胁迫环境下的光合作用
植物对环境胁迫的形态与生理响应
植物对环境胁迫的形态与生理响应随着全球气候变化的不断加剧,环境胁迫对植物的影响日益成为人们关注的焦点。
植物在面对各种环境胁迫时,会通过调整形态和生理响应来适应变化的环境条件。
本文将从形态和生理两个方面探讨植物对环境胁迫的响应。
一、形态响应1. 根系发展:植物根系是吸收水分和养分的重要器官,受到干旱和盐碱等环境胁迫时,植物会通过增加根系的长度和表面积来增加水分和养分的吸收能力,以应对水分和养分的限制。
2. 叶片形态变化:植物叶片的形态变化是其对光照和温度等环境因素的响应。
在干旱环境下,植物叶片通常会变窄且厚,以减少水分蒸发;而在寒冷环境下,植物叶片则通常会变大且厚,以增加光合作用的能力。
3. 花期调整:在严酷的环境条件下,植物往往会调整花期,延迟或提前开花,以确保繁殖的成功。
这种调整可以通过植物内部激素的调控来实现。
二、生理响应1. 渗透调节:水分胁迫是植物最常面临的环境胁迫之一。
植物通过渗透调节来维持细胞内外水分的平衡,防止细胞脱水。
渗透调节的主要机制包括调节胞内溶质浓度和切断导管水分输送。
2. 抗氧化系统:环境胁迫会导致植物细胞内产生过量的活性氧,损伤细胞结构和功能。
为了应对这种情况,植物会激活抗氧化系统,如抗氧化酶的合成和活性增加,以清除过量的活性氧。
3. 激素调节:植物内部激素的平衡对环境胁迫下的植物生长和发育具有重要作用。
例如,植物在干旱条件下会增加脱落酸(ABA)的合成,以抑制植物的生长和促进根系发育。
综上所述,植物对环境胁迫的形态和生理响应是其适应变化环境的重要策略。
植物通过调整根系发展、叶片形态、花期等形态响应来应对环境限制,通过渗透调节、抗氧化系统和激素调节等生理响应来维持细胞内稳定和适应环境变化。
这些响应机制使植物能够在恶劣的环境条件下存活和繁衍,展示出了植物的生命力和适应性。
总而言之,在未来的气候变化背景下,探索植物对环境胁迫的形态和生理响应机制对于农业生产和生态系统保护具有重要意义。
最新 低温、弱光及盐胁迫对辣椒叶片光合特性的影响-精
低温、弱光及盐胁迫对辣椒叶片光合特性的影响0、引言【研究意义】辣椒(CapsicumannuumL.)是冬春设施栽培的主要蔬菜之一,设施内形成的低温、弱光及土壤盐渍化(施肥量大且偏施化肥、蒸发旺盛、无雨水冲淋等)逆境,严重影响植株正常的光合作用。
因此,开展低温、弱光及盐胁迫三重逆境下辣椒叶片的光合特性变化研究,可丰富辣椒复合逆境光合理论。
【前人研究进展】目前有关低温伤害的位点尚存争议,这与低温胁迫时所伴随的环境条件有很大关系。
低温强光或中等光强胁迫下,光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的DI蛋白被认为是光抑制的初始靶位;低温弱光下植株则表现为光饱和光合速率和CO2饱和光合速率下降,PSⅡ光合电子传递量子效率和天线转化效率降低,吸收光强用于PSⅡ光化学反应的部分减少,天线热耗散和反应中心能量耗散比例上升。
光系统Ⅰ(PSⅠ)对低温弱光胁迫较PSⅡ更敏感,甜椒、黄瓜等在低温弱光下光合下降的主要原因是PSⅠ发生光抑制。
低温不仅降低在叶绿体基质中进行光合作用暗反应酶的活性,也引起类囊体膜介导的光反应酶活性的降低,且光反应酶活性对低温伤害更敏感,使类囊体膜上PSⅡ的光能传递效率和光能转换效率降低,从而导致CO2同化能力降低。
Kaniuga等报道,低温导致叶绿体的希尔反应活性降低,使类囊体膜中PSⅡ的电子传递受抑,抑制部位主要在其氧化侧。
弱光下辣椒的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、光补偿点(LCP)、CO2补偿点(CCP)和羧化效率(CE)下降,表观量子效率(AQY)上升,且Pn下降是非气孔限制的结果。
随着光照强度的减弱,辣椒叶片Chla、Chlb和Chla+b的含量增加,Chla/b比值下降,叶绿素a蛋白复合体(CPI)含量降低,捕光叶绿素a/b蛋白复合体(LHCP)含量升高。
弱光造成黄瓜叶绿体发育不良,排列紊乱,超微结构遭到破坏,且叶绿体数量减少,叶绿素的降解加剧,叶绿素含量降低。
盐胁迫下植物光合作用下降的原因一般认为是渗透胁迫引起的,即盐胁迫引起水势及气孔导度降低,限制CO2到达光合机构,从而抑制光合作用,同时也存在活性氧伤害。
干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响
干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响一、本文概述本文旨在探讨干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响。
干旱胁迫是一种常见的环境压力,对植物生长和发育产生显著影响。
玉米作为全球重要的粮食作物之一,其生长过程中对水分的需求尤为关键。
因此,研究干旱胁迫下玉米叶片光合作用和保护酶的变化,对于理解玉米抗旱机制、提高玉米耐旱性以及优化农业生产具有重要意义。
本文首先介绍了干旱胁迫对植物光合作用的影响,包括气孔导度、叶绿素含量、光合速率等方面的变化。
随后,文章重点阐述了干旱胁迫下玉米叶片保护酶活性的变化,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等。
这些保护酶在植物应对干旱胁迫过程中发挥着重要作用,能够清除活性氧自由基,减轻氧化胁迫对植物的伤害。
文章还综述了国内外关于干旱胁迫对玉米叶片光合作用和保护酶影响的研究进展,旨在为相关领域的研究提供参考和借鉴。
文章提出了未来研究方向和建议,以期为进一步揭示玉米抗旱机制和提高玉米耐旱性提供理论支持和实践指导。
二、材料与方法本研究选取耐旱性不同的两个玉米品种,分别为耐旱性强的品种A和耐旱性弱的品种B。
种子购自农业种子公司,经过严格筛选以保证种子质量。
实验前,种子在温室中进行预培养,以确保其处于相同的生长环境。
实验采用盆栽方式进行,设置正常水分处理(对照)和干旱胁迫处理两组。
干旱胁迫处理通过控制灌溉量实现,使土壤含水量维持在田间持水量的40%-60%。
实验共设4个处理组:品种A正常水分处理、品种A干旱胁迫处理、品种B正常水分处理、品种B干旱胁迫处理。
每组设10个生物学重复。
(1)光合作用测定:在玉米苗期,使用便携式光合作用测定仪(LI-6400,LI-COR,USA)测定叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)。
测定时间为上午9:00至11:00,选取晴朗无云天气进行。
(2)保护酶活性测定:采集玉米叶片,按照酶活性测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)的操作说明,测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。
光合作用
低温胁迫对红掌(粉冠军)光合特性与叶绿素荧光的影响摘要:温度是植物生长和发育的必要条件之一,低温是影响许多植物的产量和地理分布的一个主要环境因素。
