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1(50 mmol NaCl)时,该处理幼苗生物量比无盐处理Ⅰ(0 mmol NaCl)的减小了30%左右;当土壤含盐量达到27.95 g·kg-1 (200 mmol NaCl)时,该处理幼苗的生物量比无盐处理Ⅰ的减小了80%左右,幼苗难以正常生长。②盐分对胡杨幼苗的光合速率和水分利用效率影响显著。随着盐浓度增大,胡杨幼苗的净光合速率下降。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗可以通过降低蒸腾速率,提高自身的水分利用效率和耐盐性;当土壤含盐量大于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗的水分利用效率降低,幼苗生长表现出盐害症状。③随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗的荧光特性影响明显,最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的有效光化学量子效率（Fv′/Fm′）、光化学淬灭系数（qP）、电子传递速率（ETR）显著减小,非光化学淬灭系数（NPQ）呈增大趋势。     

崇明岛东滩湿地芦苇光合作用对土壤水盐因子的响应

2015年3~10月,在崇明岛东滩湿地设置7块采样地,以不同水盐条件下生长的芦苇(Phragmites australis)为材料,应用便携式光合系统分析仪(Li-6400),对芦苇的光响应特征进行实地测定,探讨芦苇光合过程对干旱和盐胁迫的响应机理。结果表明:1各月采样日的水位与土壤电导率显著负相关(n=420,p0.01),适当增加土壤水位,有利于降低土壤电导率,从而缓解植物盐胁迫伤害;28月21日的芦苇叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度与水位显著正相关(n=42,p0.01),而与土壤电导率显著负相关(n=42,p0.01);胞间CO2浓度与水位和土壤电导率不相关。当水位高于-50 cm,净光合速率随着水位下降而降低,非气孔因素可能是净光合速率下降的主要原因;当水位低于-50 cm时,土壤电导率高于10 m S/cm,叶片蒸腾速率快速降低,水分利用效率不断提高,芦苇叶片以较低的净光合速率来适应干旱胁迫和盐胁迫;芦苇叶片通过降低最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点等光合生理特征来适应干旱胁迫和盐胁迫;芦苇叶片净光合速率和最大净光合速率对土壤水盐因子具有高度相关性,可以作为土壤水盐胁迫程度的反应指标。因此,在芦苇快速生长阶段,合理调控水位,对芦苇光合作用具有重要意义。     

外源水杨酸对低温胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性和基因表达的影响

为了探讨外源水杨酸(SA)对低温胁迫下黄瓜幼苗的生长调节作用,以‘优博1-5’黄瓜为试材,采用叶面喷施外源SA的方法,研究其对低温胁迫下黄瓜幼苗生长量、光合特性、抗氧化酶活性的影响,并采用Real-time PCR测定抗氧化酶基因表达水平的变化。结果表明:低温胁迫下黄瓜幼苗生长量下降,净光合速率(Pn)、光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、抗氧活酶活性及其m RNA表达显著降低,但SA预处理后黄瓜幼苗的生长量、Pn及Fv/Fm降低幅度明显较小,并且诱导了抗氧活酶活性及其基因表达量的升高。由此可见,SA能够在转录水平调控抗氧化酶活性的升高,进而缓解低温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对低温的适应性。     

塔里木沙漠公路防护林植物沙拐枣气体交换特性对干旱胁迫的响应

利用LI-6400光合作用系统测定了干旱胁迫和正常灌溉两种处理下,塔里木沙漠公路防护林中乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率等气体交换特性的日变化及季节变化动态。分析得出：两种处理下沙拐枣净光合速率在不同生长季的日变化动态均为单峰型;蒸腾速率除8月干旱胁迫处理下表现出微弱的双峰变化外,其余也为单峰型;干旱胁迫显著降低了沙拐枣的光合能力和蒸腾能力,而且随着干旱胁迫时间的持续,净光合速率和蒸腾速率降低的幅度在不断增加。干旱胁迫所引起的土壤含水量的降低和植物体内的水分亏缺并没有提高沙拐枣的水分利用效率,反而使其有着明显的下降。但尽管如此,沙拐枣在持续干旱的情况下依然能够维持生长,它通过适当降低蒸腾减少水分散失和降低光补偿点以提高弱光利用能力等方法来进行必要的光合积累,这说明沙拐枣有着极强的耐旱能力和适应极端环境的本领,而且通过沙拐枣在长期干旱胁迫处理下的顽强表现,也充分说明沙漠公路防护林在人工管理过程中依然存在着进一步节水的可能性。     

