冬小麦光合作用和叶绿素荧光特性的研究
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冬小麦光合特性与产量关系研究随着农业科技的不断发展,人们对于冬小麦的种植和产量提高产生了越来越大的兴趣。
冬小麦作为重要的农作物之一,在我国的种植面积和产量都占据很大份额。
光合作用是植物生长的关键过程之一,其与冬小麦的产量密切相关。
本文将探讨冬小麦的光合特性与产量的关系,并提出相关的研究结果。
1. 冬小麦的光合特性冬小麦是一种光合效率较高的作物,其叶片表面较为平滑,叶绿素含量丰富,具有较好的光合能力。
冬小麦的光合特性主要体现在以下几个方面:(1)光合速率高:冬小麦能够较高效率地利用光能将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物质,从而满足其生长和发育的需求。
(2)光补偿点低:冬小麦的光补偿点较低,即其对于光照的要求较低。
在弱光环境下,冬小麦仍能保持正常的光合作用,这对于其在冬季低温条件下的生长具有重要意义。
(3)光抑制效应小:冬小麦对于高光照强度的抑制效应较小,可以在较高的光照条件下保持较高的光合速率。
2. 冬小麦的产量与光合特性的关系冬小麦的产量受多种因素的影响,其中光合特性是其中的重要因素之一。
下面将介绍冬小麦的产量与光合特性的关系:(1)光合速率与产量呈正相关:光合速率是冬小麦光合能力的重要指标,光合速率高的冬小麦具有较高的产量潜力。
良好的光合作用能够提供足够的能量和物质,从而促进冬小麦的生长和发育,提高产量。
(2)光合效率与产量呈正相关:光合效率是冬小麦光能利用效率的重要指标,光合效率高的冬小麦具有更好的光合作用能力。
高效的光合作用可以提高光能的利用效率,进而增加冬小麦的产量。
(3)光强对产量的影响:适宜的光照强度是冬小麦产量提高的关键。
光照过强或过弱都会对冬小麦的光合作用和产量产生负面影响。
因此,在冬小麦的种植中,合理调节光照强度是提高产量的重要措施之一。
3. 光合特性与产量关系的研究结果为了更好地探究冬小麦的光合特性与产量的关系,许多研究已经进行了相关实验和观测。
下面将介绍一些研究结果:(1)光合速率与产量的关系研究:一项研究发现,光合速率高的冬小麦品种在相同的生长环境下,其产量明显高于光合速率低的品种。
叶绿素荧光在光合作用研究中的应用光合作用是生命活动中最为基础的过程之一,是植物通过气体交换和能量变换,将太阳能转化为生物能的过程。
在这一过程中,叶绿素是一种起到至关重要作用的物质,其荧光也成为了研究光合作用的一个重要工具。
本文将介绍叶绿素荧光在光合作用研究中的应用及其相关机制。
一、叶绿素荧光的基本概念叶绿素是一种广泛存在于绿色植物、藻类和一些细菌中的色素,其主要功能是对光能的吸收与转移。
在光合作用中,叶绿素可以通过光化学反应将太阳能转化为固定化合物的能量。
然而,当叶绿素分子所吸收的光子能量超过其转化能力时,叶绿素分子就会处于“激发态”,并通过荧光辐射的形式重新释放出多余的能量。
这种释放出的能量就是叶绿素荧光。
二、叶绿素荧光的特点及其测定方法叶绿素荧光的波长范围一般在640-750nm之间,其中680-690nm范围内的荧光波长用于反映植物光合作用的实际效率。
当叶绿素处于“激发态”时,其荧光发射光谱会发生改变,这种改变与其所处环境的不同而异。
因此,通过测量叶绿素荧光能够得到很多光合作用的信息,例如叶绿素的含量、光合作用的活性以及光合速率等。
目前,常用的测定叶绿素荧光的方法主要包括激发-发射光谱法、快速叶绿素荧光波动法和冷光源法等。
其中,快速叶绿素荧光波动法被广泛应用在光合作用研究中。
这种方法利用一个高速、高灵敏度的质谱仪,对荧光强度进行实时监测,并可以精确地测定荧光波动的特征。
通过这种方法,可以高效地获取光合作用反应链中的信息,进而揭示光合作用的机理。
三、1.检测光合作用的活性叶绿素荧光可以用于测定光合作用的活性,因为其荧光发射强度与光合作用的活性有很大的关系。
典型的情况下,光合作用的活性取决于其吸收到的太阳光能和其转化为生物物质的能力。
通过测定叶绿素荧光,可以检测光合作用过程中植物体内能量的流动和最终耗散,从而揭示光合作用的实际效率和转化效率。
此外,利用叶绿素荧光还可以评估不同物种对光合作用适应性的差异,有助于农业植物育种和种植品种的筛选。
