超级杂交稻两优培九及其亲本低温强光适应特性

以超级杂交稻两优培九(培矮64S/9311)和母本培矮64S(PA64S)以及父本中籼9311为材料,以叶绿素荧光参数和活性氧代谢等指标研究生育后期亲本和后代对低温强光的适应特性。结果显示:低温强光处理后,与父母本相比,两优培九的叶绿素、PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭系数(qP)和实际PSⅡ光能捕获的效率(φPSⅡ)的降低较少,说明在低温强光下,超级杂交稻两优培九吸收的光能较多地转化为化学能;同时两优培九的内源活性氧清除酶系如超氧化物歧化酶和过氧化物酶诱导的活性高,表现耐低温强光的特性,从而能有效清除叶片内的活性氧,因而膜脂过氧化较轻。试验结果表明:在生育后期超级杂交稻两优培九对低温强光适应的特性具有超双亲偏母本的现象。     

在光氧化条件下不同类型高产稻的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化特点

用不同类型高产稻(Oryza sativa L.)粳稻9516、具有粳型成分的两系法亚种间杂交稻培矮64/E32、两优培九(培矮64/9311)和籼型杂交稻X07S/紫恢100、冈优881、汕优63为材料,研究了孕穗期叶片在光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化表现.光氧化处理后,与籼型杂交稻比较,粳稻和具有粳型组分的亚种间杂交稻的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ的线性电子传递的量子效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)下降的较少;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)诱导的活性较高,活性氧 (O(-)/()2、H2O2)和丙二醛(MDA)的产生积累较少,叶绿素和蛋白质含量下降较少,表现出耐光氧化特性,这与在自然条件下生育后期叶绿素含量变化相一致.相关分析表明它们的耐光氧化特性与结实率密切相关,说明耐光氧化品种抗早衰,有利籽粒充实.这些结果启示我们:从超高产育种出发,兼顾杂种优势利用和抗早衰两方面考虑,在母本不育系中引入粳型成分是一个值得重视的育种策略.     

在光氧化条件下不同类型高产稻的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化特点

用不同类型高产稻 (OryzasativaL .)粳稻 95 16、具有粳型成分的两系法亚种间杂交稻培矮 6 4/E32、两优培九(培矮 6 4/ 9311)和籼型杂交稻X0 7S/紫恢 10 0、冈优 881、汕优 6 3为材料 ,研究了孕穗期叶片在光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化表现。光氧化处理后 ,与籼型杂交稻比较 ,粳稻和具有粳型组分的亚种间杂交稻的PSⅡ原初光化学效率 (Fv/Fm)、PSⅡ的线性电子传递的量子效率 (ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数 (qP)下降的较少 ;超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶 (POD)诱导的活性较高 ,活性氧 (O-·2 、H2 O2 )和丙二醛 (MDA)的产生积累较少 ,叶绿素和蛋白质含量下降较少 ,表现出耐光氧化特性 ,这与在自然条件下生育后期叶绿素含量变化相一致。相关分析表明它们的耐光氧化特性与结实率密切相关 ,说明耐光氧化品种抗早衰 ,有利籽粒充实。这些结果启示我们 :从超高产育种出发 ,兼顾杂种优势利用和抗早衰两方面考虑 ,在母本不育系中引入粳型成分是一个值得重视的育种策略。     

转C4光合酶基因水稻株系的抗光氧化特性

用经转入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、PEPC+PPDK等酶的基因的水稻株系及原种为材料,研究了光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化.光氧化处理后,与原种相比,转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPDK基因水稻株系的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ在照光下的实际光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭(qp)下降的比原种少,而非光化学猝灭(qN)增加的比原种多,说明在光氧化条件下,转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏;同时转C4光合酶基因水稻株系诱导产生的的内源活性氧清除酶系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性比原种高,从而有效清除水稻叶片内的活性氧(O-2、H2O2),使活性氧积累比原种少,因而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)产生较少.表明转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPDK基因水稻株系耐光氧化能力较强.在光氧化条件下,它们的叶绿素和蛋白质含量下降较少,表现出耐光氧化特性.这些结果为应用生物技术创造耐光氧化种质提供了实验依据.     

