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作物光合效率对逆境适应及提高途径研究进展

植物生理学报 2024年第8期60卷 1229-1240页

作者：饶德民董青松程彤于德彬亓立强赵婧闫晓燕孟凡钢张伟吉林省农业科学院大豆研究所大豆国家工程研究中心长春130033 农业农村部大豆机械化生产重点实验室黑龙江大庆163319 吉林省种子管理总站长春130021

光合作用作为主要驱动力维持着地球植物的生长。虽然我们在调控光合作用的生理生化及分子调控机制研究中取得了一些进展,但我们对复杂多变的自然环境下光合作用调控机理的认知仍然有限,因此光合作用在作物中改善程度较低,甚至可能远未... 详细信息

光合作用作为主要驱动力维持着地球植物的生长。虽然我们在调控光合作用的生理生化及分子调控机制研究中取得了一些进展,但我们对复杂多变的自然环境下光合作用调控机理的认知仍然有限,因此光合作用在作物中改善程度较低,甚至可能远未达到其生物极限。本文详细概述了限制光合效率的非生物胁迫因素(高温、盐碱和干旱),讨论了提高作物光合效率的途径,并展望光合作用改善的未来前景,以期为作物光合改良新目标的确立以及光合作用在提高作物产量方面的发展提供系统全面的参考。

关键词：光合作用胁迫光合效率作物产量

氮肥基追比例对苏打盐碱土甜菜光合效率及糖产量的调控

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植物营养与肥料学报 2023年第7期29卷 1352-1366页

作者：田露苏文斌郭晓霞黄春燕菅彩媛梁亚晖李智韩康内蒙古自治区农牧业科学院内蒙古呼和浩特010031

【目的】探究氮肥基追比例对苏打盐碱土甜菜光合特征、产量和质量的调控效应,为甜菜高效施肥提供依据。【方法】田间试验于2020—2021年在内蒙古通辽市开展,在氮(N)总量150 kg/hm^(2)基础上,设置9个氮肥基追比例处理:10:0:0(N10)、8:2:0... 详细信息

【目的】探究氮肥基追比例对苏打盐碱土甜菜光合特征、产量和质量的调控效应,为甜菜高效施肥提供依据。【方法】田间试验于2020—2021年在内蒙古通辽市开展,在氮(N)总量150 kg/hm^(2)基础上,设置9个氮肥基追比例处理:10:0:0(N10)、8:2:0(N821)、7:3:0(N731)、6:4:0(N641)、5:5:0(N551)、8:1.6:0.4(N822)、7:2.1:0.9(N732)、6:2.8:1.2(N642)、5:3.5:1.5(N552),和不施氮肥对照(CK),共10个处理,追肥时期在叶丛快速生长期(V1)和块根生长及糖分积累期(V2)进行。在V1、V2和糖分积累期(V3),测定光合指标和生物量,收获期调查甜菜含糖率、产量和产糖量。【结果】与CK处理相比,施氮显著提高了甜菜叶片光合能力、干物质积累量以及产量;基肥比例大于70%的处理含糖率无显著降低;基肥比小于60%的处理对产量无显著影响;除N551和N552处理外,其余处理产糖量均显著提高,N732处理的产糖量两年均显著高于其他处理(P光合能力、干物质积累量,且同一基肥比例下以追肥1次优于追肥2次;进入V2期,除基追比N821和N551处理外,其余处理甜菜叶片光合能力、干物质积累量均高于对照,且同一基肥比例下以追肥2次优于追肥1次,其中以N732处理表现最优,各指标显著高于其余处理,其甜菜叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、气孔导度、SPAD值两年平均值分别提高17.20%、13.33%、21.34%、21.01%、10.35%,叶片、叶柄、块根及全株干物质积累量分别提高26.02%、46.69%、47.96%、41.92%。与此同时,N732处理有效调节了甜菜干物质分配和转运,显著降低了V1期后地上部干物质比例,提高了块根干物质比例,提高了根冠比,形成了良好“源–库”关系,为产量形成奠定基础。通过主成分分析,甜菜产量和质量与叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、气孔导度、SPAD值均存在正相关关系.【结论】合理的氮肥基追比可通过对苏打盐碱化耕地甜菜叶片光合特征的调控,实现甜菜产量和质量的提高。本研究中N732处理的氮肥运筹方式(基肥105 kg/hm^(2)、叶丛快速生长期追肥31.5 kg/hm^(2)、块根生长及糖分积累期追肥13.5 kg/hm^(2))具有较好的效果,分别提高甜菜产量19.53%、产糖量20.47%、氮肥农学效率167.48%、氮肥偏生产力19.53%,可作为苏打盐碱化耕地甜菜高产优质的氮肥管理方式。

