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。     

几组杂交组合的杂交稻及其亲本光合特性的比较研究

研究了３组杂交组合的杂交稻及其亲本的光合特性。结果表明,杂交稻叶片单位鲜重的光合色素含量明显高于它们的亲本。它们的ＰＳⅡ活性、ＰＳⅡ原始光能转化效率和叶片的潜在光合作用量子转化效率,以及光合电子传递率和对两个光系统之间激发分配的调节能均高于各自的亲本。此外,上述各光合功能又以母本优于父本。根据所得的实验结果,认为在配置杂交组合时,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。     

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。     

超级杂交稻两优培九及其亲本的光氧化特性

通过比较超级杂交稻两优培九和其亲本的光能利用与活性氧代谢的差异,为培育耐光氧化的杂交稻提供选亲配组的生理依据．使用TPS-光合仪和FMS2荧光仪(Hansateeh,UK)分别测定了人工光氧化处理后水稻叶片的光合速率与叶绿素荧光,同时测定了叶绿素、蛋白质和丙二醛的含量。以及超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性．结果表明,两优培九的光合速率低于母本2．4％,高于父本23％;光氧化处理8d后,与母本相比。两优培九的叶绿素、蛋白质、原初光化学效率、超氧化物歧化酶和过氧化物酶分别高于母本33％、15％、30％、32％和100％;光化学猝灭系数和丙二醛分别低于母本9％和50％。与父本相比,则差异不大．超级杂交稻两优培九在光氧化条件下光能利用率较高,在耐光氧化特性上具有超亲的光合生理特性．     

CO_2加富对杂交稻及其亲本原初光能转化效率和激发能分配的影响

研究了ＣＯ２加富对杂交稻及其亲本叶绿素含量、ＰＳⅡ原初光能转化效率和潜在活性、以及激发能在两个光系统之间分配的影响。结果表明,在ＣＯ２加富条件下,父本和母本叶片单位面积的叶绿素含量增加,但杂交稻叶片单位面积的叶绿素含量反而下降;杂交稻、它的父本及母本的ＰＳⅡ原初光能转化效率和潜在活性分别提高８％和２４％、１８％和２９％及５％和２１％。此外,ＣＯ２加富还可提高两个光系统之间激发能分配的调节能力。     

杂交水稻及其亲本光合特性的研究Ⅱ.功能叶片的希尔反应、光合磷酸化、ATP酶活性和ATP含量

研究了杂交水稻青优159（母本青A,父本R159）和广优四号（母本广A,父本青六矮）及其亲本功能叶片的希尔反应活性、光合磷酸化、ATP含量及ATP酶活性等。实验结果表明了两组杂交水稻功能叶片的希尔反应活性高于其亲本,其超亲优势分别为13．44％、13、93％,平均优势分别为26．44％、1774％;功能叶片的光合磷酸化活性亦有杂种优势,其超亲优势分别为21．35％、18．81％,平均优势分别为34．06％、22．71％;杂种F1的两种ATP酶（Cd －ATP酶和Mg －ATP酶）活性和叶组织中ATP含量均高于其亲本,亦表现出明显的杂种优势。另外从我们的试验结果中还可以见到,希尔反应活性、光合磷酸化活性、ATP酶活性及ATP含量与光合速率的大小有密切的正相关关系,说明这些生理生化特性可以作为高光合速率杂交水稻鉴别的指标。     

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     

光响应模型在超级杂交稻组合-Ⅱ优明86中的应用

应用新的光响应曲线模型重新拟合了超级杂交稻新组合-Ⅱ优明86的测量数据。结果表明,光合速率与光强有非线性关系,既使光强在光补偿点以下这种非线性关系也存在。利用光合作用的测量数据,新模型不仅可以计算出超级杂交稻新组合-Ⅱ优明86的饱和光强、最大光合速率、暗呼吸速率,还可以准确地计算出内禀量子效率、光补偿点处的量子效率和表观量子效率。重新拟合超级杂交稻新组合-Ⅱ优明86的饱和光强为1314.13μmol.m-2.s-1,最大光合速率为25.49μmolCO2.m-2.s-1,这些数据与实验测量符合较好。其内禀量子效率为0.103,表观量子效率为0.078,在光补偿点处的量子效率为0.090。     