施肥与品种及其种子大小对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响吉春容;李世清;李生秀【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2007(27)12【摘要】以土垫旱耕人为土为供试土样,采用4个冬小麦品种、3种播种方式和4种施肥方式进行盆栽试验,研究施肥、品种和种子大小对小麦叶片光合和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:(1)在开花期和灌浆期,旗叶叶绿素相对含量(SPAD值)均为NP配施最高,其平均值分别比对照显著增加17.83%和13.01%;NP配施条件下,在开花期和灌浆期SPAD均为大粒单播较高并显著高于小粒单播;开花期和灌浆期SPAD分别以'远丰998'和'咸农39'最高并显著高于其它品种,平均比最低的'白芒麦'分别高17.68%和18.75%.(2)对旗叶净光合速率来说,开花期的NP配施处理比对照略有下降,而单施N和P分别比对照显著降低13.03%和23.17%,灌浆期的平均值以NP配施最高且比对照显著提高6.95%;'小偃6号'在开花期显著高于其余品种4.01%~6.19%(P<0.05),而'白芒麦'和'咸农39'则在灌浆期具有较明显优势,均分别显著高于其余品种约16.60%~26.91%;在开花期和灌浆期,2种单播方式平均值相近且显著高于混播方式.(3)就叶片Fv/Fm和Fv/Fo值而言,NP配施明显高于其它施肥处理,且NP均衡供应时'远丰998'和混播方式具有明显优势.可见,氮磷配施有利于提高各品种SPAD值、Pn以及叶片Fv/Fm和Fv/Fo比值,能有效改善植株的光合特性;施肥与品种、施肥与播种方式以及播种方式与品种存在显著交互作用,宜因种施肥.【总页数】9页(P2522-2530)【作者】吉春容;李世清;李生秀【作者单位】西北农林科技大学,中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵,712100;西北农林科技大学,资源环境学院,陕西杨陵,712100;西北农林科技大学,中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵,712100;西北农林科技大学,资源环境学院,陕西杨陵,712100;西北农林科技大学,资源环境学院,陕西杨陵,712100【正文语种】中文【中图分类】Q945.79【相关文献】1.施肥对旱地冬小麦不同品种光合特性的影响 [J], 曲建东;刘建华;牛俊义;樊廷录;高玉红;邹红川2.品种、种子大小和施肥对冬小麦生物学特性的影响 [J], 吉春容;李世清;李生秀3.大气CO2浓度倍增和施氮对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响 [J], 王佩玲;许育彬;宋淑英;沈玉芳;李世清4.增水和施肥对苜蓿-冬小麦轮作系统冬小麦叶片光合速率和叶绿素含量的影响 [J], Zhang Xiaolin;Chen Mengtian;Zhai Penghui;Zhao Xiang;Dong Kuanhu5.施肥对柚木光合生理和叶绿素荧光特性的影响 [J], 张青青;周再知;王西洋;黄桂华;梁坤南;杨光;刘高峰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
网络出版时间:2015-11-18 16:32:20网络出版地址:/kcms/detail/21.1253.q.20151118.1632.006.htmlDOI: 10.13287/j.1001–9332.201601.033冬麦春播条件下旗叶光合特性、叶绿素荧光参数变化及其与产量的关系徐澜1* 高志强2安伟3李彦良3焦雄飞3 王创云4(1忻州师范学院生物系, 山西忻州034000; 2山西农业大学农学院, 山西太谷030801; 3山西省农业科学院玉米研究所, 山西忻州034000; 4山西省农业科学院作物研究所, 太原030031)摘要以长江中下游、西南麦区的5个优良冬播小麦品种为材料,在忻定盆地春播(早播、适播)条件下,于2013—2014年对开花期、灌浆期的旗叶光合指标、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行测定,并分析这些参数与产量的相关性。
结果表明:品种间大多荧光参数(除叶绿素外)差异显著,且相关性极显著;叶绿素变异系数较小(0.12~0.17),吸收光能为基础的性能指数(PI abs)变异系数较大(0.32~0.39),两参数与产量偏相关系数在0.70~0.81;早播条件下,籽粒产量与PI abs(灌浆期、开花期)、灌浆期叶绿素呈显著正效应,与灌浆期旗叶在I点的相对可变荧光强度(V i)呈显著负效应,且产量的81.1%~82.8% (2013、2014年)可由这3因素的变异决定;不同品种表现出不同的播期效应,且两年变化趋势基本一致:扬麦13(春性、中早熟)旗叶光合速率、叶绿素及绝大多数荧光参数和产量均显著高于其他品种,且适宜早播。
早播条件下灌浆期旗叶叶绿素含量、PI abs、光合速率可作为选择高光效小麦资源的重要评价指标。
