O3 is not only greenhouse gas but also a primary gaseous contaminant in the atmosphere.It has long-lasting effects on crop growth,yield and quality,and brings a series of ecological and environmental problems.A free-a...O3 is not only greenhouse gas but also a primary gaseous contaminant in the atmosphere.It has long-lasting effects on crop growth,yield and quality,and brings a series of ecological and environmental problems.A free-air controlled enrichment（FACE） system was applied to study the effect of elevated ozone concentration on activities of key enzymes of starch synthesis of Yangmai 16 in 2009-2010.The main-plot treatment had two levels of O 3 ：ambient level（A-O 3） and 50% higher than ambient level（E-O 3）.The main results were that accumulation rate of amylose,amylopectin and starch were represented in a single peak curve,and their content and accumulation amount rose gradually.The O 3 elevation decreased the accumulation rate of amylose,amylopectin and starch amylase,reduced the accumulation amount of amylopectin and starch,and decreased the content of amylopectin and starch,but increased the content of amylose.With the increase of O 3 concentration,the enzyme activity of grain granule-bound starch synthase（GBSS）,soluble starch synthase（SSS） and starch branching enzyme（SBE） decreased after anthesis.The activities of GBSS and SSS had highly significant correlations with amylose,amylopectin and starch accumulation rate,and the activity of SBE had significant correlations with these items.So the O 3 elevation decreased the activity of key enzymes of starch synthesis,which led to the variation of starch synthesis.展开更多
在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,...在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:净光合速率(Pn)逐渐下降,在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%.②荧光动力学参数Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qp(光化学淬灭系数)、Φexc(PSⅡ有效光化学量子产量)、ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学淬灭系数)逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分(%D)升高、用于PSⅡ光化学反应的部分(%P)降低,而不属于前两者的其它消耗部分(%X)变化不明显.在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16的ΦPSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b)比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg2+、Ca2+的ATPase(ATP酶)活性和ATP含量均增加.上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16.结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATPase活性等进行防御和损伤修复.随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性.展开更多
运用开放式臭氧浓度升高系统(O3-FACE:Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻...运用开放式臭氧浓度升高系统(O3-FACE:Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11:00—15:00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。展开更多
研究表明不断升高的地表臭氧浓度使作物生长受抑、产量下降,但对作物品质的影响则不太清楚,特别是食味品质。本文于2009年和2010年在江苏省江都市小纪镇依托自由空气中臭氧浓度增高(free air ozoneconcentration enrichment,O3-FACE)技...研究表明不断升高的地表臭氧浓度使作物生长受抑、产量下降,但对作物品质的影响则不太清楚,特别是食味品质。本文于2009年和2010年在江苏省江都市小纪镇依托自由空气中臭氧浓度增高(free air ozoneconcentration enrichment,O3-FACE)技术平台,以本地主栽水稻品种"武运粳21"为供试材料,设置大气背景臭氧浓度和高臭氧浓度(比大气背景臭氧浓度高50%)2个水平,研究了地表臭氧浓度升高对粳稻物性和食味品质的影响。物性分析仪测定结果表明,高浓度臭氧使熟米硬度平均增加13.6%,达显著水平。食味计测定结果显示,高浓度臭氧使稻米香气、光泽、味道、口感和综合值分别下降0.8%(P>0.1)、6.2%(P<0.1)、2.6%(P<0.1)、5.1%(P<0.05)、4.3%(P<0.05),使完整性增加2.0%(P<0.05)。不同年度间稻米物性和食味品质的差异较大,但年度与臭氧间的交互作用未达显著水平。以上结果表明,未来高浓度臭氧环境下生长的稻米蒸煮后将呈变硬趋势,食味品质总体变劣。展开更多
利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高(Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的水稻品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片乙醇酸氧化酶(GO)、多酚氧化酶(PPO)和抗坏血酸氧化酶...利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高(Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的水稻品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片乙醇酸氧化酶(GO)、多酚氧化酶(PPO)和抗坏血酸氧化酶(AAO)3种呼吸作用相关酶的影响,初步探讨了高臭氧浓度条件下水稻不同基因型对臭氧胁迫响应机制的差异性。结果表明:臭氧处理67天,促进了GO、PPO和AAO的活性,武运粳21升高的幅度(24.6%、9.25%和67.8%)大于两优培九的升高幅度(11.18%、7.26%和36.85%);在处理79天,臭氧胁迫抑制了水稻叶片GO、PPO和AAO的活性,品种间比较,武运粳21的3种酶降低的幅度(21.18%、6.14%和31.87%)小于两优培九(42.7%、33.93%和51.1%)。结果说明,武运粳21在通过提高3种酶的活力而进行较强的呼吸作用,起到耗散过剩光能并保护光合器官的作用,从而缓解臭氧对光合器官的损害缓解臭氧对水稻叶片造成的伤害,因此武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。展开更多