关键词：甜菜氮肥运筹苏打盐碱化耕地光合效率糖产量

不同时期干旱胁迫对甘薯光合效率和耗水特性的影响

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应用生态学报 2018年第6期29卷 1943-1950页

作者：张海燕解备涛段文学董顺旭汪宝卿张立明史春余山东农业大学农学院山东泰安271018 山东省农业科学院作物研究所济南250100 山东省农业科学院济南250100

在2014—2015年遮雨棚下种植甘薯品种‘济薯21’,以全生育期正常灌水(WW)为对照,研究了全生育期(DS)、发根分枝期(DS_1)、蔓薯并长期(DS_2)和快速膨大期(DS_3)干旱胁迫对甘薯光合作用、产量和耗水特性的影响.结果表明:DS、DS_1、DS_2和D... 详细信息

在2014—2015年遮雨棚下种植甘薯品种‘济薯21’,以全生育期正常灌水(WW)为对照,研究了全生育期(DS)、发根分枝期(DS_1)、蔓薯并长期(DS_2)和快速膨大期(DS_3)干旱胁迫对甘薯光合作用、产量和耗水特性的影响.结果表明:DS、DS_1、DS_2和DS_3的生物产量分别比WW降低31.3%、21.2%、19.6%和7.7%,收获指数分别降低19.9%、14.5%、14.1%和6.5%,薯干产量分别降低45.3%、33.1%、31.3%和14.2%.栽后100 d,DS、DS_1、DS_2和DS_3的叶面积系数分别比WW减少77.1%、60.1%、39.2%和17.1%;栽后90 d,叶片光合速率分别比WW降低56.7%、26.6%、18.7%和9.5%.干旱胁迫降低了甘薯垄间的日蒸发量、蒸腾速率、耗水量和日耗水量,降低了土壤水利用效率而提高了灌溉水利用效率.干旱胁迫通过降低叶面积系数和光合速率,减少了生物产量及其向块根的分配,进而导致薯干产量显著降低.干旱胁迫时间越早、持续时间越长,对叶面积系数和光合速率,以及生物产量和收获指数的不利影响越大、导致减产幅度越大,水分利用效率越低.在有限的灌水条件下,甘薯生产中应尽可能减少前期干旱.

关键词：甘薯干旱胁迫光合效率耗水特性

菌群条件下铜绿微囊藻休眠体复苏期间光合效率变化

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环境科学学报 2018年第10期38卷 4090-4102页

作者：邹万生王智宋齐生罗玉双王文彬彭保发杨品红湖南文理学院、水产高校健康生产湖南省协同创新中心、洞庭湖生态经济区建设与发展湖南省协同创新中心、动物学湖南省高校重点实验室常德415000 Division of Plant Sciences University of MissouriColumbiaM065211USA 湖南师范大学生命科学学院长沙410000

将3株冲天湖底泥优势菌(***013、***06与***24)按不同配比与铜绿微囊藻休眠体用底泥包埋,在梯度温度下(10、15、20和25℃)进行复苏模拟实验.结果表明,在15、20和25℃条件下,菌组和无菌组铜绿微囊藻休眠体均能从底泥复苏进入上覆水体,但... 详细信息

将3株冲天湖底泥优势菌(***013、***06与***24)按不同配比与铜绿微囊藻休眠体用底泥包埋,在梯度温度下(10、15、20和25℃)进行复苏模拟实验.结果表明,在15、20和25℃条件下,菌组和无菌组铜绿微囊藻休眠体均能从底泥复苏进入上覆水体,但菌组复苏率显著高于无菌组(p光合系统的光合效率F_v/F_m无显著提升作用(p> 0.05),而在10和15℃时,菌组能显著提升铜绿微囊藻休眠体的光合效率F_v/F_m(p光合作用相关的蛋白基因psaB、psbA及rbcL的表达量均发生显著上调,这可能是Mix-4菌群在较低温度下(15℃)提升铜绿微囊藻休眠体光合效率F_v/F_m并促进其复苏的分子机理.

关键词：底泥菌群铜绿微囊藻休眠体复苏光合效率

光和基质对菹草石芽萌发、幼苗生长及叶片光合效率的影响

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应用生态学报 2006年第8期17卷 1413-1418页

作者：陈小峰陈开宁肖月娥张守栋王庆亚南京农业大学生命科学学院南京210095 中国科学院南京地理湖泊研究所南京210008

通过室内模拟试验,研究了基质和光照对菹草石芽萌发、幼苗生长以及不同光照对菹草生长后期叶片光合效率的影响.结果表明,在光照和缺乏基质的条件下,菹草石芽的萌发率和出苗率提高.基质的存在促进了根的生长,而光对根的生长并未起到促进... 详细信息