关键词冬麦春播;播期;光合效率;叶绿素荧光动力学参数;籽粒产量Flag leaf photosynthetic characteristics, change in chlorophyll fluorescence parameters, and their relationships with yield of winter wheat sowed in spring. XU Lan1*, GAO Zhi-qang2, AN Wei3, LI Yan-liang3 , JIAO Xiong-fei3 , WANG Chuang-yun4 (1Department of Biology, Xinzhou Teachers University, Xinzhou 034000, Shanxi, China; 2College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi, China; 3Maize Research Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Xinzhou 034000, Shanxi, China;4Institute of Crop Sciences, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China)Abstract: With five good winter wheat cultivars selected from the middle and lower reaches of Yangtze River and Southwest China as test materials, a field experiment in Xinding basin area of Shanxi Province was conducted to study the photosynthetic characteristics, chlorophyll content, and chlorophyll fluorescence parameters of flag leaf at different sowing dates, as well as the correlations between these indices and yield for two years (2013-2014).The results showed that the difference in most fluorescence parameters except chlorophyll content among cultivars was significant. The correlations between these fluorescence parameters and yield were significant (P<0.01). The variation coefficient of chlorophyll (Chl) content was low (0.12-0.17), and that of performance indexbased on absorption (PI abs) was high (0.32-0.39), with the partial correlation coefficients of them with grain yield from 2013 to 2014 ranged in 0.70-0.81. Under the early sowing condition, the grain yield positively correlated with PI abs at flowering and filling stages and chlorophyll content at grain filling stage, but negatively correlated with the relative variable fluorescence at I point (V i) at grain filling stage. About 81.1%-82.8% of grain yield were determined by the variations of PI abs,Chl, and V i. Wheat cultivars had various performances in the treatments with different sowing dates and a consistent trend was observed in the two experimental years. Among these 5 cultivars, Yangmai 13 was suitable for early sowing, with the flag