不同光质LED光源对黄瓜幼苗光合参数、水分利用效率和叶绿体超微结构的影响

采用发光二极管（LED）为光源,以白光作对照,研究了红光、蓝光和红蓝组合光对黄瓜品种“银胚99”幼苗叶片光合参数及水分利用效率的影响,并观察了叶绿体超微结构的变化。结果表明,蓝光和红蓝组合光均显著提高了叶片的净光合作用,在处理到第10天时,蓝光提高幅度最大,较白光高出27.29%;在处理到第20天时,红蓝组合光8R/2B提高叶片光合速率幅度最大,较白光高出56.94%。红蓝组合光处理下叶片的后期净光合速率下降较小,水分利用效率提高显著。与白光相比,红光处理对叶片净光合速率的影响不存在差异,且在处理第20天时叶片净光合速率和水分利用效率与第10天相比,有明显下降。叶片叶绿体超微结构显示,不同光质对黄瓜幼苗叶绿体发育有显著影响;白光不利于叶片叶绿体的成熟,红光造成叶片叶绿体淀粉粒过分积累,抑制了光合产物从叶片中的输出;红蓝组合光8R/2B和7R/3B处理则有利于叶绿体基质、基粒片层的形成和同化产物的输出。     

地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响

在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Populus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响.结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmx)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨.逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制.     

茉莉酸甲酯对干旱及复水下烤烟幼苗光合特性和抗氧化酶的影响

以黑龙江省主栽烤烟品种“龙江911”为试验材料,研究了干旱及复水过程中不同浓度外源茉莉酸甲酯(MeJA)对移栽期烤烟幼苗光合特性、抗氧化酶活性和渗透调节物质的影响.结果表明:干旱胁迫下,烤烟幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均下降,胞间CO2浓度(Ci)先下降后上升,超氧化物歧化酶( SOD)、...     

UV-B辐射对生物结皮层藓类植物生理生化指标的影响

以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区常见藓类结皮中的真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)为研究对象,通过室内模拟沙坡头地区臭氧损耗0%(对照)、6%、9%和12%所达到的UV-B强度梯度(2.75、3.08、3.25、3.41 W·m-2),研究了增强UV-B辐射对两种藓类植物渗透调节物质、膜质过氧化程度及抗氧化酶活性的影响。结果表明:随着UV-B辐射增加,两种藓类植物丙二醛(MDA)含量显著升高;可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性则降低;且UV-B辐射对真藓的影响大于土生对齿藓,说明真藓对UV-B辐射相对更敏感。本研究结果也预示着在未来UV-B辐射增强的情况下,温带荒漠生物土壤结皮(BSC)的组成和结构将会发生显著变化,这种变化将会深刻地影响BSC在荒漠生态系统中的功能,进而影响荒漠生态系统的健康和稳定。     

地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响

在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Popu-lus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响。结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmax)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨。逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制。     

表皮环割对花花柴(Kareliniacaspica)水势及光合参数的短期影响

生长在塔克拉玛干沙漠南缘的植物在生长季常遭受虫害和放牧的影响,频繁的干扰在很大程度上限制了该地区植物的生存和生长.以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围花花柴(Karelinia caspica)为试验材料,模拟干扰对于花花柴生理状况的短期影响,设置了对照(正常枝条)、中度环割(表皮环割50%)、重度环割(表皮环割100%),观测了环割后10 d内花花柴气孔导度、水势、光合色素、叶绿素荧光等在不同环割条件下的变化特征.结果显示:(1)除了类胡萝卜素(Car)含量外,中度环割对花花柴各项生理参数的影响不明显;(2)重度环割能够明显降低花花柴气孔导度、清晨水势和正午水势、叶绿素(Cal)含量和类胡萝卜素(Car)含量;(3)重度环割使得花花柴的光合原初反应遭到抑制,光系统Ⅱ(PSⅡ)结构和功能遭到损害,活性降低,光合器官对光能的吸收、传递、转化和电子捕获等过程也遭到抑制,用于耗散的能量显著增多.整体来看,重度环割下的花花柴短期内各项生理参数均出现显著降低,而中度环割下花花柴各项生理参数短期内变化不大.当人为或者昆虫、野兔等对花花柴表皮产生机械损伤时,表皮部分损伤的植物也许可以通过自身修复,使得各项生理机能恢复正常,而表皮遭受重度破坏的植物会随着时间的推移趋向于死亡.在荒漠化防治过程中,我们应该尽量避免花花柴的表皮被全部剥蚀.     

