坛紫菜色素突变体产生原因的初步研究

以6种不同颜色的坛紫菜(Pyropia haitanensis)品系为研究材料,通过生理指标测定和转录组测试分析,对坛紫菜色素突变体产生的原因进行初步研究。根据色度值将6个品系划分为红黄组和绿组,其中:红黄组包括3个色素突变品系(红色、橘色和紫色)和1个野生品系,绿组包括2个色素突变品系(棕绿色和翠绿色)。进一步研究发现:1)红黄组品系的平均藻红蛋白(PE)含量比绿组高1倍,但两组藻体在藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)含量上没有显著差异。2)红黄组藻体的平均叶绿素(Chl a)含量比绿组低35%,这导致红黄组藻体的PE/Chl a含量比绿组高1.7倍。3)红黄组藻体藻胆蛋白合成关键基因血红素氧化酶(HMOX1)和铁氧还蛋白氧化还原酶(HY2)的表达水平高于绿组。4)两组内不同品系间在色素合成关键基因的表达上具有显著差异。其中,叶绿素和藻胆蛋白合成的关键基因hemA的表达水平上调,促进更多色素的合成;叶绿素合成关键基因Mg-鳌合酶亚基和CHLG表达水平上调,调控藻体合成更多Chl a,使得藻体呈绿色;而HMOX1和HY2明显上调,促进血红素合成胆绿素,最终提高PE含量,使藻体偏红色。以上结果说明,坛紫菜藻胆蛋白和叶绿素合成通路中关键基因的差异表达可能导致藻体PE/Chl a含量比的不同,进而产生不同颜色的突变体。     

条斑紫菜不同品系藻体光合色素及叶绿素荧光参数比较

比较了10个品系的条斑紫菜(Porphyra yezoensis)藻体色素吸收光谱及在不同生长光强下的有效光化学效率(Yield).光谱测定结果显示,不同品系藻体吸收光谱基本一致,但峰值有所差异.试验品系中,杂交重组品系Y-H001的PE、PC和APC含量显著高于对照种质Y-W0401,分别高出41.4%、38.3%和43.2%;绿色突变体Y-gr01的3种藻胆蛋白含量及PE/PC显著低于对照,但Chla含量较Y-W0401高出28.2%;杂交重组品系H-Yy0502的PE/Chla、PC/Chla和APC/CMa显著高于Y-W0401.有效光化学效率测定结果表明,在不同的光强条件下,选育品系Y-J0201和诱变实验品系CM0305的Yield显著高于Y-W0401,而Y-gr01的Yield显著低于对照.本文对条斑紫菜不同品系藻体的光谱特性、色素组成及Yield进行了比较与分析.     

高盐胁迫对坛紫菜(Pyropia haitanensis)叶状体光合作用的影响

坛紫菜(Pyropia haitanensis)具有极强的耐高盐胁迫能力,但其耐盐机理尚不明确。检测了不同高盐（100、110）胁迫处理不同时间（0,4,8,24 h）时坛紫菜Z-61藻体的最大光化学效率（Fv/Fm）和净光合作用,并选取高盐胁迫4 h后的藻体提取RNA,采用第二代高通量测序技术分析正常盐度（对照组,30）与高盐胁迫处理的坛紫菜叶状体转录组数据,探究坛紫菜响应高盐胁迫过程中的光合生理机制。结果发现:盐度100对坛紫菜藻体Fv/Fm无显著影响;而盐度110下,藻体Fv/Fm逐渐下降至0,但转移至对照海水后其仍能恢复到初始水平,可将110称之为“亚致死”（sub-lethal）盐度;当盐度增加至120时,藻体Fv/Fm急剧下降至0,且转移到对照海水中不能恢复,即120是致死的盐度。转录组数据显示,高盐胁迫下的转录本与对照组有很大差异,光合作用相关基因在高盐胁迫下显著上调表达,包括多条碳酸酐酶基因和天线蛋白基因,并且在盐度100胁迫下其上调趋势更为明显。以上结果说明:坛紫菜在耐受盐度100条件下可以通过积极提高光合作用相关基因的表达,维持光合活性,为藻体生长提供物质和能量;而在亚致死盐度110条件下,坛紫菜光合活性逐渐下降,光合基因表达受到抑制,活性氧的产生减少,避免藻体细胞遭受过氧化损伤。这说明坛紫菜可以通过积极响应调节光合系统来应答高盐胁迫。     