leaf photosynthetic rate (P n), Chl, most fluorescence parameters, and grain yield showed obviously high levels. In conclusion, under early sowing condition chlorophyll content at grain filling stages, PI abs at flowering and filling stages, and P n were important indices for selecting wheat cultivars with high photosynthetic efficiency.Keywords: winter wheat sowed in spring; sowing date; photosynthetic efficiency; chlorophyll fluorescence parameters; grain yield.本文由国家现代农业产业技术体系重大专项(CARS-03-01-24)和公益性行业(农业)科研专项(201503124)资助This work was supported by Major Projects of the National Modern Agricultural Industry Technology System (CARS-03-01-24) and Scientific Research Project of Public Welfare Industry (Agriculture) (201503124).2015-05-29 Received, 2015-11-06 Accepted.*通讯作者Corresponding author. E-mail: 929138055@我国冬春麦混播区耕地资源丰富,光热资源充足,极具小麦生产潜力[1-3],但该地域生态类型复杂,高产小麦品种较少,严重制约小麦播种面积,导致总产量下降[4-6]。
不同年代冬小麦品种叶绿素荧光和抗氧化酶活性分析黄玲;高阳;邱新强;李新强;申孝军;段爱旺【摘要】选择1949年以来河南中部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,在不同灌溉条件下对生育后期冬小麦旗叶叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性变化规律进行了研究分析.结果表明:现代冬小麦品种的叶绿素含量增加,为光合功能改善奠定了基础;拔节期干旱胁迫下,现代品种旗叶的原初光能转化效率和潜在活性在开花期高于早期品种;在品种更替过程中,现代品种的丙二醛含量降低,抗氧化酶促系统第一道防线的SOD活性快速升高并有效清除氧自由基.早期品种在干旱胁迫下通过增加POD活性来抵御干旱.现代品种的CAT和APX活性少量增加就能及时清除过氧化物体和叶绿体内活性氧自由基的积累,使得抗氧化代谢维持在较高水平上,以保证光合器官功能的正常进行.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(044)010【总页数】7页(P136-142)【关键词】冬小麦;水分胁迫;叶绿素荧光参数;抗氧化酶活性【作者】黄玲;高阳;邱新强;李新强;申孝军;段爱旺【作者单位】中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室,新乡453003;中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室,新乡453003;河南省水利科学研究院,郑州450003;中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室,新乡453003;中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室,新乡453003;中国农业科学院农田灌溉研究所农业部作物需水与调控重点开放实验室,新乡453003【正文语种】中文【中图分类】Q948.1;S512.1+1引言干旱是农业生产的主要限制因子,作物在受到干旱胁迫时,碳同化能力不断下降,PSI和PSII的反应中心放氧复合体被破坏[1],产生过剩的光能引起植物在叶绿体、线粒体和过氧化物酶体等亚细胞器内产生大量的活性氧(ROS),ROS逐步积累产生氧化胁迫,严重危害植物细胞调节机制和生理代谢过程[2~5]。
农业环境科学学报2011,30(6):1037-1043Journal of Agro-Environment Science摘要:为了探讨除草剂对小麦叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响,在大田条件下以弱筋小麦扬麦13、强筋小麦烟农19两种冬小麦为材料,研究了苯磺隆、使它隆、异丙隆、骠马、绿麦隆5种除草剂对其光合特性的影响。
