近年来光合作用领域的前沿和热点研究——基于WOS高被引论文的科技术语分析

科技术语是科技论文的基本要素和重要特征,光合作用研究论文中存在大量的科技术语。基于数据驱动的科技术语分析能够对学科领域的动态发展和演变起到较好的揭示和印证作用。文章以VOSviewer软件为主要分析工具,对Web of Science数据库中光合作用领域近三年的高被引论文和热点论文中的科技术语进行计量分析和可视化呈现。分析比较的结果表明,近年来光合作用的研究热点集中在“自然光合作用的机理探究”“光合作用与环境变化”“人工光合的应用和发展”三个方向,“光催化剂”成为这几年光合作用领域研究的前沿。     

遮光对红鳞蒲桃幼苗光合特性的影响

为了解红鳞蒲桃（Syzygium hancei）对光能的需求及适应性，以红鳞蒲桃幼苗为材料，设置透光率分别为100.0%、72.3%、48.6%、24.9%的4种光照处理，测定其光合作用参数、光响应参数、叶绿素含量等数据，研究不同遮光处理对其光合特性的影响。结果表明：（1）红鳞蒲桃是喜光树种，红鳞蒲桃幼苗净光合速率（Net Photosynthetic Rate，P_n）、气孔导度（Stomatal Conductance，G_s）日均值随着遮光程度的增加而减小，胞间CO₂浓度（Intercellular Carbon Dioxide Concentration，C_i）日均值随之增大，过度遮光下（透光率为48.6%和24.9%），蒸腾速率（Transpiration Rate，T_r）日均值显著低于全光照；（2）遮光条件下，红鳞蒲桃幼苗净光合速率下降可能是非气孔限制引起的；（3）红鳞蒲桃幼苗的最大净光合速率（Maximum Net Photosynthetic Rate，P_max）、光补偿点（Light Compensation Point，LCP）、光饱和点（Light Saturation Point，LSP）、暗呼吸速率（Respiration Rate，R_d）均随着光照强度的增加而显著增加；（4）红鳞蒲桃幼苗叶绿素a、叶绿素b及叶绿素（a+b）的含量均随着遮光程度的增加而显著增加，叶绿素a/b的值随之减小。红鳞蒲桃在幼苗期具有较明显的喜光性，因此，在红鳞蒲桃幼苗的培育及种群的恢复过程中，可通过疏伐、修剪枝条等措施来增加林内的透光量，为处于幼苗时期的红鳞蒲桃创造适宜的光照环境，为其自然更新提供良好条件。     

人工光合作用研究现状

由于社会生产发展以及人类能源消耗需求的增加,能源危机与环境污染已成为当今社会所面临的重大问题。世界各国在解决能源危机问题上进行着不断的探索,在各种新能源(如水能、太阳能,氢能、核能等)研究中,人工光合作用以其高效转换太阳能、清洁无污染、产生稳定的生物能源等诸多优势引起世界各国的高度重视。介绍了自然光合作用的主要过程及涉及的化学反应,主要阐述了人工光合作用在解决能源危机和环境问题上的有效性和必要性,并且综述了人工光合作用的3个发展方向(水光解制氢、人工模拟光合作用生成碳水化合物、光合作用的基因改造)及其各自的国内外研究现状、研究中存在的问题,最后对人工光合作用的前景进行了展望,并对存在的问题提出了相应的对策。     

NaCl胁迫对黄瓜幼苗生长及光合作用特征的影响

以碧春黄瓜为材料,研究了不同浓度NaCl处理对黄瓜幼苗生长、叶片光合作用特性、以及脯氨酸和丙二醛含量的影响。结果表明:10 mmol/L NaCl处理促进了黄瓜幼苗生长,但高浓度NaCl(≥25 mmol/L)处理下,黄瓜幼苗的生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、光系统II电子传递量子效率(ΦPSⅡ)和叶绿素含量均随着浓度增加下降,气孔限制值(LS)、MDA和脯氨酸含量则随着浓度增加而上升;但NaCl处理对光化学效率(Fv/Fm)影响不大。由此说明,低浓度NaCl处理促进了黄瓜幼苗的生长,且NaCl浓度低于100 mmol/L时也未引起黄瓜幼苗叶片光抑制的发生,其光合作用下降的主要原因是叶绿素含量下降以及气孔限制,并且脯氨酸含量的增加也起到增强其抗性的作用。     