光合系统对低温胁迫非常敏感,实验采用低温胁迫的方法,利用光合仪测定技术和叶绿素荧光技术,研究在低温胁迫下红掌的光合生理变化。
本实验以红掌(粉冠军)为试材,培养条件:光周期12/12h,温度25/18℃,光强62000lx培养。
分别转入低温弱光( 3/3℃,光周期12/12h,光强62000lx)和偏低温弱光( 10/10℃,光周期12/12h,光强62000lx)下分别胁迫22h, 然后用光合仪和叶绿素荧光仪对其叶片进行测定,研究其光合速率及叶绿素荧光特性的变化【1】。
结果表明,与对照组CK 相比,4℃的低温胁迫使红掌(粉冠军)叶片的净光合速率(Pn)降低,最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)也均同时下降。
研究发现,低温胁迫会直接损伤光合机构,使PSⅡ反应中心失活,引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱,增加了通过热辐射消耗的光能比例,最终导致粉冠军光合作用能力减弱。
Abstract:the GongZhang (powder champions) as test materials, culture conditions: light cycle 12/12, 25/18 ℃temperature h, light intensity lx 6200/0 training. Temperature and weak light into respectively (3/3 ℃, light cycle 12/12 h, light intensity lx) and partial 62000 temperature and weak light (10/10 ℃, light cycle 12/12 h, light intensity lx 62000), then 22 h respectively stress in photosynthetic instrument and apparatus to its leaf chlorophyll fluorescence were determined, and study the photosynthetic rate and the change of chlorophyll fluorescence properties. The results show that, compared with the control group, 3 ℃CK the low temperature stress make GongZhang (powder champions) the leaves of the net photosynthetic rate (the Pn) reduce, the biggest photochemical efficiency (Fv/Fm), PS Ⅱactual photochemical efficiency (Φ PS Ⅱ), photosynthetic electronic transfer rate (ETR) also are also down. Research found that low temperature stress will direct damage photosynthetic institutions, make PS Ⅱresponse center, cause the deactivation light original catch ability and light energy assimilation rate is abate, increase the proportion of light energy consumption by heat radiation, eventually leading to powder champions photosynthesis decreased ability.关键词:粉冠军红掌低温胁迫光合作用植物的生长发育主要是依靠其进行光合作用,光合作用是地球上最重要的生命现象,是唯一能把太阳能转化为稳定的化学能贮存在有机物中的过程,是农作物产量形成的决定性因素,因此,提高光合作用对于提高农作物产量具有重要意义。
水分胁迫对植物水分、光合作用及呼吸作用的影响
研究型植物生理学综合实验设计——水分胁迫对植物水分、光合作用及呼吸作用的影响以“水分胁迫对植物水分、光合作用和呼吸作用的影响”为题,进行研究型综合实验设计.对实验目的、药品仪器、实验材料与设计、实验内容和实验步骤作了介绍,对实验报告的撰写和教学时间安排提出合理化的建议,为植物生理学实验教学工作者提供参考.综合实验设计主要有三种类型,即技术型、比较型和研究型.技术型将各种操作技能融合于一个实验中,比较型采用可对比的实验材料,进行比较实验.这两种类型较单个小实验来讲在培养学生综合实验技能和应用能力方面取得了一定的效果,在目前的植物生理学实验教学改革中应用较为广泛.但是,这两种实验设计没有摆脱单个小实验的特点,也没有体现出各项生理指标的相关性和实验设计的灵活性,更不能与生产或科研实际联系起来.我们通过几年的教学实践,采用了研究型综合实验设计教学法,取得较理想的教学效果.本文以水分胁迫对植物水分及光合作用的影响进行综合实验设计,为植物生理学实验教学工作者提供参考. 1 实验目的1.1 学习水分、蒸腾作用、光合色素、光合作用及呼吸作用等测定方法.1.2 学习植物生理学综合实验的设计方法.1.3 探讨环境条件对光合作用、呼吸作用的影响.2 药品仪器2.1 药品:蔗糖、丙酮.2.2 仪器:打孔器、称量瓶、电子天平(1/10000)、烘箱、阿贝折射仪、752型分光光度计、人工气候箱、CB-1101型光合蒸腾作用测定系统、OS-30P 叶绿素荧光测定仪. 3 实验材料与实验设计以盆栽蔬菜或观赏苗木为试材,进行避雨栽培(要求盆子大小以及装土量一致).试验设对照(每天浇水1 000mL 以上)、轻度胁迫(每天浇水400mL)、中度胁迫(每天浇水200mL)和重度胁迫(每天浇水50mL)四个处理.每小区5株,4次重复,随机区组排列.(仅供参考,要求学生自行设计)4 实验内容4.1 基本实验内容(学生必做实验):测定植物组织水含量(包括束缚水和自由水)、光合色素含量(包括叶绿素a 、叶绿素b 和类胡萝卜素)、光合作用(净光合速率Pn),蒸腾作用(蒸腾速率E)、呼吸作用等生理指标.4.2 扩展实验内容(学生完成基本试验内容后选做实验):叶绿素荧光参数日变化. 5 实验步骤5.1 水分的测定:按张志良法测定叶片中组织水、自由水、束缚水含量及自由水/束缚水含量.5.2 光合色素的测定:按李合生法测定叶绿素a 、叶绿素b 、叶绿素a+b 、叶绿素a/b 以及类胡萝卜素含量.5.3 净光合速率(P n )的测定在晴朗天气,应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定叶片的净光合速率(P n ). 