光谱对水稻灌浆期剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响

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李江鹏¹, 刘海俊², 黄志午¹, 刘晓英¹, 尤杰¹, 徐志刚^,¹

1 南京农业大学农学院,南京 210095

2 长沙市望城区农技服务中心,长沙 410200

Effects of Spectral Distribution on Photosynthetic and Chlorophyll Fluorescence Characteristics of Flag Leaves at Grain Filling Stage in Rice

LI JiangPeng¹, LIU HaiJun², HUANG ZhiWu¹, LIU XiaoYing¹, YOU Jie¹, XU ZhiGang^,¹

1 College of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095

2 Wangcheng Agricultural Technology Service Center, Changsha 410200

通讯作者: 徐志刚，E-mail：xuzhigang@njau.edu.cn

收稿日期:2019-01-25接受日期:2019-07-3网络出版日期:2019-08-16

基金资助:

国家自然科学基金.11674174
“十三五”国家重点研发计划.2017YFB0403903

Received:2019-01-25Accepted:2019-07-3Online:2019-08-16
作者简介 About authors
李江鹏,E-mail：953855702@qq.com。

摘要
【目的】探讨光谱对水稻剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响。【方法】以华粳5号为材料,采用660 nm（R660）和630 nm（R630）的红光及460 nm（B460）和440 nm（B440）的蓝光分别与专用植物灯（W）组成不同光谱,设R660+W、R630+W、B460+W及B440+W 4种光谱处理,于水稻灌浆期测定剑叶光合特性及叶绿素荧光特性。【结果】蓝光能提高水稻剑叶的最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递速率（ETR）、非光化学猝灭系数（NPQ）和光化学猝灭系数（qP）;灌浆后期,B460+W处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,R660+W处理的单位面积穗数最多,B460+W处理的千粒重和结实率高于其他处理。光响应曲线拟合表明,B460+W处理能提高水稻剑叶的最大净光合速率（Pn_max）、光响应曲线初始斜率（α）、暗呼吸量子效率、补偿点量子效率、捕光色素分子的本征光能吸收截面（σ_ik）和捕光色素分子数（N_o）。【结论】B460+W处理能改善水稻剑叶光系统Ⅱ的性能,使其在灌浆后期维持一个较高的水平,进而促进干物质积累,最终提高千粒重和结实率,即在白光背景中添加460 nm蓝光是人工环境水稻栽培灌浆期的适宜光谱。
关键词： 光谱;光响应拟合;水稻;千粒重;荧光参数;光系统Ⅱ

Abstract

【Objectives】 The study was aimed to explore the effects of different spectra on the photosynthetic and chlorophyll fluorescence characteristics of flag leaves in rice at grain filling stage. 【Method】 The rice (Oryza sativa L. cv. Huageng 5) was planted under four different light conditions, including red light of 660 nm (R660) and 630 nm (R630), blue light of 460 nm (B460) and 440 nm (B440) combined with a special plant lamp (W), and the photosynthetic and chlorophyll fluorescence characteristics of rice leaves were determined at grain filling stage. 【Result】 Compared with red light (R660+W and R630+W), blue light (B460+W and B440+W) could increase the maximum photochemistry efficiency (F_v/F_m), actual photochemical efficiency (ΦPSⅡ), electron transfer efficiency (ETR), non-photochemistry quenching (NPQ) and photochemical quenching (qP). The net photosynthetic rate in the late stage of grain filling under B460+W was higher than that under red light. Compared to those of other treatments, the panicles per unit area under R660+W were the greatest, but the 1000-grain weight and seed setting rate were both higher under B460+W. In addition, B460+W also increased the maximum net photosynthetic rate (Pn_max), initial slope of light response curve (α), quantum efficiency of dark respiration, compensation point quantum efficiency, eigen-absorption cross-section of photosynthetic pigment molecule (σ_ik) and number of light-harvesting pigment molecule (N_o). 【Conclusion】 The stable in photosynthetic rate of flag leaves under the addition of 460 nm blue light conditions was mainly attributed to increase ФPSII, contributing to accumulate dry matter, finally improved the 1000-grain weight and seed setting rate of rice.