黑麦草幼苗对NaCl和NaHCO3胁迫的光合响应差异

 为了探讨牧草光合功能对盐、碱胁迫的响应差异,采用营养液砂培方法,分别研究了不同浓度（0、50、100、150、200 mmol·L-1）NaCl和NaHCO3胁迫对黑麦草幼苗生长、叶片光合色素含量、气体交换和叶绿素荧光参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性的影响。结果表明:①随着处理浓度的增加,黑麦草幼苗全株干重、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）明显下降。当NaCl浓度小于100 mmol·L-1时,胞间CO2浓度（Ci）显著降低,气孔限制值（Ls）明显增加,随着NaCl浓度进一步增大,Ci显著增加,Ls显著减小;NaHCO3胁迫下Ci随着处理浓度增大而显著增加,Ls则显著减小。但NaHCO3胁迫下各指标下降或增加的幅度大于NaCl胁迫。②随着NaCl和NaHCO3胁迫强度的增大,黑麦草幼苗荧光参数PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭（qP）及叶绿体Hill反应和ATPase活性明显下降,非光化学淬灭（NPQ）显著提高,叶片吸收的光能中用于光化学反应的比例（P）显著减小,天线热耗散的比例（D）显著增大。在相同浓度下,NaHCO3胁迫的各荧光参数及Hill反应和ATPase活性的变幅大于NaCl胁迫,说明NaHCO3胁迫对幼苗的伤害程度大于NaCl胁迫。由此表明,黑麦草对碱的耐性低于盐,这可能与碱的高pH值更多引起光合色素含量下降和光合机构受到严重伤害有关。     

外源一氧化氮供体对盐胁迫下多裂骆驼蓬幼苗光合作用和叶黄素循环的影响

一氧化氮(NO)是植物体内新发现的一种活性分子。为了探讨外源NO对盐胁迫下荒漠植物光合生理响应的调节作用,以多裂骆驼蓬为试验材料,研究叶面喷施NO供体硝普钠(SNP)预处理对根施NaCl胁迫下叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性、叶绿素荧光参数及叶黄素循环的影响。结果表明:①0.15 mmol·L-1SNP可显著缓解300 mmol·L-1NaCl胁迫下叶绿素a、b和类胡萝卜素含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和气孔限制值(Ls)的下降和细胞间隙CO2浓度(Ci)的升高;②SNP处理减小了NaCl胁迫诱导的叶绿体Hill反应活力和Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase活性的下降幅度;③NaCl胁迫下叶绿体最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/F0)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,天线热耗散(D)略微下降,初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(NPQ)明显提高。SNP处理使NaCl胁迫下的F0显著降低,Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ和D明显提高;④NaCl胁迫引起叶黄素循环库(V+A+Z)显著降低和脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)明显提高,SNP处理使NaCl胁迫下的V+A+Z明显提高,(A+Z)/(V+A+Z)显著下降。由此表明,NO能够缓解盐胁迫下非气孔因素引起的光合速率的下降及光抑制对光合系统的破坏作用,而非光化学效率的提高和天线热耗散的增强可能是NO 保护光合系统并提高光合速率的重要机制之一。     