通过叶绿体改变光环境

 光是光合作用的关键环境因素，同时能介导植物信号的传导、控制植物体的生长发育并诱导耐受性。光合作用的细胞器--叶绿体是植物体中信号传导和响应网络的核心部分。     

钙营养对甜菜幼苗生长和表观光合作用的影响

通过设置不同的Ca²⁺浓度，探究钙营养对甜菜幼苗形态特性和光合作用的影响。结果表明，在0.50、0.75、1.50和3.50 mmol·L^-1Ca²⁺浓度处理下，植株根面积、叶面积、株高和叶绿素含量均随Ca²⁺浓度的升高而增加，在3.50 mmol·L^-1时达到最大值；随着Ca²⁺浓度进一步提升至7.50 mmol·L^-1时，各项指标开始出现递减趋势；参数净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均随Ca²⁺浓度的增加呈先上升后下降的趋势，在3.50 mmol·L^-1时达到最大值。相关性分析和主成分分析表明，4项表观光合作用指标间均存在显著相关性(P<0.005),株高、干重和Tr在衡量不同Ca²⁺浓度对甜菜幼苗生长及光合作用影响中占主要成分。综上所述，适宜的钙营养能促进甜菜幼苗生长，提高光合生理代谢，且在Ca²⁺浓...     

全球气候变化下高山植物生理特性的研究进展

青藏高原因其独特的地理区位和气候环境特征,成为全球气候变化的敏感区域.研究气候变化对青藏高原植被生理特性的影响,对于保护高原自然生态系统有着积极的意义.分析了气候变暖对植物光合作用、生物量以及水分利用效率的影响,并对全球气候变化下高山植物生理特性的研究做了展望.     

交替呼吸途径对低温弱光下黄瓜叶片光合作用的保护研究

以津研4号黄瓜品种为实验材料,采用1 mM的水杨基氧肟酸(SHAM)抑制47%~48%交替呼吸途径(AOX途径)活性,研究了交替呼吸途径对低温弱光(100μmol·m~(-2)·s~(-1),8℃)下黄瓜叶片光合作用的保护作用。结果表明,低温弱光处理虽然降低了净光合速率,但未引起光化学反应、热耗散和光合电子传递的变化,也未改变弱光下吸收光能在PSII光化学反应Y(II)、PSII调节性能量耗散Y(NPQ)和非调节性能量耗散部分Y(NO)之间的分配比例,这可能归功于低温弱光诱导交替呼吸途径的上调。低温弱光下抑制AOX活性虽然完全抑制了光化学反应和光合电子传递,并限制了净光合速率,但诱导了热耗散能力的增强,从而未引起光抑制的发生。由此可见,低温弱光下AOX途径活性的上调可有效地保护黄瓜叶片的光合电子传递链,并优化光合作用;而抑制AOX活性后,黄瓜叶片也可通过促进热耗散防御低温弱光下光抑制的发生。     

铯对小麦叶片光合特性影响的研究

随着环境中铯(Cs)污染日益恶化,铯对生物毒害作用的研究受到越来越多的关注.为了探讨铯对植物光合作用的影响,在石英砂和Hoagland营养液培养体系下,从三叶期开始用浓度为0、0.5、1、5、10、20 mmol·L-1的133Cs+[CsCl]处理小麦(Triticum aestivum L.)幼苗.在处理后的第0、7、14、21、28 d时,检测小麦光合特性的改变.结果表明:用0.5 mmol·L-1和1 mmol·L-1低浓度133Cs+处理7 d后,小麦叶片的叶绿素含量、叶圆片放氧活性、类囊体膜电子传递活性均显著高于对照;但随133Cs+浓度的增加及处理时间的延长,这些参数的数值均显著下降.此外,光合系统II(PSII)活性的下降速率高于光合系统I(PSI)下降速率,说明PSII相对于PSI更容易受到133Cs+的胁迫伤害.这些结果表明133Cs+对小麦的毒害效应受时间和浓度的双重制约.低浓度133Cs+可以促进小麦光合作用,而高浓度133Cs+则显著抑制小麦光合作用.