Keywords：spectral distribution;fitting of light response curve;rice 1000-grain weight;fluorescence parameter;photosystems II

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本文引用格式
李江鹏, 刘海俊, 黄志午, 刘晓英, 尤杰, 徐志刚. 光谱对水稻灌浆期剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(16): 2768-2775 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.16.003
LI JiangPeng, LIU HaiJun, HUANG ZhiWu, LIU XiaoYing, YOU Jie, XU ZhiGang. Effects of Spectral Distribution on Photosynthetic and Chlorophyll Fluorescence Characteristics of Flag Leaves at Grain Filling Stage in Rice[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2019, 52(16): 2768-2775 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.16.003

0 引言

【研究意义】水稻（Oryza sativa L.）是我国主要的粮食作物,占粮食总产的33.8%,其产量高低决定着中国的粮食安全^[1]。自然环境制约水稻的育种进程和基础研究工作^[2],而人工气候室的可控环境有利于突破自然条件制约,是实现水稻全年种植的有效策略^[3]。人工气候室需要合理的光环境管理,其中光谱管理是关键。水稻灌浆期剑叶的光合和光化学转换能力决定水稻产量的形成,因此探究光谱对水稻灌浆期剑叶光合和叶绿素荧光特性的影响,对制定人工气候室水稻栽培的光环境管理策略具有重要的参考价值。【前人研究进展】高压钠灯是人工气候室的常用光源,其热辐射大,导致冠层高温及温度调控失效,不能近距离照射作物^[4]。高压钠灯的光谱分布与植物光合作用的有效光谱不吻合,无法满足植物不同生育进程的需求。不适光谱导致水稻处于亚健康状态甚至遭受光逆境,抑制水稻生长发育、育种进程和基础研究。此外,当利用人工气候室实施其他目标逆境（如温度或水分等逆境）的栽培生理试验时,不适光谱会造成逆境叠加,影响设定目标逆境试验的准确性。前人关于蓝紫光谱（400—510 nm）和红橙光谱（610—720 nm）对植物光合和叶绿素荧光影响的结果很多不尽相同。有研究表明,红光处理下番茄^[5]、莴苣^[6]的净光合速率较高,但也有研究指出蓝光可提高玉米^[7]、烟草^[8]、水稻^[9]和花生^[10]的净光合速率。LOBIUC等^[11]发现,LED光谱处理下植物的最大荧光显著低于白光处理,其中红光处理的差异最大。HOGEWONING等^[12]研究发现与白光相比,长期照射单色光叶片PSⅡ的活性下降。KANERVO等^[13]研究发现,紫外光和蓝光处理下叶片psbD-psbC转录水平上调,光谱影响光系统Ⅱ转录和翻译的表达量。郑洁^[14]的研究指出,白光和蓝光有利于D1蛋白和PSⅡ受抑制后的恢复。马旭等^[15]研究发现,红蓝光比8﹕1有利于水稻幼苗干物质的积累。许仁良等^[16]研究指出LED光源在水稻工厂化育秧中是可行的,最佳红蓝比为3﹕2。【本研究切入点】目前有关不同光谱对水稻影响的研究多集中在苗期,主要为水稻工厂化育秧人工光源选择提供依据,而光谱分布对灌浆期水稻剑叶光合及叶绿素荧光的影响鲜见报道,有待研究。【拟解决的关键问题】本研究以光敏感性品种华粳5号为材料,在人工气候室中设置不同光谱处理的水稻桶栽试验,研究光谱分布对水稻剑叶光合响应及叶绿素荧光的影响,以期为选择适宜可控环境中水稻灌浆期栽培的光谱管理提供支持,为水稻逆境生理生态研究、种质资源保存和加快育种进程服务。

1 材料与方法

1.1 试验与环境管理

试验于2017年5月至2017年11月在南京农业大学农学院植物光生物学实验室进行,以光敏感性品种华粳5号为试验材料,5月底育秧,适龄插秧,采用桶栽,试验桶规格为高30 cm,直径32 cm。每桶装土20 kg（基肥为尿素3 g,磷酸二氢钾1.5 g）,每桶栽8穴,每穴2株,待缓秧后间苗,每桶留4穴,（分蘖肥和穗肥均为尿素0.6 g,磷酸二氢钾0.3 g,氯化钾0.45 g）。常规管理水分,空调与换气扇协同调控环境温度,日温（34±2）℃,夜温（28±2）℃。空气湿度为（70±10）%。插秧第二天开始光谱处理,每个处理设置15桶。