杂交水稻及其亲本光合特性的研究 Ⅲ.功能叶片碳代谢中一些酶活性

对杂交水稻青优159（母本青A,父本R159）和广优四号（母本广A,父本青六矮）及其亲本功能叶片光合碳代谢中一些酶活性进行了研究。实验结果表明了两组杂交水稻的RuBPCase活性、RuBPCase/RuBPOase活性比值超过其各自的亲本;而杂交水稻青化159和广优四号的RuBPOase活性、乙醇酸氧化酶活性、光呼吸速率、光呼吸速率与光合速率的比值明显的低于其各自双亲．对RuBPCase活性和乙醇酸氧化酶活性与光合速率进行相关分析,结果表明RuBPCase活性与光合速率有正相关关系,相关系数为0．768;而乙醇酸氧化酶活性与光合速率负相关,相关系数为-0．834;两者均达到α＝0．05显著水平。     

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.     

籼型杂交稻淀粉RVA谱特征值的杂种优势分析

以6个籼型三系不育系和5个籼型恢复系按不完全双列杂交设计配制的30个杂交稻组合及其亲本为材料,对其籽粒淀粉RVA谱各特征值进行了测定和分析。结果表明：（1）亲本间和杂交稻组合间的淀粉RVA谱各特征值均存在极显著的差异,其中变异最大的是消减值,最小的是糊化开始温度。（2）杂交稻组合淀粉RVA谱各特征值的变异系数均小于杂交稻亲本的变异系数;峰值粘度、崩解值、最低粘度和最终粘度的平均值杂交稻组合大于亲本,其他性状的平均值杂交稻组合小于亲本。（3）峰值粘度存在极显著的正向超亲优势;崩解值、最低粘度、最终粘度和回复值存在极显著的正向中亲优势;消减值和峰值时间存在极显著的负向中亲优势和正向低亲优势;糊化开始温度存在极显著的负向低亲优势;最终粘度、回复值和糊化开始温度表现为极显著的负向竞争优势,其他性状表现为正向竞争优势。（4）峰值粘度、崩解值、消减值和回复值等4个性状,各杂交稻组合与其母本、中亲值呈现极显著正相关,峰值时间与中亲值呈显著正相关。而与其父本的相关均未达显著水平。     

超高产杂交稻‘华安3号’冠层不同衰老程度叶片的光合功能

 较系统地研究了抽穗期超高产杂交稻‘华安3号’（`X075’×`紫恢100’）冠层顶部5片叶片的光合功能。结果表明,‘华安3号’剑叶的光系统Ⅱ（PSＩＩ）光化学最大效率(Fv/Fm)、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（Fv′/Fm′）、PSⅡ电子传递量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）、表观电子传递效率（ETR）、光合色素尤其是叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）中的新黄素、黄体素和β-胡萝卜素（β-Car）的含量等均优于其下的各叶,而PSⅡ的激发压力（1-qP）低于其它叶片。经对叶片低温（77K）荧光发射光谱的Gaussian解析,与其它各叶片相比,剑叶PSⅡ核心天线复合物CP47和光系统Ⅰ（PSⅠ）的含量较高,而非活性的PSⅡ捕光色素蛋白复合体（LHCⅡ）聚集态含量较少。研究证明：1）水稻在决定籽粒产量的生育后期,其干物质的积累主要是由冠层最上面的3片叶的光合作用所提供;2）在叶片衰老过程中,光合反应中心的衰老早于天线系统;3）杂交稻的光保护途径之一,可能在于光抑制条件下通过增加PSⅠ含量及其对光能的吸收并刺激环式电子传递高速运转,从而对光合器起保护作用;4）水稻叶片在衰老过程中,可能通过部分Chl b还原为Chl a,以降低LHCⅡ的含量,从而减少对光能的捕获,达到降低光抑制的伤害。     