根据公式:P n =-60V ×a 15.273T ×013.1p ×41.221×A10000×(C 0-C i ) 其中:V:气体体积流速(L/min)设定值为0.6 L/minTa:空气温度(K)p:大气压力(bar),为1标压A:叶面积(cm2)面积为6.5 cm2C0:出气CO2浓度(μL/L)C i:进气CO2浓度(μL/L)5.4 蒸腾速率(E)测定在晴朗天气,应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定叶片蒸腾速率(E).E=0i0 e-p ee×ω× 103 (e0=RH0×e s,e i=RH i×e s)其中:e0(e i):出(进)口水气压(bar)p:大气压力(bar),为1标压e s:空气温度下的饱和水气压(bar)RH0(RH i):出(进)口的相对湿度(%)5.5 呼吸作用的测定应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定,测定前将叶夹进行暗处理5min-10min,按计算P n公式计算呼吸作用.5.6 叶绿素荧光参数的测定用美国产OS-30P(美国Optic公司生产)便携式叶绿素荧光仪测定连体叶片叶绿素参数日变化,在晴天8:00~18:00每隔2h测一次,测定前将叶片暗适应20min,从荧光仪上直接读出F0(初始荧光)、F m(最大荧光)、F v/F m,通过F v=F m-F0计算F v(可变荧光)值.水分和光合色素测定重复3次,求平均值;净光合速率、蒸腾速率、光合速率及叶绿素荧光参数的测定重复5次,取平均值.6 结果与讨论(1)水分胁迫对植物叶片水分含量的影响.(2)水分胁迫对植物叶片光合色素的影响.(3)水分胁迫对植物叶片蒸腾作用的影响.(4)水分胁迫对植物叶片光合作用的影响.(5)水分胁迫对植物叶片呼吸作用的影响.(6)水分胁迫对植物叶片叶绿素荧光参数日变化的影响.(扩展内容)。
环境胁迫对植物生长发育的影响
环境胁迫对植物生长发育的影响植物作为自然界中的重要组成部分,直接和间接地影响着人类的健康和生存。
然而,环境胁迫对于植物生长发育的影响却是一个不可忽略的问题。
环境胁迫可以使植物遭受温度变化、水分不足、盐碱化等方面的压力,从而影响其生理、生化和形态特征,最终导致植物的生长和发育陷入困境。
本文将从温度、水分和盐碱度三个方面来分析环境胁迫对植物生长发育的影响。
一、温度胁迫对植物生长发育的影响温度是影响植物生长发育的关键因素之一。
在温度胁迫下,植物的生长表现出一系列不同的反应。
当温度过高时,植物可能会出现水分蒸发过度、光合作用下降、酶活性受阻、蛋白质合成和稳定性下降等现象,从而导致植物生长缓慢。
当温度过低时,植物则可能会出现冻害、光能利用受限、氧化还原势下降等反应,导致植物生长受阻。
因此,温度胁迫对于植物的生长发育是一个十分敏感的因素。
二、水分胁迫对植物生长发育的影响水分是植物生命活动所必须的一种物质。
然而,在干旱或过度水浸的环境下,植物的生长发育也会受到严重的影响。
当水分过少时,植物可能会出现水分亏缺、酶活性下降、生理代谢受阻等反应,导致植物的生长受阻。
而当水分过多时,植物会出现病原体易感性增加、腐烂现象加剧、生理碳代谢减少等反应,同样会影响植物的生长发育。
因此,水分胁迫对植物生长发育的影响也非常大。
三、盐碱度胁迫对植物生长发育的影响在一些环境中,盐碱度高的地方对于植物的生长发育也会造成巨大的影响。
适当的盐碱度对植物的生长发育并不会造成太大的负面影响,但是当盐碱度过高时,植物的生长与发育便会开始受到限制。
对于盐碱度高的环境,植物常出现离子紊乱、光合作用受损、生长代谢减缓、离子毒性等反应,导致植物的生长发育不美丽。
综上所述,环境胁迫对于植物生长发育的影响是非常大的。
在实际生产过程中,我们需要采取相应的措施来降低环境胁迫对植物的影响,例如采用遮阳网、喷灌等方式来提供适宜的环境温度和水分,以及选择适应性比较强的作物品种等。
植物生理适应与环境胁迫实验报告
植物生理适应与环境胁迫实验报告植物在生长发育过程中会受到环境的各种胁迫,如干旱、高温、低温、盐碱等,这些胁迫因素对植物生理活动产生不同程度的影响。
为了更好地了解植物对环境胁迫的生理适应机制,我们设计了一系列实验,以探究植物在不同胁迫条件下的生理响应和适应机制。
实验一:干旱胁迫对植物水分调节的影响我们选取了两种不同耐旱性的植物进行研究,分别是耐旱性较强的仙人掌和耐旱性较弱的玫瑰花。
将这两种植物分别放置在干燥环境和正常湿度环境下观察其生长情况和水分调节能力。
结果显示,在干燥环境下,仙人掌的生长不受到明显影响,而玫瑰花的生长明显受抑制。
进一步观察发现,仙人掌在干燥环境下能够有效调节体内的水分平衡,保持细胞内外的渗透平衡,而玫瑰花则无法有效调节水分,出现了脱水现象。
实验二:高温胁迫对植物光合作用的影响我们选择了两种具有不同热耐受性的植物进行研究,分别是热耐性较强的仙人掌和热耐性较弱的菊花。
在高温环境下观察其光合作用的变化。
结果显示,在高温环境下,仙人掌的光合作用受到的影响较小,而菊花明显受到抑制。
进一步研究发现,仙人掌能够利用其特殊的叶片结构和生理机制,降低叶片温度,减少水分蒸腾,从而保持较高的光合作用效率。
而菊花受热后无法有效降低叶片温度,导致光合作用受到了明显影响。
实验三:盐碱胁迫对植物盐调节的影响我们选取了两种具有不同耐盐能力的植物进行研究,分别是耐盐性较强的盐生植物碱蓬和耐盐性较弱的小麦。
将这两种植物分别放置在含有高盐浓度的培养基和正常培养基中,观察其盐调节能力和生长情况。
结果显示,在高盐浓度培养基中,碱蓬的生长状态良好,而小麦的生长受到明显抑制。
进一步观察发现,碱蓬能够通过积累大量的盐离子在细胞外调节渗透平衡,并且能够利用盐腺排除体内过多的盐分。
而小麦则无法有效调节渗透平衡,导致细胞脱水和生长受阻。
综上所述,植物在不同环境胁迫下的生理适应机制各不相同。
耐旱植物能够调节水分平衡,耐热植物能够降低叶片温度,耐盐植物能够调节盐平衡。
盐胁迫条件下竹柳光合作用日变化特征研究
盐胁迫条件下竹柳光合作用日变化特征研究作者:***来源:《安徽农业科学》2024年第04期摘要以竹柳盆栽苗木為试验材料,分析其在不同盐分浓度下的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度等光合生理指标的日变化特征。
结果表明:竹柳在对照与轻度胁迫条件下,净光合速率的日变化特征表现为双峰型;在中度和重度胁迫条件下,为单峰型曲线,变化趋势表现为先上升后下降。
气孔导度在对照与轻度胁迫条件下的日变化特征表现为双峰型;在中度和重度胁迫条件下为单峰型曲线,呈逐渐下降的趋势。
蒸腾速率的日变化特征与气孔导度类似。
各胁迫处理胞间CO2浓度均较对照高,且随胁迫程度的加剧,胞间CO2浓度也随之上升。