通过室内模拟试验,研究了基质和光照对菹草石芽萌发、幼苗生长以及不同光照对菹草生长后期叶片光合效率的影响.结果表明,在光照和缺乏基质的条件下,菹草石芽的萌发率和出苗率提高.基质的存在促进了根的生长,而光对根的生长并未起到促进作用.在无光条件下,菹草幼苗节间长度明显大于有光处理.在暗处理中,菹草叶片的质膜透性显著增加.在有光照条件下,有无基质对菹草幼苗叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)以及Chla/Chlb比值的影响为Chla、Chlb的含量增高,Chla/Chlb比值在3·5上下波动;Chla/Chlb最大值和最小值在有基质时分别为4·4和2·8,无基质时为4·2和2·7.但对幼苗处理40d时,暗处理的叶片质膜透性与有光有基质、有光无基质之间差异极显著(P光合特性差异比较结果表明,在菹草生长后期,在自然光下菹草叶片的Fv/Fm和Fv/Fo的比值与其它3个遮光处理相比存在显著差异(P光合效率、延缓菹草衰老的作用.

关键词：菹草石芽萌发幼苗生长光合效率叶绿素荧光参数

典型喀斯特石漠化区顶坛花椒养分、光合效率变化及与水分利用的关系

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植物生理学报 2023年第5期59卷 1008-1016页

作者：吴亚婷龙健李娟刘万鑫贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室贵阳550001 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001

为探明不同生长年限顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum ***)的保水保肥能力、光合效率差异及与水分利用的关系,文章以喀斯特干热河谷石漠化区五、十、十五和二十四个生长年限的顶坛花椒为研究对象,测定顶坛花椒叶片、根和树枝各器官的... 详细信息

为探明不同生长年限顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum ***)的保水保肥能力、光合效率差异及与水分利用的关系,文章以喀斯特干热河谷石漠化区五、十、十五和二十四个生长年限的顶坛花椒为研究对象,测定顶坛花椒叶片、根和树枝各器官的含水率、碳氮含量及其叶片光合指标。结果表明:春、夏季顶坛花椒各器官含水率为叶片>枝>根;各器官碳含量为枝>叶片>根;各器官氮含量为叶片>根>枝。随季节的变化,根部碳含量减少,枝和叶片碳含量增加,根、枝和叶片氮含量减少,季节变化对顶坛花椒体内氮素影响较大。顶坛花椒的光合效率很大程度上受气孔因素影响。总体而言,十、十五年生的顶坛花椒保水保肥能力和光合效率高于其他生长年限,对外界环境变化的适应能力更强。因此,不同生长年限的顶坛花椒有着不同的生物分配原则和外界响应机制。

关键词：喀斯特地区干热河谷顶坛花椒光合效率水分利用

马铃薯叶片光合效率遗传变异分析及高光效种质筛选

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园艺学报 2021年第11期48卷 2239-2250页

作者：许国春罗文彬李华伟许泳清纪荣昌张鸿邱思鑫汤浩福建省农业科学院作物研究所农业农村部南方薯类科学观测实验站福建省特色旱作物品种选育工程技术研究中心福州350013

以24份不同地理来源的马铃薯种质为试材,测定其叶片气体交换参数、瞬时羧化效率(CE)、气孔限制值(L_(s))、内禀水分利用率(iWUE)和叶绿素含量(SPAD值)等8个光合性状,结合相关性分析、主成分分析和聚类分析方法,对参试材料进行了遗传变... 详细信息

以24份不同地理来源的马铃薯种质为试材,测定其叶片气体交换参数、瞬时羧化效率(CE)、气孔限制值(L_(s))、内禀水分利用率(iWUE)和叶绿素含量(SPAD值)等8个光合性状,结合相关性分析、主成分分析和聚类分析方法,对参试材料进行了遗传变异分析与高光效种质筛选。结果显示,24份马铃薯种质间光合性状的差异显著,变异系数介于8.42%~25.21%,其中气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、L_(s)和iWUE的变异程度较大,说明从马铃薯种质资源中筛选出高光效种质具有较大的可能性。广义遗传力(h^(2))分析表明,光合性状的h^(2)变化范围为11.95%~83.69%,6个性状的h^(2)超过60%,具有高水平的遗传力,其中SPAD值的h^(2)最高,为83.69%。主成分分析和聚类分析表明,24份马铃薯种质资源根据光合效率强弱可分为3个等级,筛选到‘闽薯4号’‘闽薯7号’‘云薯108’‘云薯109’‘天薯10号’‘陇薯7号’‘N210’和‘龙薯9号’共8份高光效种质,这些种质可作为光合作用机制研究及高光效育种的材料。通过相关性分析发现,SPAD值与光合效率综合评价指数存在显著正相关(R=0.801**),其可作为马铃薯高光效种质的初筛指标。