干出和紫外辐射对坛紫菜光合作用的影响

以坛紫菜叶状体为材料,研究了干出和阳光紫外辐射（UVR）对其光合作用的影响．长时间干出和阳光UVR不能进一步诱导藻体合成紫外吸收物质,而且UVR对干出藻体的叶绿素a和类胡萝卜素合成有抑制作用．UVR显著抑制干出状态下藻体光系统Ⅱ（PSⅡ）的有效光化学效率和藻体的光合固碳速率,而且对光合活性的抑制作用随失水率的增大而增强．     

一个新矮秆水稻突变体的光合特性研究

从T-DNA插入的水稻突变体库发现了一个新的水稻矮秆突变体，平均株高约是野生型的37％，茎节间长度明显低于野生型，其叶片直立生长并呈暗绿色，边缘卷曲的性状。光合特性分析表明，单位重量叶片ChlaxChlb和B-Car色素含量显著高于野生型，Chla／b与野生型没有差异。与野生型相比，突变体最大光化学效率（Fv／Fm）、实际光化学效率（φesu）和光化学淬灭系数（qP）与野生型并没有显著差异，但其非光化学淬灭系数显著低于野生型，说明突变体光合效率优于野生型。电镜分析发现了突变体细胞内部出现衰老症状但叶绿体结构正常。     

高浓度CO_2对小新月菱形藻胞外碳酸酐酶活性和光合作用的影响

以赤潮硅藻小新月菱形藻(Nitzschia closterium var.minutissima)为实验材料,研究了短期内(12 h)高浓度CO2(5%CO2)对其胞外碳酸酐酶活性和光合作用的影响,结果显示,高浓度CO2培养导致小新月菱形藻胞外碳酸酐酶活性、叶绿素a和叶绿素c含量明显下降.与通空气培养(0.035%CO2)相比,在短期内(12 h)胞外碳酸酐酶活性下降了75.4%,叶绿素a、c含量分别降低了5.6%和7.3%;高浓度CO2培养下最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Yield)和光化学淬灭系数(qP)下降,但非光化学淬灭系数(gN)升高.研究结果表明,高浓度CO2对胞外碳酸酐酶活性具有明显的抑制作用,小新月菱形藻通过调整光系统Ⅱ的能量流动和能量利用效率以适应高浓度CO2的环境.     

干出和紫外辐射对坛紫菜光合作用的影响

以坛紫菜叶状体为材料,研究了干出和阳光紫外辐射(UVR)对其光合作用的影响.长时间干出和阳光UVR不能进一步诱导藻体合成紫外吸收物质,而且UVR对干出藻体的叶绿素α和类胡萝卜素合成有抑制作用.UVR显著抑制干出状态下藻体光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的有效光化学效率和藻体的光合固碳速率,而且对光合活性的抑制作用随失水率的增大而增强.     

蓝隐藻色素蛋白复合物的分离和分析

分别采用等电点聚焦（IEF）和聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）方法分离蓝隐藻（Chromonas placoidea）类囊体膜色素蛋白复合物．经IEF分离得到5条带，依迁移距离从小到大命名为带Ⅰ（黄绿色，叶绿素蛋白复合物）、带Ⅱ（桔红色，类胡萝卜素-蛋白复合物）、带Ⅲ-Ⅴ（蓝色，隐藻藻蓝蛋白），其等电点分别为pH4．5、4．7、5．2、5．4和5．9．经PAGE分离最多得到4条色素蛋白带，分别为PSI中心复合物CPI和PSI复合物颗粒CPIa以及2个特异的藻蓝蛋白（PC）-Ch 1 a／c-捕光蛋白复合物．值得注意的是，给予580、460和435nm的激发光，捕光复合物都可发射680-682nm Chl a的荧光．这一结果表明，蓝隐藻中藻胆蛋白与捕光叶绿素蛋白的是紧密结合存在的，并且具有能量传递关系．     

坛紫菜藻胆蛋白及叶绿素a的测定与分析

研究了不同色泽坛紫菜在不同培养温度条件下含藻胆蛋白及其叶绿素a量的差异,以及样品前处理过程中各因素(研磨、光照、被测定藻体的量等)对测定结果的影响.实验结果表明:1)不同色泽的坛紫菜叶状体在正常培养条件下,含藻胆蛋白和叶绿素a的量各不相同,其中褐红色型藻体的藻胆蛋白和叶绿素a的质量比最高,分别达114.87 mg/g和8.83 mg/g;绿色型藻体的藻胆蛋白的质量比最低(55.39 mg/g);桔红色型藻体的叶绿素a的质量比最低(4.58 mg/g).2)不同温度下培养的坛紫菜,其4种色素的含量存在一定的差异.在本实验条件下,随着培养温度的升高,坛紫菜色素含量也随之增加.3)在影响测定结果的各因素中,对坛紫菜4种色素含量的测定结果影响最大的是研磨,其次为光照.     