间作时期和种植密度对甜瓜/向日葵间作系统光能利用效率的影响

以单作为对照,通过大田试验研究了间作时期及种植密度对甜瓜/向日葵间作系统土地利用率及光能利用率的影响。结果表明:各间作处理的土地当量比(LER)都大于1,说明甜瓜/向日葵间作显著提高土地利用率。除甜瓜定果期间作外,其他间作处理的光能利用率都显著大于甜瓜单作;除甜瓜45 cm株距间作外,其余间作处理的光能利用率均显著小于单作向日葵。甜瓜/向日葵间作能明显提高间作系统的叶面积指数,种植密度对叶面积指数也有影响。调整间作期能延长单位面积的光合时间,增加干物质累积,提高光能利用率。叶日积与光能利用率之间呈二次抛物线关系,当作物群体密度增大时,叶日积和光合产物累积量都增大,但密度增长到峰值时,叶日积继续增大不能增加光合产物积累量。     

Effect of light on germination of seven species of cacti from the Zapotitlán Valley in Puebla, México

Seed germination of seven species of cacti from Zapotitlán Valley, Puebla, Mexico, were compared at four different light treatments (red light, far-red light, white light and darkness) at a constant temperature of 25°C, and at two light treatments (white light and darkness) at two fluctuating temperatures (15–30°C and 20–30°C). Results allowed us to divide the studied species into two groups: positive photoblastic and indifferent to light. Positive photoblastics were barrel cacti and indifferent to light species were columnar cacti. Although barrel cacti had a light requirement for germination, they germinated in far-red light. Probable relationships among life-form, species distribution and light requirements for germination are discussed.     

红砂育苗的土壤水分管理初步研究

分布于60~300 mm降水量区域的超旱生半灌木红砂,是该区域的建群种,也是人工辅助植被恢复的主要树种,探索其幼苗成活与土壤含水量之间的关系,对人工辅助恢复植被十分重要。以不同苗龄的红砂容器苗和直播实生幼苗为调查对象,研究了红砂幼苗成活数量与土壤含水量之间的相关性。结果表明：10 cm土层中的体积含水量在20~25 d内持续达20%~30%时,其成活率达到70%左右;25 d以后,含水量在10%时就能维持其生命,苗龄30~40 d后幼苗成活率趋于稳定。     

不同种植方式下柽柳光合生理参数光响应特性研究

为选择合适的间套模式,在塔干沙漠南缘绿洲外围利用Li-6400光合作用仪对四种种植模式(行间混交、带状混交、块状混交、块状套作)下多年生多枝柽柳(Tamarix ramasissima ledeb.)的光合水分生理指标对有效光辐射(PAR)的响应进行测定。结果表明:(1)柽柳具有高光饱和点(679~822μmol·m^-2·s^-1)和高光补偿点(50.0~61.1μmol·m^-2·s^-1)。(2)不同的光照强度和种植方式对柽柳净光合速率有明显的影响(p<0.01),当0< PAR< 1500μmol·m^-2·s^-1,除胞间CO₂浓度(Ci)外柽柳的各项生理指标均随光照的增强而增加。(3) PAR>1500μmol·m^-2·s^-1后,块状套作和块状混交气孔导度(Gs)下降,行间混交和带状混交Gs则随光强增加而递增;带状混交下胞间CO₂浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均随光强增加而递增,其他3种种植方式下Ci和Tr均呈递减或平稳趋势。(4) 4种种植方式下柽柳光响应曲线的特征参数存在着差异(P<0.05),带状混交下的光饱和速率、光饱和点、表观量子效率均最高,块状混交的暗呼吸速率最大,水分利用效率(WUE)随着光强的增强而逐步增大,依次表现为带状混交>块状混交>行间混交>块状套作。通过4种种植方式柽柳光响应特征的综合分析可知,带状混交下的柽柳具有高光合和高水分利用效率的特点,对于极端干旱的塔南地区而言,该种植方式下的柽柳生理特征表现出最好的适应性。     