关键词：马铃薯光合效率遗传变异种质筛选 SPAD值

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尖孢镰刀菌侵染对马铃薯光合效率和叶绿素荧光参数影响

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植物保护学报 2022年第3期49卷 927-937页

作者：谢奎忠邱慧珍岳云胡新元罗爱花柳永强孙小花唐德晶甘肃省农业科学院马铃薯研究所兰州730070 甘肃农业大学资源与环境学院甘肃省干旱生境作物学重点实验室兰州730070 甘肃药业投资集团有限公司兰州730030 西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

为研究枯萎病对马铃薯光合特性的影响,在幼苗期接种尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum后,统计抗病品种陇薯10号和感病品种新大坪的病情指数,并测定叶绿素含量、光合及荧光参数。结果表明,尖孢镰刀菌侵染30 d后马铃薯表现出枯萎病症状,叶绿... 详细信息

为研究枯萎病对马铃薯光合特性的影响,在幼苗期接种尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum后,统计抗病品种陇薯10号和感病品种新大坪的病情指数,并测定叶绿素含量、光合及荧光参数。结果表明,尖孢镰刀菌侵染30 d后马铃薯表现出枯萎病症状,叶绿素含量显著降低,其中叶绿素a含量降幅最大,抗病品种陇薯10号比对照降低9.64%,感病品种新大坪比对照降低14.24%。尖孢镰刀菌侵染后马铃薯光合效率显著降低,侵染30 d后,抗病品种陇薯10号净光合速率比对照降低39.56%,感病品种新大坪比对照降低47.13%。病株的光响应曲线参数光补偿点、暗呼吸速率和表观量子效率都显著提高;而光饱和点和最大净光合速率都显著低于对照,表明尖孢镰刀菌侵染缩小了马铃薯对光能的利用有效范围。病株CO_(2)响应曲线参数CO_(2)饱和点、最大净光合速率和羧化效率分别显著低于对照;病株CO_(2)补偿点和光呼吸速率反而升高,说明碳同化过程受到尖孢镰刀菌的限制。暗适应下的初始荧光、最小荧光、最大荧光、PSII最大光化学效率、光适应下PSII最大光化学效率及实际光化学效率、光化学猝灭系数、非光化学猝灭系数和光合电子传递速率均显著低于对照,说明光合色素含量的降低导致PSII反应中心捕光能力减弱,尤其是叶绿素a含量的降低导致了光化学转化效率降低,从而使马铃薯净光合速率降低。尖孢镰刀菌侵染对马铃薯的生长发育产生了较大影响,株高、主茎数、结薯数量、经济产量和生物产量显著降低,且抗病品种陇薯10号的这些指标降低幅度小于感病品种新大坪。陇薯10号发病株光合色素含量、光合特性和农艺性状等参数降低幅度都小于新大坪。

关键词：马铃薯尖孢镰刀菌叶绿素光合效率叶绿素荧光参数

生物炭与干旱胁迫对接种紫花苜蓿光合效率及生长的影响

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草地学报 2021年第6期29卷 1257-1264页

作者：李鹏珍赵得琴邓波杨军赵国华赵亮中国农业大学草业科学与技术学院北京100193 宁夏回族自治区百辰产业投资有限公司宁夏银川750001 乌鲁木齐绿之园园林开发有限公司新疆乌鲁木齐830000 特克斯县林业和草原局湿地保护站新疆特克斯835500

试验以接种根瘤菌‘Sm1021’的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为材料,将土壤和生物炭按比例混合(0%,0.5%,1%,1.5%,2%),然后进行不同程度(正常土壤水分处理,轻度,中度,重度)干旱胁迫,旨在研究土壤中添加不同水平生物炭与干旱胁迫对接种根... 详细信息

试验以接种根瘤菌‘Sm1021’的紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为材料,将土壤和生物炭按比例混合(0%,0.5%,1%,1.5%,2%),然后进行不同程度(正常土壤水分处理,轻度,中度,重度)干旱胁迫,旨在研究土壤中添加不同水平生物炭与干旱胁迫对接种根瘤菌紫花苜蓿光合效率及生长的影响,探讨生物炭多孔性特性是否能够提高根瘤菌固氮能力,从而促进苜蓿生长。结果表明:干旱胁迫显著抑制紫花苜蓿的光合效率和生长(P光合效率,促进植株生长;随生物炭水平升高,紫花苜蓿光合效率和生物量先增加后降低。研究认为,添加0.5%~1%水平的生物炭可增加接种紫花苜蓿叶面积,促进光合效率,缓解干旱胁迫对植株造成的伤害,从而促进生长。

关键词：生物炭干旱胁迫紫花苜蓿光合效率根瘤菌