国家自然科学基金(30571267)
- 作品数：15 被引量：201H指数：9
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- 相关机构：河北农业大学北京林业大学中国林业科学研究院更多>>
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- 光合作用的CO_2阶跃响应动态生化模型被引量：2
- 2010年
- 针对CO2阶跃变化下光合动态响应的振荡现象,依据经典的光合系统酶触反应动力学,初步尝试构建了光合系统反馈控制动态生化模型。该模型以卡尔文环的核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)接触反应的酶动力学进程作为核心,以磷酸甘油酸(phosphorylglyceric acid,PGA)还原和接续的核酮糖-1,5-二磷酸(ribulose-1,5-bisphosphate,RuBP)再生的多级过程高度简化为复合酶接触反应的酶动力学进程为反馈,构成反馈控制系统。采用经典的控制系统传递函数分析手段,将反馈控制系统表达为光合动态生化模型传递函数。据此模型将实测羧化速率Vc振荡动态进行仿真拟合,呈现出很高的拟合度(r=0.9377)。这表明,在卡尔文环或者光合系统反馈环中,因RuBP的消耗和再生补充不平衡引起的光合振荡现象,与光合系统酶接触反应动力学参数(k)造成各个中间产物再生的"滞后"效应有关。从而在机理上解释了Laisk和Walker(1986)的无机磷(inorganic phosphate,Pi)再生供应的光合动态生化模型中,需要假定代谢途径中蔗糖合成"滞后15～20s"才能表现出光合振荡效果的现象。
- 高志奎薛占军钱稷程雪何俊萍高荣孚
- 关键词：光合作用
- 北京地区两种常绿阔叶植物越冬过程的光合特性研究
- ＜正＞本文以常绿阔叶树种的越冬机制为出发点,利用 PAM 2100调制叶绿素荧光仪和氧电极技术,探讨了大叶黄杨与锦熟黄杨两种植物的阴生叶与阳生叶在北京2004-2006年度越冬过程中对光能的利用机制与抵抗冬季胁迫的机制。...
- 钟传飞武晓颖高志奎姚红军施征高荣孚
- 关键词：荧光动力学越冬光抑制远红光
- 文献传递
- 北京地区大叶黄杨春初返青过程的叶绿素荧光动力学研究被引量：7
- 2008年
- 该文利用调制式荧光仪与氧电极技术,研究北京地区大叶黄杨在春初返青过程中的荧光动力学及光合放氧的变化,探讨常绿阔叶植物在北方越冬过程中抵御逆境的适应机制,同时借助稳态荧光动力学曲线的变化揭示植物返青过程光暗反应的动态变化。结果表明:冬季大叶黄杨阳生叶与阴生叶的PSⅡ光化学效率、光合速率均很低;光合电子传递不通畅,低温强光双重胁迫导致阳生叶比阴生叶的电子链阻塞更严重;捕光天线系统遭遇破坏,这是植物减少过多激发能对PSⅡ反应中心破坏的一种光保护机制;PSⅡ保持较高的开放程度,借此减小激发能在供体侧积累对反应中心造成的伤害;同时非线性电子传递和天线系统之外的能量耗散是大叶黄杨越冬过程重要的光保护机制。初春随着温度的回升,捕光天线系统、光合电子链的活性、光合速率逐渐恢复。倒春寒发生时,大叶黄杨再次发生光抑制现象。
- 钟传飞武晓颖姚洪军施征高荣孚
- 关键词：叶绿素荧光动力学大叶黄杨光抑制光保护
- 茄子(Solanum melongena L．)叶上表皮紫色花色素苷对光合机构的保护效应被引量：11
- 2009年
- 以茄子同一叶片上紫斑区域和绿斑区域为材料，采用发光二极管LED发出的混合光谱（白光）和单色光谱（红、蓝、绿光）照射后，通过光合仪（CIRAS-2）和叶绿素荧光仪（PEA和Dual—PAM-100）测定了茄子叶上表皮紫色花色素苷（purpleanthocyanin，PA）对光合机构的影响。结果表明，分布于茄子叶片上表皮的PA，主要截获约53．2％-73．6％的500～600am（黄绿光）可见光。紫斑区域的叶绿素a含量较低以及PA截获27％的400～480nm（蓝光）和10％的630～700nm（红光），可能是其最大净光合速率Pnmax降低的原因。随着白光照射强度（0～3000μmol·m^-2s^-1）的增大，茄子叶片的PSⅡ最大光化学效率Fv／Fm、单位面积的光合机构含有的反应中心数目RC／CS0和天线色素能量吸收驱动力DFABS下降，而初始荧光F0、J相的相对可变荧光K和单位反应中心耗散的能量DIo／RC增加，但紫斑区域的上述参数变幅明显较小，表现为光抑制程度减轻。用2000μmol·m^-2·s^-1的不同光质照射30min后，茄子叶片Fv／Fm降低，但只有绿光和白光下紫斑区域的Fv／Fm显著的高于绿斑区域；同时白光照射后，茄子叶片的P700氧化还原动力学曲线降幅明显的大于PSⅡ动力学曲线，但紫斑区域的这两个光系统动力学曲线的下降幅度明显减小。这反映出茄子叶上表皮PA有效的保护了PsⅡ和PSⅠ反应中心，减轻了电子传递链的还原程度和热耗散机构的运转压力，较好地维持了PSⅡ与PSⅠ之间的功能协调性。这种通过PA截获500～600nm（黄绿光）可见光对光合机构的保护效应属于生物物理水平的防御系统。