关键词竹柳;盐胁迫;净光合速率;气孔导度;蒸腾速率;胞间CO2浓度;日变化中图分类号 S718 文献标识码 A文章编号 0517-6611(2024)04-0087-03doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.018开放科学(资源服务)标识码(OSID):Study on Photosynthetic Diurnal Variation of Salix matsudana Under Salt StressZHAO Yu.peng(Shanxi Academy of Forestry and Grassland Sciences, Taiyuan, Shanxi 030012)Abstract The Salix matsudana were used as experimental material to study the effect of salt stree on the photosynthetic diurnal variation.The results showed that the photosynthetic rate of Salix matsudana showed a bimodal type in the standard contrast and mild stress conditions,while showed a single peak type in the moderate and severe stress condition with a trend first rise then falling.The stomatal conductance showed a bimodal type in the standard contrast and mild stress conditions,while showed a single peak type in the moderate and severe stress conditions with a trend of gradual decline.The daily variation trends of transpiration rate was similar with the stomatal conductance.The intercellular CO2 concentration under stress treatment were higher than the standard contrast,and increased with the salt stress levels.Key words Salix matsudana;Salt stress;Photosynthetic rate;Stomatal conductance;Transpiration rate;Intercellular CO2 concentration;Diurnal variation作者简介赵育鹏(1988—),男,山西陵川人,工程师,从事森林生态研究。
胁迫环境对植物光合作用的影响
胁迫环境对植物光合作用的影响作者:林琨张鼎华来源:《安徽农业科学》2014年第31期摘要植物的光合作用是植物生理生态上最为重要的一个机制。
本文简述了植物光合作用的概念,并且通过不同胁迫条件下测定光合作用中的各项数据,来验证胁迫环境对植物光合作用的影响。
不同研究证明,胁迫环境确实对植物的光合作用有着不同的影响,主要为气孔因素或细胞内部调控机制受损。
关键词植物;胁迫环境;光合作用中图分类号 S184 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)31-10839-02Influence of Environmental Stress on PhotosynthesisLIN Kun, ZHANG Dinghua(Fujian Normal University, Fuzhou, Fujian 350108)Abstract Photosynthesis of plants is one of the most important mechanisms of plant physiology and ecology. The concept of plant photosynthesis was introduced, and data in photosynthesis under different stress conditions were measured, so as to verify the impact of environmental stress on plant photosynthesis. Different experiments show that environmental stress really has different impacts on plant photosynthesis, mainly are stomata factors or cell internal control mechanism damaged.Key words Plant; Environmental stress; Photosynthesis光合作用(Photosynthesis)是绿色自养植物合成有机物、维持其生命的重要途径。
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响
低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响引言低温胁迫是一种常见的自然环境压力,对植物的生长与发育具有重要的影响。
在寒冷地区和高海拔地区,植物常年面对低温胁迫,因此研究低温胁迫对植物的生理与生化过程的影响具有重要的科学意义。
光合作用和叶绿素荧光参数是植物生理生化过程的重要指标,受到低温胁迫的影响尤为明显。
本文将从低温胁迫对植物光合作用和叶绿素荧光参数的影响进行综述分析,以期为深入了解植物在低温环境中的适应机制提供参考。
低温胁迫对白及光合作用的影响光合作用是植物生长发育的重要生理过程,而低温胁迫会对植物的光合作用产生负面影响。
研究表明,低温胁迫下,植物体内的光合作用速率明显降低,导致光合产物的积累减少,从而影响植物的生长和发育。
具体而言,低温胁迫下,植物的光合色素合成能力降低,叶绿素含量减少,叶片气孔关闭,影响了CO2的吸收和光合产物的合成。
低温胁迫还会导致植物叶片细胞膜的流动性降低,影响了植物对光合底物的利用效率。
低温胁迫会显著减少植物的光合作用速率,并最终影响植物的生长和产量。
低温胁迫对叶绿素荧光参数的影响叶绿素荧光是植物光合作用过程中产生的一种光能的退化形式,是衡量植物光合作用效率和光合作用过程中能量利用的一个重要参数。
低温胁迫会对植物的叶绿素荧光参数产生显著影响,表现在叶绿素荧光参数的各个指标发生变化。
低温胁迫可以导致植物叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm比值降低。