专用植物灯（W）提供统一的背景光,在此基础上分别添加不同波长（660、630、460和440 nm）的LED光源（南京植生谱光电科技有限公司,ZSP-ZW 1000P120）,组成R660+W、R630+W、B460+W及B440+W 4种光谱处理（分别以R660、R630、B460、B440代表各光谱）,光谱吸收波长范围为380—780 nm,光谱分布如图1所示。试验光周期为12 h（8：00—20：00）,光合光量子通量密度通过调节灯与冠层的高度来控制,营养生长期每2 d调节一次,生殖生长期光密度保持不变。营养生长期水稻冠层光密度为（500±50）μmol·m^-2·s^-1,生殖生长期为（650±50）μmol·m^-2·s^-1。

图1

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图1光处理的光谱分布

Fig. 1Spectral distribution of light treatments

1.2 测定指标

利用LI-6400-40XT（USA）荧光叶室在抽穗开花期测定荧光参数。光合特性参数使用LI-6400-40XT（USA）进行测定,测定条件：光合光量子通量密度为650 μmol·m^-2·s^-1,流速为500 μmol·mol^-1,CO₂浓度为（390±10）μmol·mol^-1,叶温为30℃。分别于抽穗开花期、乳熟期和蜡熟期共测定3次,每处理测定15个重复。光响应曲线同样使用LI-6400XT（USA）进行测定,光强梯度为2 000、1 800、1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、75、50、25、0 μmol·m^-2·s^-1,其中CO₂浓度设置为390±10 μmol·mol^-1,每次测定3个重复。收获以后计量每穴有效穗数和每穗粒数,并计算结实率（结实率=饱满粒数/总粒数,%）,用天平称量籽粒的千粒重。通过每穴有效穗数得出每桶的有效穗数,而桶的单位面积为0.08m²,进而换算成每平米穗数。

依据叶子飘等^[17,18]直角双曲线修正模型拟合水稻剑叶的光响应曲线并计算相关参数,模型为：

${{\text{P}}_{\text{n}}}\left( \text{I} \right)\text{= }\!\!\alpha\!\!\text{ }\frac{\text{1- }\!\!\beta\!\!\text{ }\!\!\gamma\!\!\text{ }}{\text{1+ }\!\!\gamma\!\!\text{ I}}\text{-}{{\text{R}}_{\text{d}}}$

式中,α为光响应曲线的初始斜率,β为光抑制项,γ为光饱和项,β和γ的单位为(m²·s)/天线色素分子,I为光合有效辐射,R_d为暗呼吸速率,且均大于零。依据YE等^[19,20]的光合电流对光响应的机理模型估算捕光色素分子数（N_o）和捕光色素分子的本征光能吸收截面（σ_ik）,公式如下：

No=单位面积叶绿素含量（g·m^-2）×叶室面积（m²）×N_A/900;

$\sigma_{ik}=\frac{Sa_{p}}{\alpha\beta ' \varphi N_{o}}$。

式中,N_A为阿伏伽德罗常数（6.02×10²³）,叶绿素a的相对分子质量为900,φ一般取值为0.9-0.95,α′一般取值为0.5,β′的一般取值为0.84。

1.3 数据整理与分析

利用Microsoft Excel 2010整理数据;采用SPSS 20的Duncan’s进行差异显著性分析,显著水平P=0.05;运用Origin 2017进行图形绘制。

2 结果

2.1 光谱分布对产量与产量构成要素的影响

由表1可知,不同光谱处理显著改变水稻产量与产量构成要素,产量排序为R660>B440>B460>R630。B460处理的千粒重显著高于R630和B440处理,结实率显著高于R660和B440处理,表明B460有利于提高千粒重和结实率,适宜于水稻灌浆期。R660处理的单位面积穗数显著高于R630和B460处理,且大于B440处理,这是R660处理产量高的主要原因。各处理间的穗粒数没有显著性差异。

Table 1
表1
表1光谱分布对产量与产量构成要素的影响
Table 1Effects of spectral distribution on yield and its components