- 薛占军高志奎王梅钟传飞高荣孚
- 关键词：茄子花色素苷光抑制
- 北京地区大叶黄杨越冬进程中光系统Ⅱ的行为特征被引量：6
- 2008年
- 利用PAM2100调制式叶绿素荧光仪与氧电极技术,监测常绿阔叶植物大叶黄杨在北京地区越冬进程中光系统Ⅱ(PSⅡ)行为特征的转变。结果表明:随着越冬进程的推进,光合放氧速率和PSⅡ光化学效率相继降低,阳生叶降低的幅度均比阴生叶大。深冬,阳生叶的荧光诱导曲线的动力学变化完全消失,而阴生叶能保持一定的荧光动力学变化。同时,植物采取多种防御措施相互配合,保护PSⅡ反应中心:首先,初始荧光(Fo)与最大PSⅡ光化学效率(FV/Fm)同步降低,表明植物通过减小捕光天线系统的方式减少过多光能对PSⅡ反应中心的激发压;其次,光化学猝灭(qP)始终较高,表明PSⅡ通过保持较高的开放程度,减少激发能在PSⅡ供体侧的积累;最后,非线性电子传递与天线系统之外的热耗散是大叶黄杨越冬进程重要的光保护机制。
- 钟传飞高志奎李伟高荣孚
- 关键词：大叶黄杨叶绿素荧光动力学光抑制光保护低温胁迫
- 非调制式荧光仪测定叶绿素荧光参数的研究被引量：26
- 2006年
- 为了利用非调制式荧光仪获得调制式荧光仪测定的叶绿素荧光动力学参数,采用植物效率(PEA)仪进行了叶绿素荧光参数测定程式的4要素(光化光强度及其照射时间、饱和激发光强度及其照射时间)以及节约测定时间和仪器内存的测定技术研究。结果表明,暗适应10min后,在设定180μmol·m-2·s-1光化光照射360s时间内,以连续2次1950μmol·m-2·s-1饱和激发光照射3s的测定程式,在7种植物的叶绿素荧光参数的测定中获得了较为满意的测定结果,而且与Strasser等测定程式相比,1次测定需时从600s缩短为360s、耗用仪器内存从76.9"减少为2.56"。
- 赵弢高志奎徐广辉王梅高荣孚
- 关键词：叶绿素荧光动力学
- 温室茄子(Solanum melongena L.)光合数学模型与光合生化模型模拟分析被引量：14
- 2007年
- 针对植物光合与内外环境因子间的关系以及光合“午睡”现象中的气孔限制与非气孔限制问题,以温室茄子‘茄杂一号’为试材,对叶室温光组合方式下测定的净光合速率Pn对胞间CO2浓度Ci响应曲线,和人工增施CO2处理下测定的Pn日变化进程,进行了光合数学模型和Farquhar、von Caemmerer和Berry的光合生化动力学模型(简称为FvCB模型)模拟分析。采用美国思爱迪生态仪器有限公司的CI-301PS光合作用测定仪进行净光合速率(Pn)、光合有效辐射(PAR)、气温(Ta)、叶温(Tl)、环境二氧化碳浓度(Ca)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和空气相对湿度(Hr)参数测定。其结果表明,无论是Pn对Ci的响应曲线还是光合日进程中,数学模型对Pn的拟合度明显优于为FvCB模型。因此,通过数学模型可以解析出光合日进程受单一环境因子(PAR、Ta、Ca、Hr)及其复合环境因子的综合影响。然而,FvCB模型模拟结果显示出,温光组合下受Rubisco(即RuBP羧化/加氧酶)数量与活性及动力学特性限制的羧化速率Ac、受RuBP(1,5-二磷酸核酮糖)再生限制的羧化速率Aj以及受TPU(磷酸丙糖)可利用量限制的羧化速率Ap对Ci响应的主控作用呈现交替变化趋势。其交替变化转折点胞间二氧化碳浓度Cicj在强光高温组合中较高,而在弱光低温组合中较低;同时还发现,Cicj和Cijp受叶温的影响强于光照。光合日进程中的FvCB模型模拟分析揭示出,早晨和傍晚弱光下为Aj限制时段;晴天上午和中午前后的充足日照下为Ac限制时段。多云和阴天下Aj的限制时段延长。增施CO2会延长Aj的限制时段,同时相应缩短Ac的限制时段;冬季2次增施CO2的出现了Ap限制时段。
- 高志奎高荣孚何俊萍王梅钟传飞
- 关键词：日光温室茄子CO2施肥光合日变化
- 茄子光系统Ⅱ的热胁迫特性被引量：49
- 2007年
- 以耐热性较弱的黑贝一号圆茄和耐热性较强的黑贝二号圆茄为试材,热胁迫处理后采用植物效率仪PEA进行快速叶绿素荧光诱导曲线及其参数测定.结果表明:当温度高于40℃,PSⅡ结构受热胁迫影响较为敏感,表现为初始荧光Fo缓慢上升;PSⅡ原初光化学效率Fv/Fm和ΔF/Fm′大幅度下降,且黑贝二号Fv/Fm的半衰时间T50和ΔF/Fm′的半衰温度t50分别大于黑贝一号.较高的热胁迫剂量(48℃处理5min或44℃处理20～30min)下,快速荧光诱导动力学曲线呈现OKJIP型,在700μs处出现与放氧复合体失活有关的K相.黑贝一号在44℃下处理20min才有K相出现,黑贝二号则晚10min出现.与35℃相比,在48℃,特别是在52℃的较高剂量热胁迫下,Strasser能量流动模型参数中的DIo/RC有大幅度地增加,体现了热耗散对PSⅡ的较强保护能力.随着热胁迫温度的升高和热胁迫时间的延长,两品种的无活性中心Fvi/Fv显著增加.
