红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响（通用3篇）

篇1：红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

摘要：采用LED红蓝光源激发产生不同比例、不同强度红蓝复合光,对实验控制培养的两个生态型羊草光合生理特性进行研究.两个生态型羊草在红蓝复合光低于50μmol・m-2・s-1时光合作用不能进行,红蓝复合光强高于50μmol・m-2・s-1后,光合速率、气孔限制值和蒸腾速率不断上升,但灰绿型羊草在红蓝复合光达到1 150μmol・m-2・s-1、黄绿型羊草在红蓝复合光达到907 μmol・m-2・s-1后,光合速率不再增加,出现光饱和现象,同时气孔限制值增加以减少水分过多的消耗,蒸腾速率下降.植物在各个生理指标之间进行权衡,保证在生理损伤最小的`情况下获得最大生产能力.在高光条件时,蓝光对光合的作用已逐渐消弱,红光对光合生理的作用逐步增强.在同样的红蓝复合光源照射条件下,灰绿型羊草在保持较低的气孔限制和较高水平水分消耗时,依旧能有较高的光合速率,表明灰绿型羊草光合生产能力和生理的适应性强于黄绿型羊草.对两个生态型羊草光合生理特性产生影响的主要因素就是红蓝复合模拟光谱. 作者： 周婵[1]杨允菲[2]王[3] Author： ZHOU Chan[1]YANG Yun-fei[2]WANG Kun[3] 作者单位： 辽宁大学生命科学学院,辽宁,沈阳,110036东北师范大学草地研究所,吉林,长春,130024中国农业大学草地研究所,北京,100094 期 刊： 光谱学与光谱分析 ISTICEISCIPKU Journal： SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS 年，卷(期)： ,28(7) 分类号： Q948 关键词： 红蓝复合光谱 光强 光合速率 蒸腾速率 气孔限制值 机标分类号： TM9 X17 机标关键词： 模拟光谱生态型草光合生理特性Leymus Chinensis复合光羊草气孔限制值光合速率光合生理灰绿型蒸腾速率最大生产能力黄绿型水分消耗适应性强实验控制生理指标蓝光光源 基金项目： 国家自然科学基金，国家自然科学基金，中国博士后科学基金

篇2：红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

关键词：金花茶幼苗,干旱胁迫,气体交换,叶绿素荧光,生理特性

在植物的生长过程中, 水分汲取是最为关键的影响因素, 环境水分供应量决定了植物生长的适应性和延续性, 例如某些濒危植物的环境适应性差, 导致生存力极低, 从生态学角度来看, 表现出不耐干旱的性质。金花茶属山茶科山茶属金花茶组常绿灌木, 不仅具有较高的观赏价值, 而且还有重要的科研价值。本文主要研究干旱胁迫对金花茶幼苗光合生理特性的影响, 探讨其响应规律, 为实际金花茶保护和开发提供理论依据。

1材料和方法

1.1 材料

本试验地点:广西植物研究所苗圃玻璃房;棚内光照强度:强于自然光20k左右;移栽具体步骤:所移植的实生苗长势基本一致, 花盆内径30cm、深度25cm, 每盆栽1 株, 土壤采用表层田园土, 土重5kg左右, 土壤持水量30.08%, 试验期间确保土壤水分充足。以4 种土壤水分处理为试验, 田间持水量85%~90%、65%~70%、50%~55%、35%~40%分别表示为T0、T1、T2、T3, 每种10 盆。所有植株在9 月初达到预定含水量后, 立即进行控水, 每晚18 点进行盆重测量, 并将白天失水量补足至原设定水平, 对其进行干旱胁迫试验后15 日, 测定植株光合生理指标。

1.2 测定项目

选取植株顶端向下第3~5 片成熟功能叶, 测定各项光合属性参数, 具体项目包括:相对含水量、净光合速率、蒸腾速率、气体交换参数、叶绿素荧光参数、丙二醛、普氨酸含量。在T3时, 金花茶幼苗死亡, 因此, 只能测定T0、T1、T2这3 个处理的光合生理指标测定。