锌铁单独或复合处理下小麦幼苗光合特性的比较

以西旱3号小麦为材料,比较不同c(Zn)(50、250μmol/L)、300μmol/L Fe单独或Zn-Fe复合(300μmol/L Fe+50μmol/L Zn、300μmol/L Fe+250μmol/L Zn)处理下,小麦幼苗光合特性的变化.结果表明,不同c(Zn)单独处理下,幼苗根茎的生长表现出低浓度促进高浓度抑制的现象, Fe单独处理抑制根茎长的生长, 50μmol/L Zn的加入显著缓解了300μmol/L Fe对根茎生长的抑制作用,而250μmol/L Zn的缓解作用不明显;低c(Zn)处理导致叶片w(叶绿素b)、w(叶黄素)、电子传递效率(ETR)、净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)升高, w(叶绿素a)/w(叶绿素b)减小,高c(Zn)或300μmol/L Fe单独处理使w(光合色素)、实际光化学效率(Y(Ⅱ))、ETR、光化学猝灭(qP)、胞间CO_2浓度(C_i)降低,非光化学猝灭(NPQ)和调节性能量耗散的电子产量(Y(NPQ))增高,单独Fe处理还使最大光化学效率(F_v/F_m)、P_n、T_r和气孔导度(Gs)均减小; 50μmol/L Zn的加入诱导Fe处理幼苗叶片w(类胡萝卜素)、w(叶黄素)、Y(Ⅱ)、ETR、Tr和Gs增大, w(叶绿素a)/w(叶绿素b)减小, 250μmol/L Zn的添加使w(叶黄素)和T_r增加.低c(Zn)可促进小麦幼苗的生长,增强小麦幼苗光合色素的合成,有效增加PSⅡ反应中心的开放程度,提高电子传递速率和光能转化效率;高c(Zn)或Fe胁迫抑制小麦幼苗的生长,对小麦叶片的光合系统造成一定程度的损伤,抑制光合作用的进行;适量c(Zn)可缓解Fe对小麦幼苗生长及光合作用的抑制,有效降低Fe毒对植物的伤害.     

丛枝菌根真菌对盐胁迫下桢楠光合生理的影响

【目的】研究盐胁迫条件下,桢楠接种丛枝菌根真菌(AMF)后叶片光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的变化情况,以期为桢楠在盐碱地造林提供参考。【方法】采用分光光度法测定叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量,采用Li-6400便携式光合仪测定气体交换参数和叶绿素荧光参数。【结果】不同浓度NaCl胁迫下,AMF接种与未接种处理桢楠光合色素含量均呈现显著差异,AMF显著提高了桢楠叶片的光合色素含量。盐胁迫下AMF接种处理后桢楠叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)显著高于未接种处理;AMF接种桢楠叶片的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)变化不显著,而未接种处理则显著降低;未接种处理的非光化学淬灭系数(NPQ)在盐浓度为300 mmol/L时显著升高,而AMF接种处理的NPQ没有显著变化。双因素方差分析表明,接种AMF对Chl a、Chl b、Car含量和Φ_PSⅡ有显著影响。【结论】AMF通过改善光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数,提高了桢楠对光能的利用能力,从而减轻了盐分对桢楠造成的伤害,表明AMF能够增强桢楠的耐盐性,进而促进桢楠在盐碱性土壤中生长。     

渍害胁迫及其恢复对油菜幼苗叶片PSⅡ光化学特性的影响

以中乐油2号和蓉油11号油菜为材料,通过盆栽试验,研究渍害胁迫及恢复进程中油菜幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学特性的变化。结果表明:随着渍害胁迫的加剧,两品种油菜叶片初始荧光(F)0、非光化学淬灭系数(qN)不断上升,最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)不断下降,说明随着渍害胁迫的加剧,PSⅡ部分反应中心受到破坏,光合电子传递受阻,光能转换效率下降,发生明显光抑制;从第13d起进行恢复处理,所有叶绿素荧光参数均有所恢复,但仍未达到对照水平。可见,当渍害胁迫超出了油菜机体自我调节的阈值时,油菜叶片的部分光合机构发生不可逆的破坏,最终影响油菜的正常生长。     