Fv/Fm比值是衡量PSII最大光化学效率的指标,低温胁迫会导致PSII的氧化损伤,使得Fv/Fm比值降低,反映了PSII的光合作用效率下降。
低温胁迫会导致植物叶片叶绿素荧光参数qP和qN的变化。
qP 和qN是衡量PSII活性和非光合氧化耗损的重要指标,低温胁迫会导致PSII光合效率下降,使得qP降低,同时还会增加非光合氧化耗损,使得qN增加。
低温胁迫还会导致植物叶片叶绿素荧光参数ETR和NPQ的变化。
ETR是衡量植物叶片的电子传递速率的指标,低温胁迫会导致PSII光合效率下降,使得ETR减小;而NPQ是衡量植物叶片非光合耗散能力的指标,低温胁迫会增加叶片的非光合耗散能力,使得NPQ增加。
植物逆境胁迫下的生理生化反应及其调节方法
植物逆境胁迫下的生理生化反应及其调节方法植物在生长过程中,常常会面临着各种各样的逆境胁迫,比如高温、低温、缺水、盐碱等等,这些胁迫会对植物的生长和产量产生非常大的影响。
为了适应这些逆境胁迫,植物会通过一系列的生理和生化反应来进行调节,以保证自身的生长和生存。
一、高温胁迫下的生理生化反应高温胁迫对植物的生长和发育产生了不可忽视的影响。
当环境温度超过植物所能适应的范围时,植物会出现一系列生理和生化反应,以应对高温的挑战。
1.生理反应(1)气孔关闭当植物受到高温胁迫时,会引起气孔关闭,以减少水分蒸腾,防止植物因失水而死亡。
(2)生物节律改变高温胁迫会改变植物的生物节律,导致植物的生长和发育受到影响。
(3)根系生长减缓当植物受到高温胁迫时,根系生长减缓,其原因在于根部细胞活力下降,细胞分裂减少。
2.生化反应(1)ROS处理植物细胞会利用一系列的酶来清除肿瘤,则化物,以防止其引起毒性作用,其中ROS(Reactive Oxygen Species)是最为常见的一种代谢产物。
在高温胁迫下,ROS的产生会增加,因此植物会增强清除ROS的能力。
(2)碳水化合物代谢调节高温胁迫会影响植物的碳水化合物代谢,导致碳代谢通路发生变化。
植物会通过提高蔗糖的含量来调节碳代谢,保障细胞正常的能量供应。
(3)脂质代谢调节高温胁迫会引起植物膜结构的改变,膜的稳定性降低,因此植物会通过调节膜脂质的代谢来适应高温环境。
二、低温胁迫下的生理生化反应低温胁迫对植物的生长和发育同样产生了不可忽视的影响。
当环境温度降低到植物所能适应的极限范围时,植物会出现一系列生理和生化反应,以保障自身的生长和生存。
1.生理反应(1)调节细胞膜稳定性低温胁迫会引起细胞膜的稳定性下降,因此植物会采取一系列的策略来维持细胞膜的稳定性,例如调节膜脂质的组成以及增强细胞膜的质量等。
(2)根系生长促进低温胁迫会促进根系的生长,以增加植物吸收和利用水分和养分的能力。
(3)干物质积累低温胁迫会影响植物的光合作用,因此植物会增加干物质的积累,保障细胞的能量供应。
课时4 环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
应速率而影响光合作用强度
目录
知识盘查
类型 温度
水分
影响原理
主要表现
低温逆境和高温逆境,主要通过 叶绿体的结构和酶的功能受到破
影响酶的活性和气孔开放程度来 坏;引起气孔关闭,影响CO2的
影响光合作用
吸收
水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭,影响CO2吸 收而影响暗反应,进而影响光合作用;农作物被水淹时,根细胞
进行无氧呼吸产生酒精,对细胞造成毒害
目录
知识盘查
类型
影响原理
主要表现
矿质营养对光合作用的影响主要包括:①影响叶绿体中物质和结
构的形成,如叶绿素(Mg2+);②盐胁迫影响根系吸水,进而影响 无机盐
气孔开放程度;③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关
酶的活性
目录
曾经这样考
1.(2023·新课标卷,2)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、 生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理 ⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
目录
曾经这样考
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的
方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和
光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角 度考虑,最适合进行间作的两种作物是___A_和__C__,选择这两种作物的理由是 ___作__物__A_光__饱__和__点__高__且__长__得__高__,__可__利__用__上__层__较__强__光__照__进__行__光__合__作__用__;__作__物__C____ ___光__饱__和__点__低__且__长__得__矮__,__与__作__物__A_间__作__后__,__能__利__用__下__层__的__弱__光__进__行__光__合__作__用____。
环境胁迫对植物生长和光合作用的影响
环境胁迫对植物生长和光合作用的影响随着全球气候变暖和环境恶化问题日渐加剧,人们越来越关注环境对于生物生长和生物活动的影响。
其中,植物是我们生态系统中的重要组成部分,其生长和光合作用的变化不仅影响着陆地生态系统的稳定,也对固碳功能产生着重要的影响。
环境胁迫可以是内部因素,也可以是外部因素,如高温、干旱、土壤贫瘠、污染以及其他生态系统异常等等,这些因素的作用可能对植物的生长和光合作用产生影响。
内部环境胁迫对植物的影响内部环境胁迫包括营养不良、病害和植物内部代谢因素等,这些因素可能会直接影响植物的生长和光合作用。
营养不良可以导致植物对于某些元素的缺乏,从而抑制其正常的生长和光合作用。
例如,缺乏氮元素可能会导致叶绿素的合成不足,而缺乏磷元素可能会限制植物的生长。
病害也可能导致类似的影响,例如由水霉菌引起的晚疫病会导致叶片变黄、枯死和脱落,从而减少植物的光合活性。
另外,植物的代谢水平同样会对其生长和光合作用产生影响,例如,缺乏某些代谢酶可能会导致光合产物合成不足,而过高的代谢水平可能会消耗过多的能量,从而减弱光合作用的效率。
外部环境胁迫对植物的影响外部环境胁迫也可能对植物的生长和光合作用产生影响。
例如,高温可以导致植物的代谢速率过快,从而增加水分的消耗,同时会改变植物的生长和光合作用的活性,从而导致植物的光合作用效率下降。
干旱同样会对植物的生长和生产活性产生影响,由于缺少充足的水分支持,植物可能会出现叶片萎蔫、干枯,甚至是死亡。
矿物质营养不足或者过量同样会影响植物的生长和光合作用的效率。
植物适应环境胁迫的能力在面对不同的环境胁迫时,植物有适应这种情况的能力,例如,一些植物可以增加根系的深度来获取更多的水分,并增加叶片表面积来增加光合活性。