钠盐对冬小麦抗旱性增效作用调控机理的生理生态学分析

以冬小麦（烟台-2070）为实验材料,苗期对冬小麦进行不同浓度钠盐(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)处理,在随后进行的干旱胁迫和复水过程中进行叶片抗逆生理指标变化对比分析,以期探究盐处理在提高小麦抗旱性中的作用和生理调节机理,为未来干旱区农业实施盐水灌溉提供理论依据。实验采用盆栽法,将冬小麦种子盆栽,待长到第7天进行不同浓度钠盐(70 mM, 135 mM, 200 mM, 270 mM)预处理8 d, 然后进行干旱胁迫12 d和复水5 d。分别在盐处理的第4天,第8天,干旱胁迫的第4天,第8天,第12天,以及复水第5天,从不同盐处理中采集冬小麦叶片,分析叶片相对含水量、丙二醛（MDA）、脯氨酸含量及抗氧化酶活力[超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢（CAT）、过氧化物酶(POD)]的动态变化,同时测定土壤含水量。结果表明,在干旱胁迫过程中,未经盐处理的对照组和低浓度(70 mM)NaCl、Na2CO3、Na2SO4溶液处理的土壤,土壤含水量急剧下降,同时冬小麦叶片相对含水量也相应的急剧下降;而用较高盐浓度处理的土壤和冬小麦叶片含水量降低较慢。在干旱胁迫过程中,对照组冬小麦在短时间（6 d）内干旱叶片便出现萎蔫,并伴随着丙二醛、脯氨酸含量、SOD等抗氧化酶活力急剧增加并一直高于盐处理的冬小麦。相反高浓度盐处理的冬小麦在干旱处理12 d时叶片直立生长良好,叶片MDA、抗氧化酶活力均增加,但增加幅度均低于对照。脯氨酸含量随干旱胁迫增加,但随盐处理浓度增加而上升幅度减小。在复水处理5 d后,叶片含水量均增加,MDA和脯氨酸含量下降,但抗氧化酶活力仍增高。荒漠环境土壤中盐离子一方面可提高土壤和植物的保水率,提高水分利用率,另一方面激活体内的抗氧化酶系统使植物较早获得抗逆能力,这可能是荒漠植物多抗逆性形成的部分生理生化原因。     

种子预处理对唐古特白刺出苗和幼苗生长的影响

 采用不同方法对唐古特白刺种子预处理,以不处理为对照,再行60 ℃浸种24 h后育苗,通过测定出苗动态和生长指标,探寻促进白刺种子出苗和幼苗生长的技术途径。结果表明,唐古特白刺种子出苗率变化动态均呈“S”型曲线,符合Logistic曲线方程,出苗质量随种子处理不同而异,出苗期为38～55 d,极限出苗率为30.2%～57.8%。沙搓和沙碾均可显著提高白刺种子出苗质量,为培育壮苗奠定良好基础,出苗率较对照分别提高15.6%和13.4%,出苗势分别提高60.1%和6.9%,出苗指数分别提高35.2%和13.2%,活力指数分别提高41.5%和23.3%。尤其沙搓种子出苗集中,较对照缩短5 d。而掐尖、20%醋酸和5%碱水浸泡均抑制发芽。将种子与沙子混合后手搓和棍碾压均可破坏白刺种子坚硬致密的内果皮结构,破除休眠,促进出苗和幼苗生长,但需注意的是沙碾操作不当会造成种子内部结构被破坏。     

光周期对沙枣尺蠖病菌（Dh菌株）离体培养的影响

研究了光周期对沙枣尺蠖病菌（Emericella quadriclineata）Dh菌株菌丝生长及产孢量的影响。结果表明,光照对液培菌丝生物量和平板培养产孢有明显的影响,长光照有利于菌丝生长,菌丝生物量明显高于短光照和全黑暗;培养4 d菌丝生物量最大,其中以18 h光照与6 h黑暗交替菌丝生物量最大。光照对Dh菌株平板产孢具有一定的促进作用,连续光照与各温度组合的累积产孢量显著高于连续黑暗下各温度组合,以全光照25℃培养7 d产孢量最高,第3天至第5天时增长率达到顶点;30℃和35℃下无论是光照还是黑暗条件均不适合产孢,其产孢速率呈持续下降状态。紫外光对Dh菌株生长的影响程度与照射时间有关,在供试范围内,照射时间越长菌落生长越慢。