结果表明,供试5种除草剂处理后,小麦叶片内光合色素含量显著降低,净光合速率(Pn )、蒸腾速率(Tr )及气孔导度(Gs )也均不同程度降低,说明除草剂显著影响了小麦的光合特性,且表现出一定的剂量-效应关系。
叶绿素荧光分析表明,除草剂显著降低了原初光能转换效率(Fv /Fm )、PS Ⅱ的实际光化学效率(Ф)及光化学荧光淬灭系数(qP ),非光化学淬灭(qN )则呈一定的上升趋势。
表明在除草剂胁迫下小麦叶片发生了光抑制,PS Ⅱ复合体受到损伤伴随着光合电子传递受阻。
小麦叶片自身具有一定的光合保护机制,用以减轻或消除除草剂胁迫。
关键词:除草剂;气体交换参数;叶绿素荧光参数;小麦中图分类号:X503.231文献标志码:A 文章编号:1672-2043(2011)06-1037-07除草剂对小麦光合特性及叶绿素荧光参数的影响王正贵,周立云,郭文善,朱新开,李春燕,彭永欣,封超年*(扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室,江苏扬州225009)Effects of Herbicides on Photosynthesis and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Wheat LeavesWANG Zheng-gui,ZHOU Li-yun,GUO Wen-shan,ZHU Xin-kai,LI Chun-yan,PENG Yong-xin,FENG Chao-nian *(Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province ,Key Laboratory of Crop Physiology,Ecology and Cultivation in Middle and Lower Reaches of Yangtse River of Ministry of Agriculture,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China )Abstract :Effects of five kinds of herbicides (i.e.tribenuron-methyl,fluroxypyr,isoproturon,puma super,chlorotoluron )on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters in 2winter wheat cultivars (weak-gluten wheat Yangmai 13,strong gluten wheat Yan -nong 19)were studied under field conditions.The results showed that all of tested herbicides caused the decline of photosynthetic pigment content in leaves of 2wheat varieties.Photosynthetic rate (Pn ),transpiration rate (Tr )and stomatal conductance (Gs )were also declined at different degrees,but chlorophyll a/b value,intercellular CO 2concentration (Ci )increased gradually.All of these indexes showed a dose-response relationship to herbicide.Chlorophyll fluorescence analysis showed that herbicide could significantly reduce the primary light energy conversion efficiency (Fv /Fm ),PS Ⅱpotential activity (Fv /Fo ),PS Ⅱactual photochemical efficiency (Ф)and photochemical quenching (qP ),but increase non-photochemical quenching (qN )as the herbicide dosages raised,indicating that wheat leaves might have photosynthetic