处理 Treatment	穗数 Spike number (m^-2)	穗粒数 Grain number per spike	千粒重 1000-grain weight (g)	结实率 Seed setting rate (%)	产量 Yield (kg·m^-2)
R660	129.38±9.31a	42.6±2.58a	28.6±0.10a	90.23±0.22c	0.142
R630	106.99±4.98b	36.8±3.02a	28.0±0.20b	93.68±0.29a	0.103
B460	104.50±3.05b	41.3±2.58a	28.9±0.12a	94.57±0.33a	0.118
B440	114.45±7.25ab	41.8±2.94a	27.9±0.12b	92.79±0.34b	0.124

Different letters in the same column are significantly different at 0.05 level
不同小写字母表示同一列间差异达5%显著水平

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2.2 光谱分布对剑叶光合响应的影响

光谱变化显著影响灌浆期水稻剑叶的光合响应（图2）,当光密度（Par）∈(0,200) μmol·m^-2·s^-1时,Pn随光密度线性增大（R²≥0.99）,B460处理剑叶的光响应曲线初始斜率最大,α为5.81×10^-2（表2）,表明B460处理剑叶的光系统启动较快,感光后迅速进行光合作用。B460处理的最大净光合速率（Pn_max）大于其他处理,表明B460处理提高了剑叶的光合潜力,有利于千粒重和结实率的提高（表1）。各处理光补偿点排序为B440>R630>B460>R660,表明水稻对光能的高效吸收发生在660 nm和460 nm 2个光谱区域,在这2个光谱区,水稻剑叶可以利用较小的光密度实现光合和呼吸的动态平衡;剑叶的暗呼吸速率在蓝光处理下高于红光处理,其中B460处理的暗呼吸速率最高,在高暗呼吸作用下仍然拥有较低的补偿点,进一步证实B460处理有利于提高水稻剑叶的光合效率,从而促进干物质的产生与积累,为千粒重和结实率的增加提供了物质保障。

图2

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图2不同光谱分布下水稻的光响应曲线

Fig. 2Light response curve of photosynthesis for rice with different spectral distribution

Table 2
表2
表2光响应曲线拟合光合参数
Table 2Related photosynthesis parameters of light response curve

光合参数 Photosynthesis parameter	处理 Treatment
光合参数 Photosynthesis parameter	R660	R630	B460	B440
光响应曲线初始斜率 Initial slope of light response curve, α, mol·mol^-1 (×10^-2)	4.73	4.14	5.81	3.03
光抑制项 Photo-inhibition term, β, (m²·s)/天线色素分子^-1 (×10^-5)	5.75	5.23	6.65	13.5
光饱和项 Photo-saturation term, γ, (m²·s)/天线色素分子^-1 (×10^-3)	1.90	1.70	1.50	0.90
暗呼吸的量子效率 Quantum efficiency of dark respiration (×10^-2)	5.03	4.44	6.16	3.22
补偿点的量子效率 Compensation point quantum efficiency (×10^-2)	4.45	3.86	5.48	2.85
捕光色素分子的本征光能吸收截面 Eigen-absorption cross-section of photosynthetic pigment molecule, σ_ik, m² (×10^-20)	4.25	3.49	4.86	3.46
捕光色素分子数 Number of light-harvesting pigment molecule (N_o) (×10¹⁴)	5.89	6.28	6.33	4.63

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表2表明,补偿点量子效率与捕光色素分子的本征光能吸收截面积（σ_ik）的大小排序均为B460>R660>R630>B440,高补偿点量子效率体现出高的能量转化能力,即光能转化为净能量的能力;本征光能吸收截面则反映剑叶对电子的吸收能力,面积越大则吸收能力越强,这2个指标共同表明B460处理提高了剑叶的光合潜力,为籽粒灌浆奠定了基础。同时B460处理剑叶的补光色素分子数（N_O）也最多,进一步证实B460对剑叶的积极影响,说明B460处理是水稻灌浆期适宜的补充光谱。蓝光处理水稻的光抑制项（β）要大于红光处理,考虑到人工气候室所提供的光密度低于光抑制的光密度,因此不做讨论。B460处理下光饱和项（γ）最低,与其他处理相比不易达到光饱和,这也说明B460提高了剑叶的光合潜力。