同时,植物可能在胁迫环境中产生特殊的代谢产物来适应这种情况。
例如,在盐度过高的土地中,许多植物会产生激素类物质来适应这种干旱环境。
植物在受到胁迫情况下如此适应的能力与其基因组的适应性有关,不同基因组间的差异以及突变可能会影响其适应这些环境胁迫的能力。
植物叶片受到冷冻胁迫时的细胞和分子反应
植物叶片受到冷冻胁迫时的细胞和分子反应植物生长与环境息息相关,气温也是影响植物生长的重要因素之一。
当环境温度迅速降低,植物的生长状态可能会受到一定的影响,其中叶片的冷冻胁迫是一个常见的问题。
叶片冷冻胁迫会引起叶胞间液体结冰形成晶体,影响细胞的生理代谢和结构,导致植物的生长受到抑制。
本文将从细胞和分子反应角度探讨植物叶片受到冷冻胁迫时的反应。
一、叶片冷冻胁迫的影响1. 叶片结构发生改变植物叶片是植物体内一个非常重要的光合器官,叶片冷冻胁迫会导致叶片的组织结构发生变化。
由于冷冻导致细胞内液体结冰形成晶体,晶体会撕裂细胞壁和膜,导致叶片损伤。
同时,细胞内液体结冰会导致细胞的膨胀,压迫细胞器和细胞膜,进一步影响细胞的正常代谢。
2. 光合作用能力下降叶片是植物光合作用的主要场所,叶片的冷冻胁迫会对光合作用产生严重影响。
叶片受到冷冻胁迫后,光合器官的功能会受到抑制,吸收光能的叶绿素与电子传递链也会受到损害,导致光合作用能力下降。
3. 酶活性受到抑制细胞内的酶是许多生化反应的催化剂,叶片的冷冻胁迫会导致酶活性受到抑制。
当环境温度下降时,细胞内的酶活性会被抑制,并影响某些生化反应的进行。
在叶片冷冻胁迫的情况下,这种影响会更加显著。
二、植物叶片在冷冻胁迫下的反应叶片受到冷冻胁迫时,植物会启动一系列的细胞和分子反应来对抗受到的胁迫。
这些反应包括以下几个方面:1. 内源激素的合成和分泌植物受到冷冻胁迫后,内源激素的合成和分泌会增加。
ABA是一种重要的内源激素,在叶片受到冷冻胁迫时,ABA的合成会增加,刺激植物转录因子的活性,促进植物产生抗寒蛋白。
2. 抗冻蛋白的合成抗冻蛋白是一种特殊的蛋白质,可以抵御低温条件下叶片冻结的影响。
在叶片受到冷冻胁迫时,植物会启动抗冻基因的转录,促进抗冻蛋白的合成。
这些抗冻蛋白包括凝血素和蛋白酶抑制物等,可以保护细胞膜结构和补充细胞内物质。
3. 水分调节与冷冻相关的另一个问题是水分调节。
当叶片受到冷冻胁迫时,细胞内水分的流动会受到抑制,导致细胞内水分紊乱。
植物逆境胁迫下的营养代谢调控机制
植物逆境胁迫下的营养代谢调控机制植物作为光合生物,通过光合作用从环境中吸收并利用光能,进行二氧化碳的固定,并最终合成有机物质。
然而,在自然环境中,植物往往会受到各种逆境胁迫的影响,如干旱、高盐、低温等。
这些逆境胁迫会破坏植物的生理和代谢平衡,进而影响其生长发育和产量。
为了适应这些逆境环境,植物会通过调控营养代谢来维持其生存。
一、营养代谢的基本特点在正常生长条件下,植物通过光合作用合成的有机物质可以直接被利用来满足其能量和营养需求。
而在逆境胁迫下,光合作用会受到抑制,导致有机物质的供应不足。
植物为了适应这种情况,会通过调节营养代谢来重新分配碳源和氮源,以满足生存所需。
二、碳源的再分配1. 合成和分解淀粉在逆境胁迫下,植物会减少淀粉的合成,而增加其分解。
这是因为淀粉是植物体内的主要碳储备物质,在逆境胁迫下,植物会将其分解为可被利用的蔗糖,从而提供能量。
2. 蔗糖合成和分解逆境胁迫会诱导植物体内蔗糖合成相关基因的表达,从而增加蔗糖的合成。
蔗糖可以作为信号分子在植物体内传递信号,调节多种生理和代谢过程。
同时,逆境胁迫也会促进蔗糖的分解,以提供能量和碳源。
三、氮源的再分配1. 氨基酸代谢调节氨基酸是植物体内的重要氮源,也是蛋白质合成的基础。
在逆境胁迫下,植物会增加氨基酸的分解,以释放氮源用于应对逆境。
同时,植物会抑制氨基酸的合成,减少氮的浪费。
2. 氮代谢相关基因的表达调控逆境胁迫会诱导植物体内氮代谢相关基因的表达。
这些基因编码关键酶,参与氨基酸合成、转运和分解等过程,通过调节这些基因的表达,植物可以调控氮代谢,实现氮源的再分配。
四、逆境胁迫下的调控网络植物在逆境胁迫下,营养代谢调控涉及多个信号分子和转录因子的调节网络。
例如,植物激素脱落酸和脱落酸相关基因可以调节淀粉和蔗糖的合成和分解。
另外,转录因子如DREB和bZIP家族也参与了氨基酸合成和氮代谢的调控。
五、遗传工程在营养代谢调控中的应用通过对营养代谢调控的研究,研究人员可以利用遗传工程手段改良植物的逆境抗性和产量。
光合作用反应过程重点纵览
光合作用反应过程重点纵览光合作用是生物界中最为基本且重要的过程之一。
在光合作用中,光能被植物中的叶绿素吸收,通过一系列反应转化为化学能,用于合成有机物质和释放氧气。
光合作用过程中涉及多个关键步骤,包括光依赖反应和光独立反应。
本文将对光合作用的反应过程进行重点概述。
1. 光依赖反应:光合作用的第一步是光依赖反应,该反应发生在叶绿体的叶绿体膜上的光系统中。
光依赖反应的过程中,光能被光合色素吸收并转化为化学能。
首先,叶绿素a分子吸收光能,并将其转移到叶绿体膜上的电子传递链。
通过电子传递链,能量被逐渐转移到一个名为NADPH的分子上,并且产生了一些ATP(三磷酸腺苷)。
其次,水分子被光解为氧气和氢离子。
氧气通过叶绿体膜释放到外界,而氢离子则在光合色素和维生素上形成负电荷,并遵循浓度梯度通过ATP合酶酶复合物进入叶绿体腔。
最后,ATP和NADPH转移到了光独立反应中,用于合成有机物质。
2. 光独立反应:光独立反应是光合作用的第二步,也被称为卡尔文循环。
该反应发生在叶绿体基质中,不依赖阳光直接参与反应过程。
在光独立反应中,通过最初接受到的ATP和NADPH,二氧化碳(CO2)被固定为有机物质,最终生成葡萄糖。
首先,二氧化碳分子与一种称为RuBP(核酮糖1,5-二磷酸盐)的物质反应。
该反应需要一个名为RuBisCO(核酮糖1,5-二磷酸羧化酶)的酶的催化作用。
这样形成的化合物在一系列的反应中逐渐转化为葡萄糖。
此外,光独立反应还产生了一些三碳酸(例如磷酸甘油酸),它们可以通过进一步的代谢转化为其他有机物质。
需要注意的是,光独立反应可以在黑暗条件下进行,因此可以在夜间或低光照条件下继续进行光合作用。
3. 泛素介导的光合酸刺激因子降解:在光合作用过程中,植物面临各种环境胁迫,如盐胁迫、干旱和低温等。
为了应对这些胁迫,植物会通过降解光合酸刺激因子来调节光合作用的效率。
泛素介导的蛋白质降解是一种重要的调节机制。
泛素是一种小蛋白质,能够与特定的蛋白质结合,并通过泛素-蛋白质连接酶(E1和E2)和解泛素酶(E3和E4)的协同作用,实现对特定蛋白质的降解。
水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响
水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响一、本文概述水分胁迫是农业生产中常见的环境压力之一,对植物的生长和发育具有显著影响。
辣椒作为一种广泛种植的蔬菜作物,其光合作用及相关生理特性在水分胁迫下的响应机制对于提高辣椒产量和品质具有重要意义。