稀土铈对太子参生长和光合特性的影响

【目的】探究稀土铈对太子参生长和光合特性的影响,以期提高太子参产量,并通过探讨铈对太子参的增产效应及其机制,为太子参高效栽培提供理论和应用依据。【方法】通过不同质量浓度稀土铈(CK、25、100、400 和700 mg/L)处理后,对太子参生长指标和光合特性进行测定,并进行数据分析。【结果】随着铈质量浓度的增加,太子参植株苗高和地径相对生长量、块根长、块根直径、块根鲜质量及干质量、单位面积产量,以及叶片叶绿素和类胡萝卜素总量均表现先增加后下降的趋势,呈明显的浓度效应,以400 mg/L处理效果最佳,其中单位面积块根鲜、干质量产量分别比对照提高42.59%和41.83%。适当质量浓度稀土铈处理能显著提高光合日变化参数净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)日均值,而使胞间二氧化碳浓度(C_i)降低,有效缓解光合“午休”现象。试验期间,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(C_PQC)随着稀土铈质量浓度的增加均呈现先升后降的趋势,非光化学淬灭系数(C_NPQ)则呈相反的趋势。相关分析表明稀土处理下苗高、地径与P_n 呈极显著正相关,P_n与叶绿素含量、类胡萝卜素含量、G_s、Φ_PSⅡ和F_v'/F_m'呈显著正相关,而与C_i、C_NPQ成负相关。灰色关联分析表明,色素含量、Φ_PSⅡ和F_v'/F_m'和C_PQC是制约太子参光合作用的主要因素。【结论】适当质量浓度的稀土铈处理能有效促进太子参生长、提高块根产量,改善光合性能。其对太子参光合作用的调节作用与促进光能吸收、转换、提高光化学效率、缓解光抑制有关。与气孔因素相比,非气孔限制因子的改善是其缓解光合“午休”现象的主要原因。     

模拟干旱胁迫对高山杜鹃光合生理特性的影响

以不同浓度(5%～25%)的PEG-6000模拟干旱胁迫处理高山杜鹃幼苗,研究了不同程度干旱胁迫下高山杜鹃叶片光合生理特性的变化。结果表明,干旱胁迫对高山杜鹃幼苗叶片光合和荧光参数的影响与其抗旱性密切相关,其中净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)的相关系数较大(r=0.988 1,n=5)。随着干旱胁迫程度加重,在高山杜鹃叶片各种光合色素含量均比对照有不同程度增加的同时,叶片的Pn、Gs、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Fv′/Fm′)以及光化学猝灭系数(qP)均下降,这表明在高浓度的PEG-6000干旱胁迫下叶绿体片层中捕光Chla/b-Pro复合体已经受到损伤,光合机构受到严重破坏,明显抵消了叶片总叶绿素浓缩的综合作用。综合多个指标,分析得出:在干旱胁迫下高山杜鹃叶片净光合速率的降低主要是由非气孔因素引起的。     

稻瘟病菌对水稻PS Ⅱ的影响研究

采用在分蘖期接种稻瘟病菌,研究稻瘟病菌不同生理小种对水稻叶片光合色素和叶绿素荧光参数的影响.结果表明水稻接种稻瘟病菌孢子后,叶片出现不同程度发病,光合色素含量下降,叶片的Fv/Fm,Fv/F0,F′v/F′m,ΦPS Ⅱ,qP,qN,ETR和α较对照均显著降低.不同水稻品种对稻瘟病菌的敏感程度不同,R725接种ZA5后,叶片细胞结构遭到破坏,光合色素含量大幅下降,叶瘟发生最重;R720接种ZC8后发病最重,叶绿素a(Chla)和类胡萝卜素(Car)含量大幅下降,Fv/F0和ΦPS Ⅱ等叶绿素荧光参数也显著低于对照;R727接种ZG1后发病最重,光合色素显著下降,叶绿素荧光参数Fv/Fm,qP,ΦPSⅡ,ETR,qN和α也显著低于对照.     