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.     

沙漠植物抗氧化酶活性及渗透调节物质含量与光合作用的关系

以科尔沁沙地生长的沙漠植物差不嘎蒿(Artimisia halodendron)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、扁蓄豆(Ruthenian medic)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、黄柳(Salix gordejevii)和猪毛菜(Salsola collina)为材料,研究了自然状况下光合作用、保护酶活性及渗透调节物质含量的日变化特征及相关关系。结果表明:(1)5个C₃植物光合作用日变化为中午降低类型,净光合速率(P_n)在10:00到达第1个高峰,在14:00出现第2个高峰,其中4个植物第2高峰平均P_n仅为第1高峰的37%。C₄植物猪毛菜光合作用为单峰型。(2)在第1个P_n高峰期间,伴随着光合有效辐射(PAR)增高6.5倍和气温(T_a)增高,叶片水分亏缺度(VPD)增加3~6倍、气孔导度(G_s)下降60%;叶片丙二醛(MDA)含量增加18%,P_n增加3~13倍;过氧化物酶(POD)活性(除了扁蓄豆)平均增高29%、过氧化氢酶(CAT)活性(除胡枝子)平均增加82%;叶片可溶性糖含量增加48%,脯氨酸含量(除差不嘎蒿)增加74%。(3)午间和午后在大气PAR和T_a较高、叶片VPD较大、MDA含量和P_n下降时,渗调节物含量和抗氧化酶活性仍维持较高水平。日间叶片光合特性与保护酶活性和渗透调节物质含量的日变化间具有一定的相关性。抗氧化酶(尤其是POD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸和可溶性糖)不仅在P_n增加过程中维护细胞氧自由基代谢和水分代谢平衡,而且在P_n较低时抑制膜脂过氧化和维持水分平衡,因此它们在日间提高P_n和恢复叶片光合作用上起重要的生理保护作用。6种植物参与抗逆生理调节的抗氧化酶和渗透调节物种类上差异显著。     

外源NO对野生早熟禾幼苗抗寒性的影响

以野生草地早熟禾（Poa pratensis）和硬质早熟禾（Poa sphondylodes）为材料,通过人工室内模拟低温逆境胁迫,研究外源一氧化氮（NO）供体亚硝基铁氰化钠（硝普钠,SNP）对低温胁迫下野生早熟禾幼苗生长、渗透调节和抗氧化系统的影响,探讨外源NO提高早熟禾抗寒性的生理机制。结果表明,低温胁迫下：0~700 μmol·L^-1浓度范围内,随SNP浓度的增大,两个供试材料的地上生物量和生长速度先增大后减小,相对膜透性、丙二醛（MDA）含量、游离脯氨酸（F-Pro）含量先减小后增大,可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量先增加后减小,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性先增强后减弱;高浓度NO产生伤害,低浓度NO则有保护作用;SNP浓度100 μmol·L^-1时,膜脂过氧化水平最低,渗透调节物质积累最多,保护酶活性最强,对低温胁迫的缓解效果最佳。硬质早熟禾对低温胁迫下外源NO的缓解较草地早熟禾敏感。     

不同生境下红砂(Reaumuria soongorica)的生理生化特征及适应性

测定了荒漠地区超旱生小灌木红砂在3种生境(山前荒漠、山前戈壁和中游戈壁)下的叶片水分状态、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量,以探讨荒漠植物在不同生境下的生理生化特征及对荒漠极端环境的适应机制。结果表明:在3种生境下,红砂叶片相对含水量和叶片水势随着土壤含水量的下降而下降,叶绿素含量随着土壤含水量的下降而升高。随着生境土壤干旱的加剧,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性逐渐升高,而过氧化氢酶活性下降。在土壤含水量较少的戈壁生境,渗透调节物质含量上升。SOD和POD活性的升高是红砂抵御干旱环境的主要抗氧化保护机制;渗透调节在红砂叶片适应干旱胁迫的过程中发挥着重要作用,高的渗透调节能力使红砂在水分不足的条件下维持较低的渗透势,有利于植物吸水,从而增强其耐旱性。     