本文旨在探讨水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,以期为辣椒的抗旱栽培和水分管理提供理论依据。
本文将首先综述水分胁迫对植物光合作用的基本影响,包括水分胁迫导致的气孔导度变化、叶绿体结构和功能损伤以及光合色素含量和组成的变化等。
随后,本文将重点分析水分胁迫下辣椒光合作用的响应机制,包括光合作用相关酶活性的变化、光合产物的积累与转运等。
本文还将探讨水分胁迫对辣椒其他相关生理特性的影响,如抗氧化酶活性、渗透调节物质含量以及内源激素水平等。
通过综合分析水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,本文旨在为辣椒抗旱栽培和水分管理提供科学指导,为提高辣椒产量和品质提供理论支持。
本文的研究结果也有助于深入理解植物在逆境胁迫下的生理生态适应机制,为其他作物的抗旱研究和生产实践提供借鉴和参考。
二、文献综述水分胁迫是植物生长过程中常见的环境压力之一,对植物的生长、发育和生理代谢产生深远影响。
在众多农作物中,辣椒作为重要的蔬菜和调味品作物,其光合作用及相关生理特性在水分胁迫下的变化尤为引人关注。
因此,本文旨在综述国内外关于水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性影响的研究进展,为提升辣椒抗逆性、优化栽培管理措施提供理论依据。
国内外学者对水分胁迫下辣椒的光合作用进行了大量研究。
多数研究表明,水分胁迫会导致辣椒叶片气孔导度下降,进而影响叶片对二氧化碳的吸收和利用,最终降低光合速率。
水分胁迫还会影响叶绿素的合成和降解,从而影响叶片的光能利用效率。
然而,不同品种辣椒对水分胁迫的响应存在差异,部分品种在轻度水分胁迫下表现出一定的适应性,通过调整叶片结构、提高叶绿素含量等方式维持较高的光合速率。
铝胁迫对植物光合作用的影响及其机理的研究进展
收稿日期:2007-07-18*国家高科技研究发展计划/8630项目(2001AA241051)资助**通讯作者.E -mail:h eliyuan@mail.hz 铝胁迫对植物光合作用的影响及其机理的研究进展*赵会娥 贺立源** 章爱群 门玉英(华中农业大学资源与环境学院,武汉430070)摘要 铝胁迫会影响植物对营养元素的吸收,干扰各种生理生化过程,同时在铝胁迫下,植物叶绿素含量下降,光合速率降低,部分光合酶活性受到抑制,直接影响植物干物质累积和产量形成。
因此,近年来铝胁迫受到国内外研究者的普遍关注。
然而,目前研究者就铝胁迫下植物光合作用所受影响的报道多限于某一作物,综合性的报道还不多见。
本文主要就铝胁迫对植物叶片气孔特性和光合色素的影响,以及对部分光合酶和光合电子传递的影响进行了综述,并简要概述了铝胁迫下矿质营养(氮、磷、镁、铁)对光合作用的影响,以期为相关研究提供参考。
关键词 铝胁迫;植物;光合作用中图法分类号 Q 945.11 文献标识码 A 文章编号 1000-2421(2008)01-0155-06铝是地壳中最丰富的金属元素之一,其含量约占地壳金属总量的8%左右。
通常情况下,铝以难溶性的硅酸盐或三氧化二铝的形式存在,对植物没有什么危害。
但在酸性条件下(pH <5)难溶性的铝会变成可溶性铝(主要是Al 3+),从而对植物产生危害[1]。
据统计,全世界约有39.5@109hm 2酸性土壤,其中可耕地面积为1.79@109hm 2,主要分布在热带、亚热带及温带地区。
在中国,酸性土壤的分布遍及14个省区,总面积达2.03@107hm 2,约占全国耕地面积的21%。
近年来,随着全球环境的日益恶化,许多地方已出现了酸雨危害。
酸雨的频繁沉降,加速了土壤酸化,导致了土壤中铝的大量活化,严重制约了植物的生长[2]。
铝已被认为是酸性土壤中限制植物生长的一个重要因素[3]。
20世纪初,H artw ell 和Pember 就已经意识到了铝对植物的毒害[4]。
水分胁迫对树木光合作用的影响研究综述
作 用 。这 主要体 现在 :人和 绝大多数 动物 的 而对 于在 晴天 ,喜 阴植 物或具 有强烈 太 阳辐
生命活动 都依赖 于氧气 ;另外 绿色植 物 自身 射 的地 区 ,中午 时刻 常 出现 Pn值低 谷 ,而
还 是食物 的第一 级来 源 ,通 过食物 网的传递 在 午后 出现另一 次高 峰 ,呈双 峰型 曲线 。呈
为异养生 物提供着 能量 。绿 色植 物 吸收二 氧 现 出光合 “午休 ” 现象 。
化碳 ,在全 球生 态型 同碳 循环 的过程 中起着
植物所需水 分 主要来 自于 土壤 。土壤水
重要 的调节 作用 。随着 科技 的发 展 ,光合作 分供应不足 或过 渡均会 造成 水分 胁迫 。 当叶 用 机理 的研 究 已经 有 了巨大 的突破 。这 为人 片水势降低 时 ,植 物净 光合 速率 (Pn)并不
光合作用过程中会产生什么废物
光合作用过程中会产生什么废物在我们所生活的这个丰富多彩的自然界中,光合作用是一个至关重要的生命过程。
植物通过光合作用,将阳光、二氧化碳和水转化为有机物和氧气,为地球上几乎所有的生命提供了能量和物质基础。
然而,就像任何其他的化学反应过程一样,光合作用在产生有用物质的同时,也会产生一些在特定环境下可能被视为“废物”的物质。
首先,我们需要了解一下光合作用的基本过程。
光合作用大致可以分为光反应和暗反应两个阶段。
在光反应阶段,光能被吸收并转化为化学能,产生了 ATP(三磷酸腺苷)和 NADPH(还原型辅酶Ⅱ),同时释放出氧气。
而在暗反应阶段,利用光反应产生的ATP 和NADPH,将二氧化碳转化为有机物,如葡萄糖等。
那么,在这个看似完美的过程中,到底会产生什么废物呢?一种可能被认为是废物的物质是氧气。
对于植物自身来说,在某些情况下,过多的氧气可能会对其细胞造成氧化损伤。
虽然氧气对于大多数需氧生物来说是必需的,但对于植物细胞内的某些代谢过程,氧气的存在可能会产生有害的自由基,从而对细胞结构和功能造成损害。
不过,从整个生态系统的角度来看,植物产生的氧气对于动物和其他需氧生物来说是至关重要的,因此很难将其简单地定义为“废物”。
另一种可能的“废物”是一些在光合作用过程中产生的中间产物或副产物。
例如,在光反应中,可能会产生一些不稳定的化学物质,如果这些物质不能及时参与后续的反应,可能会对细胞造成一定的压力。
此外,当植物面临环境胁迫,如高温、干旱、高盐等不利条件时,光合作用的效率可能会受到影响,从而产生一些异常的代谢产物。
这些产物可能无法被正常利用,积累在细胞内,在一定程度上影响植物的生长和发育。
然而,需要指出的是,我们将这些物质称为“废物”是相对而言的,并且是在特定的条件和环境下的一种判断。
在自然界的大循环中,几乎没有真正意义上的“废物”。
植物产生的氧气被动物呼吸利用,动物产生的二氧化碳又被植物用于光合作用。
即使是那些在光合作用过程中看似多余或无用的物质,也可能在其他的生物化学过程中被重新利用,或者在生态系统的物质循环中发挥一定的作用。