2.3 光谱分布对叶绿素荧光的影响

不同光谱处理剑叶的光下最大光化学效率（F_v'/F_m'）没有显著性,表明不同光谱处理剑叶的原初光能捕获效率相近。蓝光处理剑叶的最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（qp）和非光化学淬灭系数（NPQ）都高于红光处理,其中B460处理的F_v/F_m和NPQ最高,B440处理的ΦPSⅡ、ETR和qp最高（表3）,表明蓝光改善了剑叶PSⅡ的性能,使剑叶尽可能利用光能同时避免过剩光能对PSⅡ造成损伤。红光处理剑叶的1-qp高于蓝光处理。

Table 3
表3
表3光谱分布对叶绿素荧光参数的影响
Table 3Effects of spectral distribution on chlorophyll fluorescence parameters

指标Index	R660	R630	B460	B440
最大光化学效率F_v/F_m	0.811±0.002b	0.814±0.001ab	0.819±0.002a	0.818±0.002aa
光下最大光化学效率F_v'/F_m'	0.591±0.025aa	0.608±0.018a	0.555±0.005a	0.591±0.010a
实际光化学效率ΦPSⅡⅡ	0.436±0.023ab	0.406±0.010b	0.434±0.003ab	0.469±0.009a
电子传递速率ETR	124.17±6.66abab	115.18±2.95b	123.41±0.89ab	133.17±2.72a
非光化学淬灭NPQ	0.805±0.117bb	1.030±0.150ab	1.238±0.056a	1.008±0.049ab
1-qP	0.263±0.014bb	0.328±0.031a	0.217±0.008bc	0.208±0.006c
光化学淬灭系数qP	0.737±0.014bb	0.672±0.031c	0.783±0.008abb	0.792±0.006a

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2.4 光谱分布对水稻剑叶净光合速率的影响

图3所示,水稻剑叶的净光合速率随着生育进程逐渐下降。抽穗期和乳熟期各处理剑叶的净光合速率差异不显著,蜡熟期蓝光处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,其中B460处理最高,分别比R660和R630处理高58.6%和37.8%,表明蓝光有利于剑叶净光合速率的保持,在灌浆后期持续产生碳水化合物满足籽粒灌浆。

图3

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图3光谱分布对水稻剑叶净光合速率的影响

以上显著性差异为同一时期
Fig. 3Effect of spectral distribution on net photosynthetic rate of rice flag leaves

The above significant differences are in the same period

3 讨论

灌浆期是水稻产量形成的关键时期,灌浆期剑叶的光合能力对千粒重的形成和结实率的提高至关重要^[21]。本研究表明灌浆后期蓝光处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,已有研究证实,长时间照射蓝光可以提高油麦菜和黄瓜叶片的净光合速率^[22,23]。这与我们的研究结果相一致。

通过叶绿素荧光参数与光响应曲线拟合的光合参数对灌浆期剑叶光合能力进行评估。PSⅡ有决定光能利用率和维持光合作用的重要作用^[24]。F_v/F_m高意味PSⅡ中心原初光能的转化能力强,即对光能利用的潜力高;ΦPSⅡ表示光系统对原初光能的实际利用能力;ETR表示电子传递速率^[25,26]。本研究发现蓝光处理剑叶的F_v/F_m、ΦPSⅡ和ETR均要高于红光处理（表 3）,表明蓝光对剑叶PSⅡ光化学反应中心活性发挥了积极的影响,在原初光能的转化上,蓝光不仅呈现出较高的潜力而且展现出较高的能力（表3）,有利于将光能尽可能转化成电能,有利于电子迅速传递,满足光合作用对电子能量的需求,提高光合能力。李雯琳等^[27]也发现蓝光提高了莴苣叶片的F_v/F_m、ΦPSⅡ和ETR,这与我们的研究结果相一致。Q_A是PSⅡ电子传递链重要的组成,1-qp是评估Q_A还原程度的重要指标。本研究发现蓝光处理剑叶的Q_A氧化程度高于红光处理（表 3）,较多的Q_A与电子结合,这与PSⅡ高效运转有关,为蓝光处理剑叶F_v/F_m、ΦPSⅡ和ETR高于红光提供了证据。本研究表明B460处理剑叶的NPQ最高,说明B460处理的剑叶可以及时吸收过剩光能,避免光合器官受损伤,提高PSⅡ利用强光的能力。综上所述,我们的研究发现,蓝光可改善剑叶PSⅡ的性能。