转C4光合酶基因水稻株系的抗光氧化特性

用经转入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）,丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）,NADP－苹果酸酶（NADPME）,PEPC＋PPDK等酶的基因的水稻株系及原种为材料,研究了光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化,光氧化处理后,与原种相比,转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC＋PPKD基因水稻株系的PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm),PSⅡ在照光下的实际光化学效率（φPSⅡ)和光化学猝灭（qp)下孤的比原种少,而非光化学猝灭（qN)增加的比原种多,说明在光氧化条件下,转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏,同时转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏;同时转C4兴合酶基因水稻株系诱导产生的内源活性氧清除酶系超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化氢酶（CAT）,过氧化物酶（POD）的活性比原种高,从而有效清除水稻叶片内的活性氧（O2^-,H2O2),使活性氧积累比原种少,因而膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）产生较少,表明转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC＋PPDK基因水稻株系耐光氧化能力较强,在光氧化条件下,它们的叶绿素和蛋白质含量下降较少,表现出在耐光氧化特性,这些结果为应用生物技术创造耐光氧化种质提供了实验依据。     

自然条件下不同高产稻生育后期剑叶叶绿素荧光和膜脂过氧化的表现

以籼型 (OryzasativaL .)杂交组合汕优 6 3为对照 ,以中粳 95 16、两系亚种间杂交组合培矮 6 4S/E32、培矮6 4S/ 9311、亚种间三系杂交稻冈优 881和两系杂交组合X0 7S/紫恢 10 0为材料 ,研究其在生育后期 (抽穗 -成熟 )自然条件下剑叶的叶绿素衰减、CO2 交换、叶绿素荧光参数和膜脂过氧化表现。结果表明 :水稻在生育后期伴随叶绿素衰减 ,其叶内的原初光化学效率Fv/Fm、PSⅡ非环式电子传递效率ΦPSⅡ 、电子流传递速率ETR都有相应地下降 ,这种光能转化的障碍使多余的光能传递给PSⅡ的还原侧 ,产生O-·2 累积 ,发生膜脂过氧化和MDA的积累 ,引起光合色素及光合膜的破坏 ,发生光氧化早衰。这种现象在品种间有明显差异 ,耐光氧化的粳稻 95 16 ,其叶内的Fv/Fm、ΦPSⅡ 、ETR、qP下降较少 ,具有较稳定的光能转化能力 ,不易早衰 ,具有较高的结实率 ;而对光氧化敏感的籼稻汕优 6 3其叶内的Fv/Fm、ΦPSⅡ 、ETR ,光化学猝灭参数qP下降较多 ,易发生膜脂过氧化 ,导致叶片早衰 ,影响水稻灌浆结实和产量 ;而二系的和三系的杂交稻的耐光氧化特性和早衰表现居于中间。从水稻超高产育种的角度出发 ,在目前株型良好的基础上 ,兼顾杂种优势和防止早衰两方面考虑 ,在母本中利用粳型或带有粳型基因的不育系是育种上一个值得重     

自然条件下不同高产稻生育后期剑叶叶绿素荧光和膜脂过氧化的表现

以籼型(Oryza sativa L.)杂交组合汕优63为对照,以中粳9516、两系亚种间杂交组合培矮64S/E32、培矮64S/9311、亚种间三系杂交稻冈优881和两系杂交组合X07S/紫恢100为材料,研究其在生育后期(抽穗-成熟)自然条件下剑叶的叶绿素衰减、CO2交换、叶绿素荧光参数和膜脂过氧化表现.结果表明: 水稻在生育后期伴随叶绿素衰减,其叶内的原初光化学效率Fv/Fm、PSⅡ非环式电子传递效率ΦPSⅡ、电子流传递速率ETR都有相应地下降,这种光能转化的障碍使多余的光能传递给PSⅡ的还原侧,产生O(-)/(*)2累积,发生膜脂过氧化和MDA的积累,引起光合色素及光合膜的破坏,发生光氧化早衰.这种现象在品种间有明显差异,耐光氧化的粳稻9516,其叶内的 Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP下降较少,具有较稳定的光能转化能力,不易早衰,具有较高的结实率;而对光氧化敏感的籼稻汕优63其叶内的Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR,光化学猝灭参数qP下降较多,易发生膜脂过氧化,导致叶片早衰,影响水稻灌浆结实和产量;而二系的和三系的杂交稻的耐光氧化特性和早衰表现居于中间.从水稻超高产育种的角度出发,在目前株型良好的基础上,兼顾杂种优势和防止早衰两方面考虑,在母本中利用粳型或带有粳型基因的不育系是育种上一个值得重视的策略.     