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胁迫引起的改变
1.对光合色素的影响(1)盐:破坏叶绿素(由于有毒害的阳离子Na+的增加);在叶绿素降解的过程中,叶绿素b可能会转变为叶绿素a,从而导致叶绿素a的增加。
叶绿素的前体谷氨酸和氨基乙酰丙酸在减少,说明盐毒害对叶绿素生物合成的影响大于对其降解的影响。
耐盐的植物,其叶绿素含量增加。
但叶绿素增加与耐盐性并不是完全一致(栽培变种)。
类胡萝卜素对于光合作用的光保护作用是必须的,它们可以增加植物的营养组成和产量。
对多种植物施加盐伤害,会引起叶绿素和类胡萝卜素的显著减少,但耐盐的植物,有高的膜稳定性和色素含量。
(2)干旱:干旱不仅会对光合色素带来实质性的伤害,也会导致类囊体膜的损害。
但在一些栽培变种的实验中,发现叶绿素增加。
对叶绿素酶和过氧化物酶的研究表明,叶绿素的减少更有可能是加速了叶绿素的降解而非减慢其合成。
叶绿素b的减少多于
叶绿素a的减少。
(3)温度:许多实验证实植物暴露在高温下会导致叶绿素合成的减少,这是高温对质体引起的第一步影响。
叶绿素合成受阻因为与叶绿素代谢有关的酶【ALAD(氨基乙酰
丙酸脱氢酶)、Pchlide氧化还原酶、胆色素原脱氨酶】被破坏。
光系统Ⅱ一直被认为是光合系统中对热最敏感的,但其在45°C以上仍保持正常功能。
高温下,光系统Ⅱ和基质被氧化,而且光系统Ⅰ被明显还原。
有证据显示在高温下电子传递链的流动,表
明类囊体膜能量梯度的维持和ATP的平衡与防止高温下不可逆伤害有关。
2.对光合系统的影响叶黄素位于光捕获复合体(LHC),在光能的捕获,光保护作用和LHC的装配中起重要作用。
叶黄素细胞内,存在紫黄素和玉米黄质的互相转换,它们在植物的光保护中有重要作用。
多余的光能在LHC中以热的形式散出,保护光合系统免受氧的毒害。
能量的消散被定义为叶绿素荧光的非光化学淬灭(NPQ)。
在NPQ 的过程中,光系统Ⅱ的LHC经历了构型的改变,从而改变了色素并引发了能量诱捕。
NPQ保护光系统Ⅱ免受光伤害。
当经历不良环境时,光合速率会被抑制,这些压力会改变荧光发射的运动特征。
F V/F M的值低则表明光系统Ⅱ反应中心受到损害,即受到光抑制(受压植物中)。
盐对光系统Ⅱ的影响还未阐明。
干旱会改变叶绿素a荧光的运动从而损害光系统Ⅱ反应中心。
干旱破坏OEC(放氧复合体)和D1多肽导致光系统Ⅱ反应中心失活。
这些改变导致ROS的产生,引起光抑制和氧害。
干旱会影响光系统Ⅱ和Ⅰ的功能,减少两个系统间的电子传递。
光系统Ⅱ中的蛋白质D1、D2、LHCⅡ及其mRNA受缺水影响显著,缺水会降低转录速率并快速降解蛋白质和mRNA。
光系统Ⅱ的蛋白质的磷酸化调控反应中心蛋白质的稳定、降解和翻转,在不良环境下,蛋白质的去磷酸化也会发生。
当恢复供水时,去磷酸化的减少会加重压力产生的伤害并抑制光系统的恢复。
在缺水时,类囊体结构几乎保持完整,除了CP29从基粒类囊体转移到基质类囊体。
干旱活化线粒体蛋白质并引起TLP40(膜磷酸化的潜在抑制剂)的释放。
光系统Ⅱ的蛋白质的去磷酸化可能在对压力反应中光系统Ⅱ的蛋白质的恢复和信号转导过程中起作用。
光合作用对热敏感,光系统Ⅱ对热更是高度敏感,其中OEC比反应中心更为敏感。
使OEC失活的主要原因是33kDa的外在蛋白质从复合体上被释放。
光系统Ⅱ的损害导致电子传递受到干扰。
这些改变发生在类囊体膜的亚显微结构(40°C):LHCⅡ、叶绿素a/b从光系统Ⅱ复合体中分离(这些蛋白质参与膜的垛叠)。
在干旱情况下,类囊体蛋白质的磷酸化和去磷酸化在植物升高温度的反应中起重要作用。
快速的去磷酸化是由光系统Ⅱ特定的膜蛋白磷酸酶催化的,这种酶的活性由温度调控。
这种磷酸酶被认为可以引起光系统Ⅱ光损伤的快速修复过程并作为引发叶绿体对高温的
其他反应的早期信号。
不良环境影响光系统的作用并减少电子传递,从而导致ATP 和NADPH产生减少,并影响CO2的固定和还原。
3.对气体交换特征的影响盐,和其他生物压力一样,对光合作用的气孔和非气孔的调控起重大影响。
盐对小麦的光合速率的减少分为可见的光化学变化和伴随光系统Ⅱ能量转移速率降低的光合速率快速降低2个阶段。
由盐引起的渗透影响可能导致光合速率降低,因为气孔的关闭。
在叶绿体中Hill反应降低。
在繁殖阶段施加盐伤害会导致CO2的净同化率和完整叶片气孔的电导率降低。
盐会使ABA增加,特别是气孔的保卫细胞中,从而导致部分气孔关闭。
光合作用产量不能用于普遍的标准对于植物是否具有耐盐性。
通过气孔控制水分流失是对干旱的早期反应,气孔的限制是在缺水时降低光合作用的主要因素,降低P N(CO2净同化率)和Ci(气孔下CO2浓度)可抑制整个光合作用。
PN、Ci和gs(气孔电导率)有很强的联系,说明光合作用的降低更多的取决于叶绿体CO2的获得而不是叶片水含量/水势。
NPK1的表达可以增加干旱耐受力在转基因玉米中。
CO2吸收和光合产量的降低出现在温度超过最佳值时。
高温可伤害类囊体膜的亚显微结构,从而改变其生物化学性能。
高温伤害OEC可能由于复合体中的Mn释放。
虽然光合速率可作为耐热的潜在指标,但仍有些不可。
4.对光合作用关键酶活性的影响由盐引起的渗透影响会影响许多涉及CO2还原的酶。
Rubisco活性受高浓度盐的抑制。
Rubisco的增加对植物在逆境下的存活,因为在多数的C3植物中,叶片Rubisco含量与P N(净光合速率)有正相关,但并非存在于所有植物。
所以,应进一步探讨两者间的关系。
在2中水稻的研究中,盐胁迫也可以控制
RuBP合成有关的酶,它们在卡尔文循环中起关键作用,如FBP(果糖-1,6-二磷酸酶)。
在C3植物中PEPC活性对盐敏感要低于C4植物。
干旱会伤害糖的合成和水利用率,从而降低植物产量。
对于Rubisco含量和活性的评价可作为繁殖计划中增加WUE(水利用率)和产量的一个有用指标。
由Rubisco催化的反应速率降低由于叶绿体可得到的CO2的减少,或底物RuBP的减少,或Rubisco失活。
在温和和严重干旱的情况下,光合作用的抑制主要因为提供给Rubisco的CO2减少。
一些研究表明:缺水环境下,降低68%的Rubisco并未阻碍P N,说明干旱可能对RuBP产生的影响大于对Rubisco的影响。
通过转基因的方法研究表明:通过加入与光合作用机制有关的外源酶基因,可以提高干旱耐受型变种。
对C4植物甘蔗的研究说明PPDK(丙酮酸磷酸二激酶)可能是限制酶在缺水时。
在高温时,Rubisco活化酶分裂(C3和C4)。
在缺少Rubisco 活化酶时,Rubisco失活的速度随着温度的升高增加。
C4植物中对逐渐升高温度的适应机制与一大亚组的Rubisco有关。
C4比C3耐高温。
高温对C4的伤害,除了对Rubisco活化酶功能和活化状态的影响,还抑制电子传递、PEP羧化和合成。
C3和C4中光合的关键酶对温度的敏感性不同。
各种酶由于物种、胁迫等因素的不同受不同影响。
许多酶受光的调控,所以光密度和持续时间也是调控这些酶的因素。
在胁迫下,各种酶间的平衡因此被干扰。