本研究发现,B460处理有利于提高剑叶捕光色素分子的本征光能吸收截面和捕光色素分子数（表2）,本征光能吸收截面大和捕光色素分子数多有利于剑叶吸收光能^[28],进一步印证了B460处理对剑叶光合能力的积极影响。本研究拟合结果表明,B460处理提高了剑叶的暗呼吸速率（图2）,这与邓江明^[29]研究结果一致。暗呼吸速率的加强可促进植物代谢相关酶的活性^[30],已有研究表明蓝光提高了玉米、黄瓜、白菜等光合酶的活性^[31,32,33],此外,前人研究发现蓝光能够缓解蛋白的降解,酶作为一种蛋白物质,蓝光可能使植物保持较高的酶含量^[32,34]。在我们的研究中,B460处理可能通过影响剑叶的暗呼吸速率而影响光合作用相关酶的活性和含量进而影响剑叶光合能力。

值得注意的是同属蓝光的B440处理却没有B460处理表现出色。剑叶光合作用受很多因素共同调控,B440处理虽然对PSⅡ也产生积极影响,但PSⅡ性能好只是光合能力强的必要条件;B440光谱处理下光子能量高于B460,可能超出剑叶光系统接受光子能量的合适范围,对剑叶产生光抑制,张善平等^[7]也有类似的发现;水稻对光谱存在精确响应,这种响应在本试验中被充分体现。

4 结论

专用植物灯（W）基础上添加460 nm的蓝光有利于灌浆期水稻剑叶光系统Ⅱ性能的提高、光合能力的保持,进而提高水稻千粒重和结实率,即蓝光460 nm是可控环境水稻合理的光谱补充。

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就不同光质(蓝光、绿光、黄光、红光及白光) 对番茄幼苗生长和生理特性的影响做了探究。结果表明, 红光处理的幼苗干物质积累多, 叶面积扩展快, 叶绿素含量、光合速率、可溶性糖及总糖含量均最高, 叶绿素a /b比值及总氮含量最低。蓝光处理幼苗的茎粗、叶面积、根系活力、光合速率均显著高于对照(白光) 。壮苗指数以蓝光或红光处理的较好, 说明在苗期照射红光或蓝光可促进番茄幼苗的生长, 有利于培育壮苗。蓝光处理幼苗花期提早, 产量显著提高。

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中国农学通报, 2007,23(1):96-100.

Magsci [本文引用: 1]

通过研究不同光质(白光、红光、黄光和蓝光)对叶用莴苣叶片光合和叶绿素荧光特性的影响，结果表明：不同光质对叶用莴苣叶绿素含量和Chla/Chlb影响差异显著。不同光质对叶片的净光合速率和CO2羧化效率影响很大，净光合速率以红光处理最强，黄光次之；CO2羧化效率以黄光的最大，红光次之。不同光质处理下叶用莴苣叶片的ΦPSII、ETR、qP、NPQ都以黄光处理最大，红光次之，Fv/Fm以红光下最大，黄光次之，蓝光最小。由此表明，黄光最有利于叶用莴苣的生长发育。

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DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.20.005 Magsci [本文引用: 2]