1.2.1 气体交换参数。采用光合测定系统分析仪测定不同干旱胁迫条件下的苗木光合特性指标, 并计算出水分利用效率和气孔限制值, 在9:00~11:00 进行测定, 此时光合有效辐射为200w/m2, 室温为28℃, 二氧化碳浓度为370mg/m L, 取每株3 片叶, 以平均值为准。

1.2.2 叶绿素荧光参数。取每株3 片叶, 先进行20min暗适应处理, 再测定植株初始荧光、最大荧光和最大光化学效率, 以平均值为准。

1.2.3 光合色素含量。采取乙醇提取叶片光合色素, 乙醇浓度为95%, 波长为665nm、649nm和470nm, 并将叶绿素a、b和其比值以及类胡萝卜素和其比值算出来。

采用公式计算出叶片相对含水量、丙二醇和普氨酸含量。

2结果

2.1 干旱胁迫对金花茶气体交换参数的影响

重度胁迫中, 植株均死亡, 表明金花茶幼苗的耐受干旱胁迫极限为50%~55%田间持水量。干旱胁迫对金花茶幼苗气体交换参数影响较大, 随着干旱胁迫程度升高, 金花茶幼苗气体交换参数均显著降低。与T0相比, T1处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别下降53.5%、49.6%和50.9%, T2处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别下降90.5%、88.6%和90.9%。干旱胁迫下, 金花茶水分利用效率降低, 胞间二氧化碳的浓度升高, 但程度不明显 (P>0.05) , 表明金花茶光合速率与受干旱胁迫有直接关联, 干旱胁迫敏感度极强, 轻度缺水时金花茶光合速率会明显降低。

2.2 干旱胁迫对金花茶叶绿素荧光参数的影响

金花茶幼苗初始荧光随着干旱胁迫程度的增加而升高, 最大荧光和最大光化学效率随着干旱胁迫程度的加剧呈下降的趋势, 与T0处理下相比, T2的初始荧光、最大荧光和最大光化学效率均有显著差异 (P<0.05) , 说明在干旱胁迫条件下, 金花茶的叶绿素的结构和功能会受到损伤和破坏。

2.3 干旱胁迫对金花茶光合色素含量的影响

金花茶叶片在发生光合作用时, 吸收、传递、转化光能的主要因素为光合色素, 光合色素在很大程度上决定了植株的光合作用能力, 当干旱胁迫增强时, 金花茶叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量显著降低 (P<0.05) 。

2.4 干旱胁迫对金花茶叶片相对含水量、丙二醇和普氨酸含量的影响

金花茶的相对含水量、丙二醇和普氨酸含量均随着干旱胁迫程度的增加而显著降低 (P<0.05) , 说明金花茶的抗干旱胁迫的能力弱。

3讨论

干旱胁迫会对植物的光合作用产生抑制, 降低植物的光合速率, 在气孔因素和非气孔因素的双重作用下, 植株叶片气孔导度下降, 大气中二氧化碳扩散减少, 从而影响到植物的光合作用, 非气孔因素是指金花茶在轻度干旱胁迫下叶肉细胞光合能力直接受到水分亏缺的影响。干旱胁迫除了抑制植物的光合作用外, 还会对植物光合电子传递、暗反应有关酶系产生、光合磷酸化等方面产生不同程度的影响。目前叶绿素荧光动力学是对干旱胁迫植物光合作用定量检测的有效方法, 能直接反应出植物叶绿素含量对光合作用的影响, 在本次研究中, 金花茶幼苗初始荧光与干旱胁迫程度呈正比, 干旱胁迫程度越高, 初始荧光参数越高;而最大荧光参数和最大光化学效率则与干旱胁迫程度呈反比, 干旱胁迫程度越高, 最大荧光参数和最大光化学效率急剧下降, 充分证实了金花茶不耐干旱的性质。评价植物耐旱性的另一个有效指标为叶片相对含水量, 含水量越大表明抗旱能力越强, 在本次研究中, 金花茶的相对含水量、丙二醇和普氨酸含量均随着干旱胁迫程度的增加而显著降低 (P<0.05) , 说明金花茶的抗干旱胁迫的能力弱。

综上所述, 不同水分处理对金花茶幼苗光合生理指标的影响不同, 重度干旱胁迫会导致金花茶植株过于干旱而死亡, 即金花茶幼苗的耐受干旱胁迫的极限为土壤含水量15.04%~16.54%, 而且干旱胁迫程度越高, 金茶花幼苗叶面各指标均有显著降低。