近地层臭氧(O3)浓度升高使作物生长发育受到抑制进而使产量下降,但O3胁迫条件下作物抗倒性状的变化及其可能原因均不清楚。FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)试验在很少扰动的自然农田实施,其特有的空间优势为研究这一问题...近地层臭氧(O3)浓度升高使作物生长发育受到抑制进而使产量下降,但O3胁迫条件下作物抗倒性状的变化及其可能原因均不清楚。FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)试验在很少扰动的自然农田实施,其特有的空间优势为研究这一问题提供了最好的机会。依托全球唯一的稻田臭氧FACE技术平台,以杂交稻两优培九为供试材料,设置大气背景O3浓度和高O3浓度两个水平首次对这一问题进行了实验研究。结果表明:高O3浓度使水稻抽穗期单茎(去除叶鞘)倒5、倒4和倒3节间的平均倒伏指数分别增加25%、16%和14%,使抽穗后35 d对应节间倒伏指数分别增加13%、12%和2%,除抽穗后35 d倒3节间外均达显著或极显著水平;高浓度O3使水稻抽穗期和抽穗后35 d植株倒5、倒4和倒3节间的抗折力和弯曲力矩均下降,前者降幅明显大于后者;高O3浓度对抽穗期和抽穗后35 d倒5、倒4、倒3和倒2和倒1节间的长度和粗度影响较小,但使各节间单位长度鲜重和干重一致下降,以单位长度干重降幅更大;高O3浓度使结实期倒5、倒4、倒3、倒2和倒1节间可溶性糖和淀粉含有率均下降,抽穗后35 d降幅大于抽穗期。以上数据表明,未来高浓度臭氧环境条件下两优培九结实期的倒伏风险明显增加,这主要与基部节间抗折能力明显削弱有关,而后者可能又与节间充实程度下降有关。展开更多
FACE(free air gas concentration enrichment)研究使用标准的作物管理技术,在完全开放的大田条件下运行,代表了目前人类对未来大气环境的最好模拟。利用独特的大型稻田FACE平台,以典型的常规水稻品种武粳15(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为供...FACE(free air gas concentration enrichment)研究使用标准的作物管理技术,在完全开放的大田条件下运行,代表了目前人类对未来大气环境的最好模拟。利用独特的大型稻田FACE平台,以典型的常规水稻品种武粳15(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为供试材料,研究近地层臭氧(O3)浓度升高(比大气背景臭氧浓度平均增高26%)对常规水稻颖花形成的影响。结果表明:(1)高浓度O3对供试品种全穗以及一、二次枝梗颖化分化数均无显著影响;(2)高浓度O3使供试品种全穗和二次枝梗颖花退化数和退化率均显著增加,颖花退化增多是由于现存一次枝梗上二次枝梗大量退化而引起的二次颖花退化所造成;(3)颖花退化数在颖花分化数中所占比例很低,故高浓度O3对两供试品种全穗和一、二次枝梗颖花现存数以及稻穗构成均无显著影响。结合前报可知,选用常规水稻品种以及增施保花肥可能是未来近地层高浓度O3环境下稻作生产重要的适应措施。展开更多
基金supported by the Innovation Program of Chinese Academy of Sciences(KZCX2-EW-414)the International S&T Cooperation Program of China(2009DFA31110)the Qing Lan Project Knowledge,Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions,China and the Global Environment Research Fund,Ministry of the Environment,Japan(C-062)
文摘O3 is not only greenhouse gas but also a primary gaseous contaminant in the atmosphere.It has long-lasting effects on crop growth,yield and quality,and brings a series of ecological and environmental problems.A free-air controlled enrichment（FACE） system was applied to study the effect of elevated ozone concentration on activities of key enzymes of starch synthesis of Yangmai 16 in 2009-2010.The main-plot treatment had two levels of O 3 ：ambient level（A-O 3） and 50% higher than ambient level（E-O 3）.The main results were that accumulation rate of amylose,amylopectin and starch were represented in a single peak curve,and their content and accumulation amount rose gradually.The O 3 elevation decreased the accumulation rate of amylose,amylopectin and starch amylase,reduced the accumulation amount of amylopectin and starch,and decreased the content of amylopectin and starch,but increased the content of amylose.With the increase of O 3 concentration,the enzyme activity of grain granule-bound starch synthase（GBSS）,soluble starch synthase（SSS） and starch branching enzyme（SBE） decreased after anthesis.The activities of GBSS and SSS had highly significant correlations with amylose,amylopectin and starch accumulation rate,and the activity of SBE had significant correlations with these items.So the O 3 elevation decreased the activity of key enzymes of starch synthesis,which led to the variation of starch synthesis.
文摘在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:净光合速率(Pn)逐渐下降,在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%.②荧光动力学参数Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qp(光化学淬灭系数)、Φexc(PSⅡ有效光化学量子产量)、ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学淬灭系数)逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分(%D)升高、用于PSⅡ光化学反应的部分(%P)降低,而不属于前两者的其它消耗部分(%X)变化不明显.在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16的ΦPSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b)比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg2+、Ca2+的ATPase(ATP酶)活性和ATP含量均增加.上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16.结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATPase活性等进行防御和损伤修复.随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性.