【目的】研究不同光质对玉米叶片光合作用及光系统性能的影响,旨在探讨阴天条件下光质变化对玉米光合作用影响的生理机理。【方法】在大田条件下,以郑单958（ZD958）和先玉335（XY335）为供试材料,设置3种光质处理,分别为红色膜（R）、蓝色膜（B）和绿色膜（G）,以白色纱网模拟阴天作为对照（CK）,试验于2013年4—6月在黄淮海玉米技术创新中心进行。于6片完全展开叶时进行光质处理,10 d以后,利用快速叶绿素荧光和820 nm光吸收技术测定气体交换参数、快速叶绿素荧光动力学曲线及820 nm光吸收量的变化,分析光质对玉米叶片光合作用和光系统性能的作用方式。【结果】阴天和模拟阴天条件下,各波段辐射能所占比例基本与晴天一致,但各波段光的绝对量均显著下降,其中蓝紫光下降最多。3种色膜处理中,蓝膜在蓝紫光和紫外光（300—510 nm）下降最少,且所占比例较自然光显著增加。不同色膜处理后,XY335和ZD958净光合速率（Pn）均显著下降,下降幅度表现为绿膜（G）>红膜（R）>蓝膜（B）,XY335下降幅度为40.13%、32.68%和22.00%,ZD958为46.92%、37.69%、27.46%。与对照相比,各处理的气孔导度（Gs）显著下降,胞间CO2浓度（Ci）却显著上升。这说明,不同光质处理Pn下降是由非气孔因素引起的。除XY335在蓝膜下外,两玉米品种叶片不同色膜处理下捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游的电子受体的概率（Ψo）和以吸收光能为基础的性能指数（PIABS）均显著下降,下降的程度表现为绿膜>红膜>蓝膜,说明除XY335在蓝膜下表现出品种特异性之外,在不同的色膜处理下PSⅡ的性能均受到明显抑制,且不同处理对PSⅡ反应中心电子受体侧之后的电子传递链性能的抑制作用更大。除XY335在蓝膜下外,两品种不同光质处理叶片供体侧性能（Wk）和受体侧性能（Vj）均显著降低,这说明蓝膜对两品种PSⅡ供体侧和受体侧性能影响较小。而绿膜和红膜均显著降低了两品种PSⅡ供体侧和受体侧的性能,且绿膜下供体侧性能降低幅度大于受体侧,而红膜下反之。XY335和ZD958在不同色膜下PSI的最大氧化还原能力（ΔI/Io）和两光系统间的协调性（Φ（PSⅠ/ PSⅡ））均显著下降,表现为红膜>绿膜>蓝膜。【结论】阴雨天气下,可见光波段中蓝紫光的减少使得玉米叶片光系统Ⅰ的性能显著下降,造成两光系统间的协调性下降,从而降低了光合电子传递链的性能,最终导致净光合速率的下降。

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Magsci [本文引用: 1]

在单色LED灯光照条件下，以青花6号花生品种为材料，研究了不同光质对花生幼苗光合色素含量及光合特性的影响.结果表明：与自然光照相比，蓝光(445～470 nm)可显著提高花生幼苗比叶面积、叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率较高，胞间CO2浓度较低，光合效率显著提高；红光(610～660 nm)显著提高了叶片叶绿素含量，降低了比叶面积、叶绿素a/b值和类胡萝卜素含量，光合效率低于自然光照；绿光(515～520 nm)和黄光(590～595 nm)不利于光合色素的积累，显著抑制了花生幼苗叶片的光合作用.

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Magsci [本文引用: 1]

水稻温室立体育秧技术具有节省秧田、减少土地浪费，利于标准化集中育秧等特点，但立体育秧中秧架各层之间光线互相遮挡造成的秧苗采光不足的问题，需要采用补光技术来改善秧架内光照条件以保证秧苗生长。该文基于植物光学理论分析确定水稻秧苗生长所需的红蓝光通量比（简称红蓝光比）范围，运用光照分析理论确定温室内光照度，并采用Ecotect软件进行温室内光环境模拟仿真。在理论分析和仿真结果的基础上研究不同补光条件对水稻秧苗生长质量的影响，采用LED植物补光灯分别对立体秧架上除顶层外的各层秧苗进行补光，设计红蓝光比、光照度及秧层间距3个因素的正交试验，分析不同红蓝光比、光照度和秧层间距对水稻秧苗素质的影响。试验结果表明，红蓝光比10:1、光照度2 500 lx的光处理对水稻苗茎伸长生长促进作用更好；红蓝光比8:1的光处理则对水稻幼苗干物质积累和根系盘结作用更好，而且比红蓝光比10:1和6:1的光处理的壮苗指数要高。分析得出各个因素对水稻秧苗素质影响的主次顺序为：红蓝光比＞光照度＞秧层间距，最佳的补光条件为：红蓝光比8:1，光照度2 500 lx，秧层间距45 cm。该文的研究结果为水稻工厂化立体育秧技术提供了参考。