超高产杂交稻光合特性的研究

比较了超高产杂交稻(Oryza sativa L.)X07S/紫恢100和两优培九与多年来大面积推广的杂交稻汕优63的光合功能和抗光胁迫能力.结果表明,超高产杂交稻X07S/紫恢100和两优培九的净光合速率(Pn)分别比汕优63高9.1%和11.9%,而其蒸腾速率(Tr)分别比汕优63低37.46%和31.42%,此外,其水分利用效率(WUE)分别比汕优63高出74.2%和63.5%;经强光(2 000μmol photons@m-2@s-1)处理2 h之后,X07S/紫恢100和两优培九的光系统Ⅱ光化学量子效率分别上升28.3%和37.0%,荧光光化学猝灭系数分别升高46.2%和18.0%,而汕优63的这两项参数值却变化很小;同时,X07S/紫恢100和两优培九的非光化学猝灭系数均下降50%左右,而汕优63则上升近50%,表明超高产杂交稻较高的光合能力、水分利用效率以及较强的抗光抑制能力可能是其高产的生理基础.     

高产杂交稻品系"两优培九"生育后期的衰老生理特性

杂交稻"两优培九"生育后期剑叶中的叶绿素、蛋白质含量和SOD活性下降速率慢,POD活性较高,丙二醛含量较少.     

几组有优和无优杂交组合中杂交稻及其亲本光合功能的比较

研究了3个杂交组合的杂交稻及其亲本的光合功能。实验结果表明,杂交稻的叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)的含量高于其亲本。在2组有优杂交组合中,杂交稻的PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率和叶片潜在光合作用量子转化效率,以及光合电子传递能力和对两个光系统之间激发能分配的调节能力,均高于其各自的亲本。此外,上述各光合功能又以母本优于父本。然而,在无优组合中,上述的光合功能却是父本高于母本和它们的子一代。根据所得的实验结果,进一步证实在配置杂交组合时,选择具有优良光合功能的母本,是获得在生产上可推广应用的杂交稻的重要途径之一。     

Relationship Between PSⅡExcitation Pressure and Content of Super High-Yielding Hybrid Rice

The changes in photochemical features of PhotosystemⅡ(PSⅡ) and contents of Rubisco large subunit (RLS) and small subunit (RSS) in flag leaf from 75DAS to 113DAS (from filling to harvesting stages) were investigated in two hybrid rices (Oryza sativa L.) cv. Liangyoupeijiu and cv. Shanyou 63 grown in the field. Liangyoupeijiu is a super high-yielding rice and Shanyou 63 has widely been planted in China in these years. The results indicate that soluble protein and chlorophyll in both cultivars degraded slowly at first and dramatically thereafter. The degradation speed of soluble protein in Shanyou 63 was faster than that in Liangyoupeijiu. Both Fv/Fm and qP decreased in parallel with leaf senescence, whereas qN fell at first and then rose. No significant change in excitation pressure (1-qP ) was found before 89DAS but a sharply increase in both cultivars after it occurred. Excitation pressure rose more rapidly in Shanyou 63 than that in Liangyoupeijiu. The changes of RLS and RSS content exhibited the same trend as that of soluble protein content. A better linear correlation between RLS, RSS degradation and elevation of (1-qP ) were shown in both cultivars. We suggest that the increase in PSⅡ excitation pressure possibly induced the quick senescence process in rice flag leaf. The high-yielding of Liangyoupeijiu may be due to its maintenance of stronger photosynthetic capacity, longer and more stable photosynthetic functional du-ration than that of Shanyou 63.     

Different drought-stress responses in photosynthesis and reactive oxygen metabolism between autotetraploid and diploid rice

Photosynthetic light curve, chlorophyll (Chl) content, Chl fluorescence parameters, malondialdehyde (MDA) content, phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) activity and reactive oxygen metabolism were studied under drought stress in two autotetraploid rice lines and corresponding diploid rice lines. Net photosynthetic rate decreased dramatically, especially under severe drought stress and under high photosynthetic active radiation in diploid rice, while it declined less under the same conditions in autotetraploid lines. Compared with the corresponding diploid lines, the Chl content, maximum photochemical efficiency of photosystem (PS) II, and actual photochemical efficiency of PSII were reduced less in autotetraploid lines. PEPC activities were higher in autotetraploid rice lines. PEPC could alleviate inhibition of photosynthesis caused by drought stress. The chromosome-doubling enhanced rice photoinhibition tolerance under drought stress. The lower MDA content and superoxide anion production rate was found in the autotetraploid rice indicating low peroxidation level of cell membranes. At the same time, the superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and catalase (CAT) activities were higher in autotetraploid rice lines. SOD, POD, and CAT could effectively diminish the reactive oxygen species and reduced the membrane lipid peroxidation.     

