我国是稀土大国，资源丰富。早从上个世纪70年代就已开始稀土微肥农用研究，且效果十分显著。开展稀土农用研究，不但具有重大的实用意义，而且有着重要的科学价值。近年来，我国土壤中稀土元素的研究和稀土元素的农用研究十分活跃，也已成为微量元素研究的热点和生长点。很多研究发现适宜浓度的稀土元素处理，例如镧（La）、铈（Ce）、钕（Nd）等，能够有效促进植物光合作用的能量吸收与利用，提高作物产量并改善品质。然而因为光合作用过程本身十分复杂，所以对稀土元素的生物学效应及机制研究仍不完整。此外，我国人口多，农业压力大，土壤受成土母质、气候、施肥不当等不同因素的影响，对作物的正常生长产生了不同胁迫，甚至多种胁迫并存，对农业生产造成了极大影响。在我国北方，30%的农用土壤缺锰（Manganese，Mn）。Mn是植物正常生长所必需的微量元素之一，参与很多生理代谢过程。其中，最重要的作用体现在Mn直接参与光合作用。不少研究表明，缺锰胁迫下，作物的生长和品质被显著抑制，光合活性和类囊体膜结构被破坏。鉴于此，本文选取Ce，围绕光合作用能量传递转换过程，系统研究了添加Ce减轻缺锰胁迫下对玉米幼苗光合作用的抑制及相关机制，为科学、合理地进行稀土农用提供科学依据。论文主要涉及以下内容：（1）以Hoagland营养液和缺锰-Hoagland营养液培养的玉米幼苗为实验材料，并用20μmol·L^-1Ce³⁺溶液叶面喷施处理，培养30天后观察它们的形态学变化，并研究其光合活性以及叶绿素含量的变化。结果表明，缺锰营养胁迫下的植株表现出了明显的缺锰症状：植株矮小，幼叶叶脉间失绿，叶绿素含量下降，根系不发达。光能吸收、传递和转换抑制，放氧速率和光合磷酸化速率降低等。而Ce³⁺处理后其生长发育得到明显改善。使用双通道叶绿素荧光仪发现Ce³⁺同时提高两个光系统的光化学活性与电子传递效率，特别是PSⅡ活性得到显著增加；同时还改善了光系统的光保护能力，增加其对光能的耐受能力；Ce³⁺还增加了叶绿体的全链电子传递活性和氧气释放速率，进一步说明Ce³⁺不但能增加光能吸收，且能将光能有效分配，促进激发能向PSⅡ大量分配。（2）添加Ce³⁺增加缺锰胁迫下玉米幼苗的光合碳同化能力。缺锰胁迫下，碳同化关键酶Rubisco及Rubisco活化酶活性明显降低，Ce³⁺处理后Rubisco羧化活力及Rubisco活化酶活性增强。实验发现，添加Ce³⁺促进碳同化能力的机制可能有两方面：一是通过Real-time PCR技术证明Ce³⁺能明显促进Rubisco大小亚基mRNA表达量，特别是Rubisco活化酶亚基，使体内Rubisco及Rubisco活化酶蛋白的表达上调。二是Rubisco活化酶是一种ATPase，其ATPase活性对Rubisco的活化至关重要。添加Ce³⁺能够促进光合作用主要产物ATP的产生，因此促进Rubisco及Rubisco活化酶的活性，进而提高碳同化效率。（3）光合作用和氮代谢是植物生理中最重要的2个反应。本论文研究了缺锰胁迫对植物氮同化作用机制的影响，测定并分析了各个同化过程中产物的含量变化以及关键反应催化酶的活性。结果表明缺锰抑制了硝酸还原酶（NR）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷草转氨酶（GOT）的活性，氮同化产物的合成被抑制。而在缺锰下添加Ce³⁺后，可提高氮代谢活性，并促进叶绿素和蛋白质等有机氮化合物的合成。