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超级杂交稻两优培九（培矮64S/9311）是中国超级稻计划完成第一步目标的标志性品种,与其亲本籼稻9311和之前大面积种植的当家杂交籼稻汕优63相比,具有明显的产量超亲优势和竞争优势,近15年来累计种植面积遥居杂交稻首位。两优培九稻谷产量高的生物学基础是源于优良光合特性而获得较高的生物学产量,因此,研究其光合特性及其生理基础,有助于了解高产杂交稻生长优势的光合特征和利用探索性育种技术提高水稻光合性能,为杂交稻超高产育种和栽培提供理论基础和技术途径。多年较系统的研究发现,与9311和汕优63相比,两优培九在正常生长和衰老过程中,光能吸收、传递和转化效率及碳同化等方面均具有优势,Pn较高,光合性能优异。表现在对强光和弱光、UV-B辐射增强的适应性或耐受能力及抗衰老能力更强；具有多种抵御偏低或过高温度的策略,对不良温度的适应性或耐受能力更强；水分亏缺造成的伤害较轻；光合速率随施用氮肥量的增加而提高,低氮或高氮条件下,均具有光合能力的比较优势；光合作用对大气CO2浓度升高、土壤pH、盐胁迫等环境条件的适应能力更强。两优培九优异的光合性能与其光合机构和酶学基础有关,表现为叶绿体类囊体膜基粒数多、片层高而长、垛叠密集；叶绿素含量高,出现衰老特征晚,生育后期叶绿体衰败、叶绿素分解速度较慢；具有更高的Rubisco初始羧化活性、总羧化活性和活化率；C4光合途径酶活性较高,在低光强下仍有较高的碳同化效率,CO2补偿点和光呼吸活性均较低；叶片的SOD、POD等抗氧化酶含量和活性均高,内源O2.-、H2O2含量低,抗膜脂过氧化能力较强。笔者认为,高产杂交稻育种要做到“遗传上有性状杂种优势,形态上有优良光合株型,功能上有优异光合性能”的遗传、形态和功能“三优”相结合；探究两优培九C4特性与高光合性能的联系和研究新的更高产杂交稻的光合特性,有助于加深对高产杂交稻光合生长优势的理解和探索针对性技术促进C4光合功能等,从而进一步提高光合生产以至于稻谷产量。

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以日光为对照，采用红色、黄色、蓝色和绿色4种滤光膜遮光处理温室栽培的黄檗幼苗100 d,测定了不同光环境下幼苗生物量、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶（NR）活性及谷氨酰胺合成酶（GS）活性的变化.结果表明,4种滤光膜处理均抑制黄檗幼苗的生长,黄檗幼苗的全株生物量与日光下的差异均达到显著水平(P＜0.05).4种滤光膜对黄檗幼苗株高、茎径的影响与对全株生物量的影响相似;红膜和黄膜处理对黄檗幼苗根冠比影响不明显,蓝膜和绿膜处理明显抑制地下部分的生长（P＜0.05）;蓝膜、绿膜和红膜遮光的黄檗幼苗叶片叶绿素含量显著高于日光下的黄檗幼苗（P＜0.05）,以蓝膜处理最为突出;红膜处理增加了叶绿素a的比例,而蓝膜处理则使叶绿素a比例减少.经滤光膜遮光处理的黄檗幼苗可溶性蛋白含量均显著高于对照,且叶片NR和GS活性也显著高于日光下对照.

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<div >摘要：以不结球白菜和番茄幼苗为材料，利用LED精量调制光源，设黄光（Y）、绿光（G）、红光（R）、蓝光（B）和红蓝组合光（R∶B=6∶1）5个LED光处理，以日光色镝灯为对照，探讨了不同LED光源对植株内源生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）和玉米素核苷（ZR）含量的影响，以及不同密度红蓝光对番茄激素含量的影响。结果表明：红光LED处理下不结球白菜体内GA3含量最高；红蓝光6∶1 LED处理下不结球白菜ABA，IAA和ZR含量最高。番茄幼苗IAA含量在绿光LED处理下最高，GA3含量在蓝光LED处理下最高，ABA和ZR含量在红蓝光6∶1 LED处理下含量最高。通过研究不同密度红蓝光对番茄生长的影响发现，不同红蓝光密度下，番茄叶片IAA，GA3和ZR含量随着光密度的增加而增加，而ABA含量与光密度的大小成反比。</div><div > </div>

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