干旱和复水对东北红豆杉叶片叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性的影响

以东北红豆杉(Taxus cuspidata)3 a生实生苗和扦插苗为实验材料,研究干旱和复水后实生苗和扦插苗的叶绿素荧光和抗氧化酶活性变化规律,为更好地培育东北红豆杉资源提供理论依据。研究结果表明,实生苗对于干旱适应性强于扦插苗。在干旱处理过程中,随着干旱条件加剧,实生苗和扦插苗初始荧光Fo和非光化学猝灭系数NPQ均表现出升高趋势,扦插苗Fo升幅较快,而实生苗NPQ升幅较大。与实生苗相比,扦插苗的PSⅡ最大量子效率（Fv /Fm）,PSⅡ实际光化学量子效率(ФPSⅡ)和光合电子传递速率(ETR)表现出较大幅度的降低,说明扦插苗对干旱胁迫较敏感。但复水后,实生苗和3 a生扦插苗荧光参数均恢复到正常水平。干旱胁迫条件下,实生苗和扦插苗抗氧化酶SOD、CAT和POD均表现出升高。     

脱水对生物结皮中齿肋赤藓光合色素含量和叶绿体结构的影响

通过脱水对生物结皮中齿肋赤藓叶绿体结构特征和光合色素含量的影响研究,结果表明,在脱水过程中,齿肋赤藓光合色素含量及叶绿体结构变化特征表现为4个阶段:①启动期,脱水0～2 h,光合色素含量与完全湿润时差异不显著(P>0.05),此时透射电镜下叶绿体中基粒片层结构和类囊体清晰,纵向排列,叶绿体双层膜系统保持完好;②快速增加期,脱水2～6 h内,光合色素含量快速升高,在脱水6 h 时达最大值,此时叶绿体结构发育最为充分,嗜锇颗粒数量最多且集中分布;③相对稳定期,脱水6～10 h,光合色素含量在达到最大值后,逐渐降低,但差异不显著(P>0.05),叶绿体结构依然完整;④缓慢衰退期,脱水10 h后,直至完全干燥,光合色素含量逐渐降低,完全干燥时叶绿体趋于解体。研究还表明,齿肋赤藓光合色素含量变化明显滞后于形态结构变化,其含量在完全湿润时并非最高,而在脱水6 h时(RWC为26.4%)达最大值,而后随含水量降低而降低,与种子植物光合色素含量随含水量降低不同,这可能与其内部结构修复有关,再水化后光合色素完全恢复,说明齿肋赤藓光合色素对水分的响应是可逆的。     

Effects of drought stress on antioxidant enzyme, photosynthetic pigment and flavonoid pathway in two desert shrubs

Antioxidant enzyme activity, photosynthetic pigment content, and free malondialdehyde (MDA), as well as flavonoid content and the key enzyme activity in the flavonoid pathway were determined in two desert shrubs, Caryopteris mongolica Bunge and Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim. under drought stress. The free MDA content was enhanced during the experimental period, which may be an indicator of oxidative stress. Superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and ascorbate peroxidase (APX) activities in C. mongholica showed a significant increase during the experiment, but catalase (CAT) activity was slightly decreased. On the other hand, POD and APX activities showed a significant increase and SOD and CAT activity data had no significant changes in R. soongorica. APX, SOD, and CAT activities were higher in R. soongorica than in C. mongholica, but MDA content was lower, indicating that the lower values of MDA were attributed to higher activities of antioxidant enzyme in R. soongorica. Chlorophyll content decreased significantly in the two shrubs during the experiment, which indicated that there was a photoprotection mechanism through reducing light absorbance by decreasing pigments content. Caretonoids content increased in C. mongholica and decreased in R. soongorica. The ratio of Chla/Chlb decreased significantly but caretonoids/Chl revealed a significant increase in the two shrubs, which could be explained as no decrease of peripheral light-harvesting complexes and a higher tolerance to drought. Total flavonoid content and the activities of phenylalanine ammonialyase (PAL) and chalcone isomerase (CHI) showed different changes between C. mongholica and R. soongorica after treatment. These values decreased in R. soongorica and increased in C. mongholica except for PAL activity. However, anthocyanin content increased in the two shrubs, indicating that there was a different regulation response in the flavonoid pathway in the two shrubs under drought stress, and anthocyanin should be an important antioxidant both in the shrubs. Our results demonstrated the different responses of antioxidant defense and drought tolerance ability between the two shrubs.