- 王梅高志奎黄瑞虹王惠英张文丽高荣孚
- 关键词：热胁迫叶绿素荧光参数茄子
- 光强阶跃下番茄叶片光合系统的响应动态被引量：3
- 2011年
- 在蓝光LED照射光强阶跃与反阶跃下,采用CIRAS-2光合测试系统和QE65000光纤光谱仪,同步测试分析了番茄叶片光合系统的CO2吸收速率Pn、胞间CO2浓度Ci、气孔导度Gs、叶绿素荧光F680参数的动态响应。光强发生阶跃升高时,各阶跃阶点或起点下番茄叶片Pn动态进程均呈现从原稳态到终稳态趋饱和增加趋势,Ci均与Pn呈镜像对称的变化趋势,Gs均呈现轻微的先下降后回升的变化趋势,F680均呈现轻微起伏式骤然升高趋势;而光强发生反阶跃下降时,各反阶跃落点或起点下番茄叶片Pn的动态进程均与光强阶跃升高时相反。在200μmol·m-2·s-1的相同阶跃量下,随着阶跃起点的增加,Pn从原稳态至终稳态的增幅逐渐减小。综合分析表明,在光强阶跃升高后,通过对叶绿素荧光F680动态变化计算的非饱和激发光下的实际光化学效率Y(II)′随着光强阶跃量的增加呈现趋饱和增加趋势,这表明与光能电子传递速率有关的光强水平阶跃升高会给光合碳吸收提供更多的能量驱动力,从而表现出Pn从原稳态到终稳态的趋饱和增加;而在光强阶跃升高后Gs均维持在较高水平,虽在很短时间内有小幅下降波动,但是对CO2进入胞间以及Pn的动态进程无显著影响;可是在光强阶跃升高后Ci下降幅度较大,与光合暗反应对胞间CO2的快速吸收消耗有关,会对Pn的动态进程有一定程度影响。
- 边江高志奎
- 关键词：番茄叶绿素荧光
- CO_2阶跃变化对茄子动态光合特征参数的影响被引量：1
- 2011年
- 针对CO2阶跃变化下茄子光合的振荡动态现象,采用CO2阶跃起点(Ca1)和阶点(Ca2)处理,以及不同光照水平(PAR)下的CO2阶跃处理,结合光合系统反馈控制动态生化模型中传递函数的振荡单元,分析了茄子动态光合的振荡特征参数。通过稳态光合参数,将茄子光合速率(Pn)转化为羧化速率(Vc)的动态进程,发现在较低的CO2阶跃起点(Ca1≤180μmol/L)下,光合系统的时间常数T较大,光合系统的阻尼系数ζ、无阻尼自然振荡频率ωn和阻尼振荡频率ωd则较小,因而Pn和Vc振荡剧烈;较高的CO2阶跃阶点(Ca2≥900μmol/L)下,ζ急剧减小,Pn和Vc振荡愈加剧烈;光强PAR增至900μmol.quata/m2.s以上时,ζ急剧减小,Pn和Vc振荡也愈加剧烈。综合分析可见,发生光合振荡的条件是较低的ζ和较大的T;相反,不发生光合振荡的条件是较高的ζ和较小的T;但是,发生光合振荡的临界条件需要在中高的ζ下配合较大(甚至更大)的T。本试验中,能够引起茄子光合振荡的CO2阶跃起点、阶点和光强临界量分别选定为300μmol/L、900μmol/L、500μmol.quata/m2.s。据此计算的CO2阶跃扰动强度Dc与茄子光合振荡系统的阻尼系数ζ之间呈指数极显著负相关关系(r=-0.858**)。
- 薛占军高志奎王梅吕桂云杜爽高荣孚
- 关键词：阻尼系数振荡频率时间常数