超高产杂交稻不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率

 较为系统地研究了两个超高产杂交稻‘两优培九’、‘华安3号’和多年来大面积推广的常规杂交稻‘汕优63’不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率。结果表明,在苗期,3个杂交稻的单位叶面积的叶绿素（Chl）含量差别不大,类胡萝卜素（Car）的含量以‘汕优63’为最高。然而,随着发育阶段的推进,到分蘖期,尤其是抽穗期剑叶的单位叶面积Chl和Car含量,两个超高产杂交稻高于‘汕优63’。从苗期到抽穗期,超高产杂交稻‘两优培九’和‘华安3号’的净光合速率（Pn）都比‘汕优63’高,而在苗期的午间强光条件下和分蘖期的早晨以及抽穗期的早晚相对弱光条件下其Pn的差别尤为显著。在苗期,‘汕优63’的水分利用效率（WUE）略高于‘两优培九’和‘华安3号’;到分蘖期和抽穗期,在上午10时之前和下午14时以后的时间段,则是两个超高产杂交稻明显高于‘汕优63’。这些结果说明,超高产杂交稻‘两优培九’和‘华安3号’不仅有较高的Pn和较强的抗光抑制能力,而且还能充分利用早晨和傍晚较弱的光强进行光合作用,这些是它们之所以高产的重要生理基础。此外,超高产杂交稻在生长发育的中后期（分蘖期和抽穗期）具有较高的WUE,有利于节约农业用水。     

高产杂交稻两优培九旱育秧苗期抗氧化系统活性的研究

以汕优63为对照,研究了旱育条件下两优培九幼苗的体内抗氧化系统的特性。显示两优培九在旱育条件下其体内三大抗氧化酶SOD、POD和CAT活性都较水育条件下高,而体内超氧阴离子含量和MDA含量和水育秧相比却没有大的差异;旱育条件下秧苗叶片内积累的脯氨酸量显著高于水育秧。这不但能提高水稻苗期抗旱能力,同时也为移栽大田后具有明显的生长优势和抗胁迫能力打下了物质基础。另外,发现秧苗培育时间过长也不利于获得高质量的秧苗,时间以30 d左右为宜。和汕优63相比,相同条件下的两优培九幼苗抗氧化系统活性较高,这也可能是两优培九高产的生理基础之一。     

低温胁迫对“繁景”杜鹃生理特性及叶片超微结构的影响

"繁景"杜鹃为杂交后代优良新种,研究其对低温的耐受能力,为宁波及周边城市将其作为绿化植物提供参考。该研究以一年生杂交后代优良株系"繁景"为材料,采用盆栽试验,利用人工降温的方法,研究不同低温(0℃,-3℃,-6℃,-9℃)对其生长状态、生理生化及叶片超微结构的影响。结果表明:在-3℃和0℃的低温胁迫下,叶绿素含量降低缓慢且与处理前变化不显著,在-9℃和-6℃的低温胁迫下,其叶绿素含量要显著低于处理前和对照组,不同低温处理下,叶片光合速率均呈下降趋势,至试验结束时,光合速率与温度成正比。在-9℃和-6℃低温胁迫下,其叶片相对电导率和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量增长最快,且过氧化氢酶(Cata-lase,CAT)、以及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性下降幅度最大,在-3℃和0℃低温胁迫下,MDA的含量增长较明显,但可溶性蛋白,CAT,POD及SOD活性变化不明显。温度降低对其叶片超微结构的影响较大,在0℃和-3℃低温胁迫下,其细胞结构正常;在-6℃低温胁迫下,类囊体结构开始模糊,淀粉粒和嗜锇颗粒变大且增多;在-9℃低温胁迫下,细胞膜开始解体,叶绿体被膜破损缺失严重,空洞化程度严重,部分细胞甚至成为空细胞。综合各指标变化情况,杜鹃优良株系能耐受的较低温度为-6℃。因此,杜鹃该优良株系为较耐寒品种,可作为宁波及周边城市良好的杜鹃花绿化候选材料。     

遮荫对半夏叶片光合色素与保护酶活性的影响

对半夏进行不同程度遮荫处理,研究了其生长过程中叶组织的光合色素含量、叶绿素a/b值、保护酶体系(SOD、POD、CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的变化及其生理特性.结果表明:不同处理的半夏在生长过程中,光合色素的含量呈先升后降的趋势;与全光照相比,遮荫处理的叶绿素含量较高,叶绿素a/b值较低,类胡萝卜素含量在生长发育中早期较低而后期较高;SOD、POD、CAT活性呈由低到高再降低的趋势,MDA含量持续升高;遮荫处理的SOD、POD活性和MDA含量均低于全光照处理,CAT活性则表现为先高于后低于全光照处理.适度的遮荫可以提高半夏叶绿素的含量,降低膜系统受到的伤害,改善半夏的倒苗状况,为半夏叶片的生长提供较好的环境.