pro -tection in some degree under herbicide stress,and there was a certain difference between the 2wheat varieties in tolerating to herbicides stress.Keywords :herbicide;gas exchange parameters;chlorophyll fluorescence parameters;wheat收稿日期:2010-11-30基金项目:江苏省“六大人才高峰”项目(07-G-008);国家自然科学基金项目(30671224,30971729);江苏省农业支撑计划项目(BE2008366-1,BE2009426);江苏省高校自然科学重大基础研究项目(07KJAZ1022)作者简介:王正贵(1982—),男,博士研究生,从事农产品安全与环境研究。
植物光合作用中叶绿素荧光信号的采集与分析植物是生命的重要组成部分,可以通过一种称为光合作用的生化过程将阳光、水和二氧化碳转化为有机化合物和氧气。
光合作用的关键因素是叶绿素,它可以帮助植物吸收光线能量,然后将其转换为化学能以支持生长和发育。
然而,叶绿素也会发出荧光信号,这是因为在光合作用过程中,有一部分能量无法被植物利用,而是以荧光的形式被释放出来。
这些荧光信号可以用来研究植物进行光合作用的效率,并且可以提供关于植物健康状况的有用信息。
下面将详细探讨植物光合作用中叶绿素荧光信号的采集和分析。
一、叶绿素荧光信号的采集叶绿素荧光信号的采集是通过荧光成像仪、复合型光谱仪和便携式测量仪等设备来完成的。
这些设备可以在不破坏植物结构和生物学功能的情况下,对叶绿素荧光进行精确测量。
荧光成像仪是一种高分辨率的设备,能够在整个植物体内进行荧光测量。
它通常通过用不同颜色的滤镜来选择荧光波长范围,从而对叶绿素荧光进行区分和定量。
复合型光谱仪可以精确地检测不同波长的光线,并计算荧光信号的发射强度。
它可以提供相对于草原和森林典型植物的基线荧光,并提供该荧光信号随光点光密度的变化。
便携式荧光测量仪则是一种小型、易于携带的设备,可用于田间测量。
该仪器可以通过测量不同波长下的荧光信号来确定植物光合作用和叶绿素荧光的效率和健康状况。
二、叶绿素荧光信号的分析通过对叶绿素荧光信号的分析,可以评估植物对环境条件的响应和适应能力,包括光合作用效率、生长速率和植物健康状况等。
1. 光合作用效率分析光合作用效率是通过评估叶绿素荧光信号的特定参数来确定的。
其中最常用的参数是光能利用效率(ФPSII),它用于测量光合作用的能源利用效率。
这是通过比较载体光(即未试验光)和光启动样本(即外界光源短时间照射时产生的荧光)下的叶绿素荧光信号来确定的。
此外,荧光信号的持续时间或转化也是评估光合作用效率和疲劳的一个关键参数。
荧光发射后消失的时间越短,荧光信号的升高程度越低,表明植物的光合作用效率越高。
叶绿素荧光研究技术叶绿素荧光是研究光合作用和植物生理过程的一个重要手段。
叶绿素荧光是叶绿素分子受到光照激发后,发射出的荧光信号。
该技术能够监测光合能力和光合调节机制,了解植物正常或异常生长状况,研究非光合组织如果实和种子的生理过程,评估植物生长环境的适应性等。
一、叶绿素荧光测量原理叶绿素分子吸收光能后,能量被转移给氧化还原反应中心。
当光强过大或光能无法被消耗时,多余的光能会被氧化还原反应中心转化为热量,导致光合系统的损伤。
而当光合系统接受的光能较少时,荧光的发射会增加。
因此,测量叶绿素荧光的强度和特性可以反映光合系统工作的性能。
二、叶绿素荧光参数1.Fv/Fm:最大光化学效率,反映PSII反应中心的状态,值接近0.8时表明植物处于良好的生长状态;2.Fv/Fo:PSII光化学效率,反映感光物质的活性;3.Fm/Fo:光合色素电子传递量,反映光合色素的电子传递能力;4.ETR:PSII电子传递速率,根据荧光叶片的调制的能量进行计算;5.NPQ:非光化学淬灭,表征过量光能和植物应激状态的多巴胺合成。
三、叶绿素荧光测量方法1.便携式叶绿素荧光仪(PAM):PAM技术适用于野外生态学、环境评估和植物生理等领域研究。
优点是操作简单,适用范围广,可以直接用于测量植物的光合效率、叶片蒸腾等。
2.受控环境下的叶绿素荧光分析仪:此类仪器通常配备一个收集样本荧光的光电探测器和一个稳定的光源。
与PAM相比,仪器的体积较大,需要受控环境条件下进行测量,但有更高的精度和稳定性。
3.瞬态叶绿素荧光测量:瞬态叶绿素荧光测量方法能够提供叶绿素荧光曲线的全面信息。
它利用激光闪光对植物进行刺激,然后通过检测荧光信号的时间和强度来得到更准确的数据,并推断光合电子传递的很多参数。
四、叶绿素荧光研究应用1.光合调节机制研究:通过测量叶绿素荧光参数,可以识别植物光合调节机制的不同特征,对了解光合作用的调控机制具有重要意义。