文摘运用开放式臭氧浓度升高系统(O3-FACE:Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11:00—15:00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。
文摘研究表明不断升高的地表臭氧浓度使作物生长受抑、产量下降,但对作物品质的影响则不太清楚,特别是食味品质。本文于2009年和2010年在江苏省江都市小纪镇依托自由空气中臭氧浓度增高(free air ozoneconcentration enrichment,O3-FACE)技术平台,以本地主栽水稻品种"武运粳21"为供试材料,设置大气背景臭氧浓度和高臭氧浓度(比大气背景臭氧浓度高50%)2个水平,研究了地表臭氧浓度升高对粳稻物性和食味品质的影响。物性分析仪测定结果表明,高浓度臭氧使熟米硬度平均增加13.6%,达显著水平。食味计测定结果显示,高浓度臭氧使稻米香气、光泽、味道、口感和综合值分别下降0.8%(P>0.1)、6.2%(P<0.1)、2.6%(P<0.1)、5.1%(P<0.05)、4.3%(P<0.05),使完整性增加2.0%(P<0.05)。不同年度间稻米物性和食味品质的差异较大,但年度与臭氧间的交互作用未达显著水平。以上结果表明,未来高浓度臭氧环境下生长的稻米蒸煮后将呈变硬趋势,食味品质总体变劣。
文摘利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高(Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的水稻品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片乙醇酸氧化酶(GO)、多酚氧化酶(PPO)和抗坏血酸氧化酶(AAO)3种呼吸作用相关酶的影响,初步探讨了高臭氧浓度条件下水稻不同基因型对臭氧胁迫响应机制的差异性。结果表明:臭氧处理67天,促进了GO、PPO和AAO的活性,武运粳21升高的幅度(24.6%、9.25%和67.8%)大于两优培九的升高幅度(11.18%、7.26%和36.85%);在处理79天,臭氧胁迫抑制了水稻叶片GO、PPO和AAO的活性,品种间比较,武运粳21的3种酶降低的幅度(21.18%、6.14%和31.87%)小于两优培九(42.7%、33.93%和51.1%)。结果说明,武运粳21在通过提高3种酶的活力而进行较强的呼吸作用,起到耗散过剩光能并保护光合器官的作用,从而缓解臭氧对光合器官的损害缓解臭氧对水稻叶片造成的伤害,因此武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。
文摘近地层臭氧(O3)浓度升高使作物生长发育受到抑制进而使产量下降,但O3胁迫条件下作物抗倒性状的变化及其可能原因均不清楚。FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)试验在很少扰动的自然农田实施,其特有的空间优势为研究这一问题提供了最好的机会。依托全球唯一的稻田臭氧FACE技术平台,以杂交稻两优培九为供试材料,设置大气背景O3浓度和高O3浓度两个水平首次对这一问题进行了实验研究。结果表明:高O3浓度使水稻抽穗期单茎(去除叶鞘)倒5、倒4和倒3节间的平均倒伏指数分别增加25%、16%和14%,使抽穗后35 d对应节间倒伏指数分别增加13%、12%和2%,除抽穗后35 d倒3节间外均达显著或极显著水平;高浓度O3使水稻抽穗期和抽穗后35 d植株倒5、倒4和倒3节间的抗折力和弯曲力矩均下降,前者降幅明显大于后者;高O3浓度对抽穗期和抽穗后35 d倒5、倒4、倒3和倒2和倒1节间的长度和粗度影响较小,但使各节间单位长度鲜重和干重一致下降,以单位长度干重降幅更大;高O3浓度使结实期倒5、倒4、倒3、倒2和倒1节间可溶性糖和淀粉含有率均下降,抽穗后35 d降幅大于抽穗期。以上数据表明,未来高浓度臭氧环境条件下两优培九结实期的倒伏风险明显增加,这主要与基部节间抗折能力明显削弱有关,而后者可能又与节间充实程度下降有关。
文摘FACE(free air gas concentration enrichment)研究使用标准的作物管理技术,在完全开放的大田条件下运行,代表了目前人类对未来大气环境的最好模拟。利用独特的大型稻田FACE平台,以典型的常规水稻品种武粳15(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为供试材料,研究近地层臭氧(O3)浓度升高(比大气背景臭氧浓度平均增高26%)对常规水稻颖花形成的影响。结果表明:(1)高浓度O3对供试品种全穗以及一、二次枝梗颖化分化数均无显著影响;(2)高浓度O3使供试品种全穗和二次枝梗颖花退化数和退化率均显著增加,颖花退化增多是由于现存一次枝梗上二次枝梗大量退化而引起的二次颖花退化所造成;(3)颖花退化数在颖花分化数中所占比例很低,故高浓度O3对两供试品种全穗和一、二次枝梗颖花现存数以及稻穗构成均无显著影响。结合前报可知,选用常规水稻品种以及增施保花肥可能是未来近地层高浓度O3环境下稻作生产重要的适应措施。