极端温度对籼粳稻苗期光合特性及生理生化特性的影响

以籼稻9311和粳稻日本晴为材料,研究了极端温度胁迫下和恢复期材料苗期的光合特性、保护性酶活性及其他生理生化特性的变化．实验结果表明：极端温度胁迫使2个材料叶片的净光合速率急剧降低,但是高温胁迫后9311净光合速率的恢复速度明显高于日本晴,后者在低温处理后恢复较快．极端低温使9311光系统Ⅱ的最大光化学效率（Fv／Fm）降低,而对日本晴影响很小,两者均在处理后1d完全恢复;极端高温处理对于光系统Ⅱ的伤害更为严重,Fv／Fm持续下降直到恢复期第1天,到处理后第4天才恢复到正常状态,与日本晴相比,高温处理使9311的Fv／Fm下降的程度更大,但其恢复也快．极端温度胁迫下叶片叶绿素含量和植株水分含量都下降,丙二醛含量上升,保护性酶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性升高;总抗氧化能力受极端温度胁迫而降低,在恢复期升高;低温胁迫时日本晴的SOD和CAT活性、总抗氧化能力高于9311,高温处理下则相反．上述结果表明叶片的光合速率、叶绿素荧光参数、保护性酶活性均可作为水稻耐温度胁迫的筛选指标,但是光合速率宜在恢复期测定,而叶绿素荧光参数在处理时测定较为有效．     

采用PEG模拟干旱胁迫及复水玉米光合补偿效应

采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫方法,研究玉米五叶期水分胁迫期间及复水后叶片叶绿素含量、叶绿素荧光动力学参数、光合参数和可溶性糖的补偿效应.研究结果表明,胁迫期间叶片叶绿素含量、PSⅡ原初光的转化效率(Fv/Fm)和PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、光合速率均降低,而可溶性糖浓度升高,且降低幅度和升高幅度与胁迫程度正相关;复水后,叶片叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、光合速率及可溶性糖浓度均逐渐恢复,出现补偿和超越补偿效应,恢复所需要时间与胁迫程度正相关.胁迫抑制植株生长,导致同化物消耗减少并在叶片内堆积,光合作用降低,表明旱后复水玉米的生长补偿与光合补偿之间具有正反馈机制.     

不同强度UV-B辐射胁迫对蚕豆幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

采用人工增强UV-B辐射的方法,研究了蚕豆幼苗生长及叶绿素荧光特性对不同强度UV-B辐射的响应.结果表明:不同强度UV-B辐射使幼苗植株矮化达50%以上,叶面积减小,干物质量减少23.3%～61.49%;可溶性糖及可溶性蛋白含量均显著降低;叶绿素含量下降,其中叶绿素a降低幅度比叶绿素b大;0.25W/m2的UV-B辐射使蚕豆幼苗叶片的Fv/Fm、Fv/F0、φPSⅡ、qP等荧光参数值显著下降.根据结果推测,增加不同强度UV-B辐射首先导致幼苗叶绿素含量减少,可溶性蛋白含量减少,进而降低PSⅡ反应中心活性,最终导致光合作用能力下降,减少了干物质的合成和积累.在本试验强度范围内,辐射强度为0.25W/m2时,其抑制作用最显著.幼苗植株的矮化及叶面积的减小是植物对增强UV-B辐射的一种适应方式.     

干旱对干热河谷优势木本植物虾子花光能分配的影响

在中国西南干热河谷,广泛分布着河谷型萨王纳植被,然而对这类植被植物在干旱条件下的光保护研究非常缺乏.为了探讨干旱对干热河谷植物光合系统的影响,选取了中国最典型的元江干热河谷内典型的优势木本植物虾子花［Woodfordia fruticosa (L.) Kurz］作为研究对象,测定了雨季和干季虾子花的叶片水势、光合参数,光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅰ（PSⅡ）的光能分配特征.结果表明,随着虾子花叶片凌晨水势的显著下降,叶片的光合能力显著下降;虾子花PSⅠ比PSⅡ对干旱胁迫更加敏感,干旱条件下PSⅡ虽能保持较高的活性,但PSⅡ实际光量子效率［Y(Ⅱ)］和光化学淬灭调控热耗散比例［Y(NPQ)］都显著下降;干旱条件下PSⅠ受到了严重的光抑制,虾子花主要通过增强供体端热耗散效率［Y(ND)］来促进过剩光能的耗散;干旱胁迫条件下,虾子花PSⅠ和PSⅡ电子传递速率ETR(Ⅰ)和ETR(Ⅱ)都有所下降,最大的电子传递速率ETRmax(Ⅰ)和ETRmax(Ⅱ)分别下降了25.1%和30.0%. 