2.植物逆境胁迫研究:叶绿素荧光参数能够反映植物受到逆境胁迫时的生理和生化变化,如光强强度、干旱和高温等环境条件下的光合能力和耐受性。
氮肥运筹对晚播冬小麦产量、品质及叶绿素荧光特性的影响的
报告,600字
氮肥运筹对晚播冬小麦产量、品质及叶绿素荧光特性影响的报告
很多国家和地区在现行农业生产中积极推广氮肥运用,以提高作物产量和品质,促进农业经济发展。
本文旨在探讨氮肥运筹对晚播冬小麦产量、品质及叶绿素荧光特性的影响。
从实验结果来看,氮肥运筹显著提高了晚播冬小麦的产量,其中最佳氮肥处理效果为1198.5 kg / hm2,较对照组(1081.5 kg)显著增加了17.1%。
此外,氮肥运筹也显著改善了晚播冬小麦的品质,最佳氮肥处理下,晚播冬小麦的千粒重、品尝评分、出米率和品种指数均显著提高,较对照组分别提高了14.2、2.3、3.5和11.5个百分点。
此外,氮肥运筹还能提高植株的叶绿素荧光特性。
实验结果表明,植株在氮肥运用后,Fv / Fm(光合速率最大值与空气量
变比)、ΦNO(光效率衰减率)和NPQ(光能调节率)值均
显著提高,较对照组分别提高了0.34、0.03和0.01个百分点。
综上所述,氮肥运筹对晚播冬小麦具有显著的促进作用,能够有效提高产量、品质及叶绿素荧光特性。
因此,在积极推广氮
肥运用时,应该把握好氮肥运筹,充分发挥氮肥的作用,促进农作物的高产和优质。
1. 了解叶绿素荧光的基本原理和特性;2. 掌握叶绿素荧光光谱的测定方法;3. 分析叶绿素荧光与光合作用的关系。
二、实验原理叶绿素荧光是指叶绿素分子在吸收光能后,部分能量以热能形式散失,另一部分能量被叶绿素分子重新吸收并转化为光能的过程。
叶绿素荧光光谱的测定可以反映叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:新鲜叶片(如菠菜、小麦等)2. 实验仪器:荧光分光光度计、荧光激发光源、比色皿、剪刀、镊子、滤纸、乙醇等四、实验步骤1. 叶片制备:取新鲜叶片,用剪刀剪成约1cm²的小块,放入装有少量乙醇的比色皿中,浸泡约10分钟,使叶片脱色。
2. 荧光激发:将脱色后的叶片放入荧光分光光度计的样品室中,调整荧光激发光源的波长为440nm,激发叶片。
3. 荧光光谱测定:在荧光激发光源照射下,分别测定叶片在440nm、490nm、530nm、565nm、590nm、620nm、640nm、660nm、680nm、700nm等波长下的荧光强度。
4. 数据处理:将测得的荧光强度数据输入计算机,利用荧光分光光度计自带软件进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 荧光光谱分析:根据实验数据绘制叶绿素荧光光谱图,分析叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况。
2. 荧光与光合作用的关系:比较不同处理条件下(如光照、温度、氮素供应等)叶绿素荧光光谱的变化,分析叶绿素荧光与光合作用的关系。
1. 叶绿素荧光光谱反映了叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况;2. 叶绿素荧光强度与光合作用强度呈正相关,即光合作用强度越高,叶绿素荧光强度越大;3. 光照、温度、氮素供应等因素对叶绿素荧光有显著影响。
七、实验讨论1. 实验过程中,叶片制备和荧光激发光源的调整对实验结果有较大影响,需严格控制实验条件;2. 叶绿素荧光光谱的测定结果受多种因素影响,如叶片种类、生长环境等,实验结果具有一定局限性;3. 叶绿素荧光光谱分析为研究光合作用过程提供了一种新的手段,有助于深入了解光合作用机理。
冬小麦光合作用和叶绿素荧光特性的研究
作者:刘持祥
来源:《现代营销·理论》2020年第02期
摘要:随着小麦收获指数的提高,高光效育种将是小麦产量进一步提高的主要育种手段,通过分析210份小麦材料拔节期、抽穗期、灌浆后期3个生理阶段的光合生理特性和叶绿素荧光特性,探讨了小麦不同光合指数和叶绿素荧光指数相互之间的相关关系,以期为小麦高光效育种提供一些理论依据。
关键词:小麦光合特性荧光参数
一、材料与方法
(一)材料
供试材料共210 份,主要包括黄淮冬麦区、北方冬麦区等小麦品种,其中部分为正在参加区域试验的参试品种,也包括少部分最新育成的品种和高代品系。
(二)材料种植
所有小麦材料均种植在山东省农业科学院棉花研究所小麦旱地育种田内,双行种植,行长10m,行距20 cm,3次重复,完全随机排列。
施底肥尿素225 kg/hm2,磷肥225 kg/hm2。
整个生育期不进行人工补水。
(三)小麦光合性能的测量
小麦光合性能的测试在小麦的拔节期、抽穗期和灌浆后期分别进行测定,拔节期采用小麦的倒三叶,抽穗期和灌浆后期采用旗叶进行小麦光合性能的测试,测试仪器为Lcpro-SD光合测定仪,测试时光源采用仪器自带的红蓝光光源,光照强度设定在1300 mol/(m2· s),气源为大田上方3 m处的空气。