参考文献

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篇3：红蓝复合光谱对两个生态型羊草光合生理特性的影响

关键词：青霉素；金银花；光合特性；叶绿素；气体交换参数；荧光参数

中图分类号： S567.7+90.1 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）03-0224-03

青霉素是一类临床上广泛应用的广谱抗菌素，常用于临床医学和作为动物饲料添加剂等，植物上常用于病害防治和调控生长等，对高等植物（如水稻、小麦等）种子萌发时α-淀粉酶的形成、叶绿素形成与降解、内源物质代谢等具有显著影响[1]。汤菊香等报道，适宜浓度的KH2PO4和青霉素能明显提高小麦老化种子发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗根系活力、叶片叶绿素含量及幼苗长度[2]。青霉素应用在药用植物上也有相关报道，如容绍英等研究发现，800 mg/L青霉素水溶液能提高菘蓝种子发芽率、幼苗株高和叶绿素含量[3]；谢德明对川芎进行外源喷施青霉素水溶液后发现，植株的叶绿素含量提高18.28%，并降低了植物组织水势[4]。因此，青霉素被认为是一种新的、作用强的激素类植物生长调节剂。

金银花为忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬属（Lonicera）多年生半常绿藤本植物，具有较高的药用价值，有“中药青霉素”的美称。金银花为喜光类植物，当阳光充足、光合作用旺盛时，植株可将更多的光合產物分配于营养器官，使枝条粗壮、叶大、产量高。喷施青霉素可影响叶绿素含量，但对光合生理影响的相关研究报道则较少，因此，笔者通过外源喷施青霉素，初步研究其对金银花的光合生理的影响，以期为后续相关研究和生产应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为金银花品种巨花一号，经南京农业大学中药材研究所王康才教授鉴定为忍冬科忍冬属忍冬（Lonicera japonica Thunb）。青霉素（纯度≥98%）为北京索莱宝科技有限公司生产。

1.2 试验设计

试验在南京农业大学中药材研究所日光温室内进行，开始前20 d停止对处理植株施用任何营养元素，试验期间（2013年4月13日至5月1日）定期对植株浇水。青霉素分别用蒸馏水配制成浓度为200、400、600、800 mg/L的溶液，每个处理分4株，共处理3次。对照（CK）为喷施清水处理。喷施时间为16：00—17：00，以叶片正反两面全部湿润且无液体滴下为宜。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 抗氧化酶体系活性

超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用核黄素-NBT光还原法，以抑制氯化硝基氮蓝四唑（NBT） 光化还原50%为1个酶活单位。过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法，以 1 min D470 nm变化0.01为1个酶活单位。丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）显色法。

1.3.2 叶绿素含量

用岛津UV-1601分光光度计按 Lichtenthaler 等的方法[5]测定并计算叶片单位鲜质量的叶绿素a/叶绿素b含量。

1.3.3 光合作用参数

选取生长势较好、发育完全的叶片，用便携式光合作用分析系统（Li-6400XT，美国Li-Cor公司）于晴天09：00—11：00测定植株光合作用。测定时使用开放气路，叶室温度控制在（25±1） ℃，PPFD控制在 800 μmol/（m2·s），参比室CO2浓度为（380±10） μmol/L，相对湿度为60%～70%。测定的气体交换参数有净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）。

1.3.4 叶绿素荧光参数

Imaging-PAM M-series调制叶绿素荧光成像系统（德国Walz公司）测定叶绿素荧光参数。选取各处理生长点下第3张完全展开功能叶，20 min充分暗适应后，取下叶片，在每个叶圆片上选定一个直径为1 cm的测试目标区域（AOI），测定时先用测量光[0.5 μmol/（m2·s）]测定初始荧光F0，饱和光脉冲2 700 μmol/（m2·s）（脉冲时间0.8 s）诱导FM，光化光强度为145 μmol/（m2·s）。在软件的Kinetics窗口检测各叶绿素荧光参数的动力学变化曲线，相应数据可直接从Report窗口导出。

1.4 数据分析

应用Excel进行数据图表处理，采用SPSS 20.0统计分析软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 青霉素对金银花抗氧化酶体系的影响

SOD与POD是植物体内的一种抗氧化保护酶，与膜脂过氧化有关，还可以清除植物细胞内产生的少量超氧阴离子自由基（ O-2[KG-*2]· ）。从表1可看出，SOD活性在青霉素浓度为 800 mg/L 时最强；POD活性在青霉素浓度为600 mg/L时最强，浓度继续升高时，活性则减弱。MDA作为H2O2的解毒剂，主要存在于植物的微体中，其含量可以反映出对细胞膜受伤害的程度以及抗氧化酶体系对细胞膜的保护程度，由表1可知，总体而言，MDA含量随着青霉素浓度升高而逐渐上升，表明高浓度的青霉素处理不利于金银花的生长。

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2.2 青霉素對金银花叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量反映了植物同化物质的能力。如表2所示，与对照相比，外源喷施青霉素对叶绿素含量产生一定的影响。随着青霉素浓度升高，叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总量均有所增加，以浓度为600 mg/L时效果显著，分别比对照增加了86%、588%、22.1%；当浓度为800 mg/L时，叶绿素含量则显著降低，以叶绿素总量下降幅度最大，比对照降低323%。与对照相比，200、400 mg/L青霉素可降低叶绿素 a/叶绿素 b的值，高浓度（600、800 mg/L）青霉素可提高叶绿素 a/叶绿素 b的值，最大增幅达15.4%。

3 结论与讨论

光合作用是植物体内重要的代谢过程，其过程受各种内外环境因素的影响，如光照、水分、CO2浓度等。由试验结果可知，喷施青霉素后胞间CO2浓度（Ci）与净光合速率（Pn）的变化趋势一致，均随着浓度升高而上升，说明增大CO2浓度可以大大提高金银花的光合生产力。不同处理下的蒸腾速率（Tr）虽表现出与胞间CO2浓度（Ci）及净光合速率（Pn）同样的趋势，但其过高或过低意味着植物对水分的利用不充分，植物的光合作用。

光合色素在植物光合作用的原初光反应过程中起着关键作用[9]，其含量高有利于增加光合产物的积累及叶片对花蕾营养物质的供应能力，从而促进花蕾的发育。青霉素可促进叶片中核酸和蛋白质的合成，并且降低叶片中叶绿素酶的活性来延缓叶绿素的降解，从而提高叶片中叶绿体色素的含量[1]。由试验结果可知，在环境相同的条件下，外源喷施适宜浓度的青霉素可以增加叶绿素 a和叶绿素 b的含量，600～800 mg/L青霉素水溶液还可提高叶绿素a/叶绿素b值，叶绿素 b含量的提高可以增加用于吸收光能的集光色素蛋白的相对含量，从而保证叶片吸收更多的光能用于光合作用 [10]，而叶绿素a/叶绿素b值的提高有助于植物适应周围环境光强，又可提高对逆境的适应性[11]。

同时，本试验通过不同浓度处理下金银花的叶绿素荧光特性的测定发现，适宜浓度的青霉素喷施后叶片均比对照有更高的Fv/Fm、ФPSⅡ、qP、ETR值。Fv/Fm值增加说明其PSⅡ的实际光能捕获效率较高，能够把所捕获的光能更多地用于光化学反应[12]。处理后的ETR、qP值也有所升高，说明其 PSⅡ 反应中心原初电子受体QA库较大，使PSⅡ反应中心开放的比列增大，它能够通过光合电子传递途径将较多的光能用于二氧化碳的同化，阻止了过量的激发能在PSⅡ反应中心积累，这有助于为光合碳同化提供更多的能量（ATP）和还原力（NADPH），形成更多的光合产物[13]，从而分配于植株各器官，促进植株的生长。

目前，关于青霉素对植物作用机理的相关文献未见报道，笔者只是初步探讨对金银花的影响，但在不同物种及不同环境条件下的作用是否类似，仍需进一步的探讨。同时，由于青霉素可以抑制内生菌的繁殖，外源喷施青霉素是否会影响金银花相关成分指标以及青霉素在金银花中的残留是否影响药效，仍需进一步研究。

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