每个品种(系)测试5株,测试时间在8:00—11:30和14:00—17:30之间进行。
(四)小麦叶绿素荧光参数的测量
同光合测定一样,小麦的拔节期采用倒三叶、抽穗期采用旗叶进行小麦叶绿素荧光性能的测试,测试仪器采用OS-30P 荧光测定仪,每个品种(系)测试5 株,先用夹子夹住叶片暗反应20 min 后进行叶绿素荧光参数的测试。
(五)数据处理
测试结果采用PASW Statistics 18 软件进行数据统计分析和显著性检验。
二、结果与分析
(一)小麦不同发育时期的荧光参数分析
初始荧光F0是PSⅡ反应中心全部开放即QA(PSⅡ反应中心的电子受体)全部氧化时的荧光水平,PSⅡ反应中心的破坏或可逆失活则引起F0的增加,因此可根據F0的变化推测反应中心的状况和可能的光保护机制[8]。
从表2 可以看出,小麦品种抽穗期初始荧光F0的平均值为40.5,远低于小麦品种拔节期初始荧光F0的平均值91.9,说明抽穗期比拔节期麦苗的光系统(PSⅡ)反应中心有更高的活性和光合能力,同时也验证了抽穗期小麦的生理活动更剧烈;而PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm其平均值在拔节期和抽穗期都达到了0.82,接近非逆境条件下的值0.85,但是小麦在抽穗期其PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm变异范围更大,最低达到了0.75,说明小麦在抽穗期逆境环境对小麦的生长影响更大。
(二)小麦光合参数的相关性分析
光合速率是描述光合作用最重要的参数之一,光合速率的大小受气孔和非气孔等多种条件因素的影响。
从表3 可以看出,不论是在拔节期、抽穗期,还是在灌浆后期,叶面温度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、初始荧光、最大荧光等性状都和光合速率呈显著或极显著相关;另外从表3 还可以看出,光合速率在3个生育时期都和叶面温度呈极显著负相关,而从表1可知,测定的3 个时期叶面温度的最低值为18.4℃,因此推断小麦的光合最适温度在20℃左右。
小麦光合速率和气孔导度在3 个时期都达到了极显著正相关,且在灌浆后期达到了0.862的正相关,说明气孔导度对光合作用的影响巨大,另外从光合速率和蒸腾速率的正相关可以看出,蒸腾作用加大了植物营养养分的输送,提高了光合效率。
从表3 还可以看出,在拔节期和灌浆后期,光合速率和蒸腾速率都与胞间CO2浓度呈负相关,一方面说明在拔节期和灌浆后期,光合作用的加强引起了小麦胞间CO2 浓度的降低,增加大气中的CO2浓度和提高小麦叶片气孔的气体交换可以增加小麦的光合速率,另一方面说明小麦在这两个生育时期光合速率的变化主要源于非气孔因素,而在小麦抽穗期,叶片生理活动的加剧,气孔因素有可能加大,与非气孔因素重迭引起光合速率与胞间CO2浓度相关性不显著。
叶面温度与蒸腾速率呈正相关说明叶面温度的提高可引起小麦蒸腾作用的增强,蒸腾作用的增强有利于小麦叶片内部温度的平衡,减小温度升高对光系统可逆损伤的发生。
从表3 可以看到,叶面温度与胞间CO2浓度在小麦的3 个生理时期都呈极显著负相关,胞间CO2浓度和蒸腾速率在小麦拔节期和灌浆后期也呈极显著负相关,其机理需进一步研究。
气孔导度与叶面温度呈极显著负相关,有可能在较高温度下,温度增加刺激了气孔收缩。
气孔导度与胞间CO2浓度和蒸腾速率呈正相关说明气孔的张开有利于叶片气体的交换和水蒸气的扩散,另一方面从表3 也可以看到,在小麦的灌浆后期气孔导度与胞间CO2浓度正相关未达到显著水平,说明这一时期叶片的生理活性有所降低,植物控制叶片气孔开关的能力减弱。
(三)小麦拔节期和抽穗期光合与荧光参数的相关性分析
初始荧光是光系统(PSⅡ)反应中心处于完全开放时的荧光产量,它与叶片叶绿素浓度有关。
从表4 可以看出,在拔节期初始荧光与叶面温度、最大荧光呈极显著正相关,和气孔导度、光合速率、PSⅡ最大光化学量子产量呈极显著负相关。
在抽穗期初始荧光和蒸腾速率、气孔导度达到了极显著和显著负相关。
最大荧光在拔节期与叶面温度呈极显著正相关,与气孔导度、光合速率呈极显著负相关;在抽穗期与蒸腾速率、气孔导度和光合速率都达到了极显著负相关。
综上所述,认为小麦抽穗期的光合生理活性更易受环境条件的影响,应加强这一时期对高光效品种的选育,提高品种光合效率的稳定性。
PSⅡ最大光化学量子产量主要和小麦的抗逆性有关,在逆境环境下最大光化学量子产量值显著降低,从表4 看出最大光化学量子产量在抽穗期与光合速率达到了极显著负相关,其机理需进一步探讨。
参考文献:
[1] 刘兆晔,于经川,杨久凯,等.小麦生物产量,收获指数与产量关系的研究[J].中国农学通报,2006,22(2):182-184.。