Photosynthetic Functions of Rice Improved by 2,3-eroxypropionate

The photosynthetic functions of rice were obviously improved by pretreatment with 150 ppm 2,3-epoxypropionate. The activity of Photosystem Ⅱ (PSⅡ) and the efficiency of primary conversion of light energy of PSⅡ detected either with intact leaves or chloroplasts were enhanced by pretreatment of 2,3-cpoxypropionate. Electron transport rate of PSⅡ, Photosystem Ⅰ (PSⅠ) and the whole chain in chloroplasts were higher than those in untreated ones. It was also confirmed that the capacity of excitation energy distribution between PSⅡ and PSI which was regulated by Mg2+ or phosphorylation of chloroplast membrane proteins in pretreated rice was larger than that in the control. From these results it can be predicted that 2,3-epoxypropionate will have some prospect for practical application to rice production.     

大穗型小麦产量形成过程中光合特性的动态变化

在大田条件下,对8个大穗型小麦新品系和多穗型品种西农979(对照)的产量性状以及不同生育期叶片光合速率、叶绿素荧光参数、叶绿素含量(Chl)和叶面积指数(LAI)进行研究.结果表明:除单位面积穗数低于对照外,8个新品系的穗粒数、穗粒重和千粒重均显著高于对照,大穗型小麦新品系2036、2037、2038、2039和2040的产量显著高于对照;8个新品系的平均光合速率(Pn)与对照差异不显著,而PSⅡ最大光能转换效率、PSⅡ实际量子效率、光化学猝灭系数和PSⅡ反应中心活性均高于对照;品系2037、2040、2039、2038和2036的Chl比对照分别提高17.5％、19.1％、15.3％、13.9％和7.9％;大穗型小麦品系的LAI明显高于对照,且在生育后期下降缓慢.     

基于叶绿素荧光参数的籼型杂交稻杂种优势分析

以籼型杂交稻6个不育系和5个恢复系按不完全双列杂交交配设计的30个杂交稻组合及其亲本品种/系为材料, 对其剑叶的叶绿素荧光参数进行了测定和分析。结果表明： （1）杂交稻亲本和组合间的叶绿素荧光参数均存在极显著的差异, 其中, NPQ和ΦNPQ的变异系数为最大; Fv/Fm的变异系数为最小。（2）不同杂交稻组合ΦNPQ、NPQ和qL的平均值和变异系数均大于其亲本的平均值和变异系数, 表明杂交稻组合光能利用率的杂种优势极其明显, 这将有利于高光能利用率杂交稻组合的配组。（3）杂交稻的Fm、Fv/Fm、ΦNPQ、NPQ和qL具有中亲优势; 其ΦNO具有负向超亲优势; 其ΦPSII、ΦNPQ、NPQ和qL具有正向竞争优势。（4）杂交稻组合的ΦPSII、ΦNPQ和NPQ与其母本值呈显著或极显著水平的正相关关系; 杂交稻组合的ΦPSII、ΦNPQ与其中亲值呈显著或极显著水平的正相关关系。     

籼型杂交稻光合特性的配合力分析

以6个籼型杂交稻三系不育系和5个恢复系按不完全双列杂交设计配制的30个杂交稻组合及其亲本品种为材料,对其光合性状进行了测定和分析,结果表明:(1)杂交稻组合的光合特性存在显著或极显著的组合间遗传差异,光合特性的遗传变异主要来自基因的非加性效应;(2)胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量受不育系的影响大于恢复系,而气孔导度、叶绿素a+b含量受恢复系的影响大于不育系;(3)杂交稻光合性状的广义遗传力均大于狭义遗传力,各性状主要受基因互作及环境的影响。狭义遗传力的大小依次为叶绿素b、叶绿素a+b、叶绿素a、气孔导度、胞间CO2浓度、类胡萝卜素和蒸腾速率,这些性状具有中等遗传力;(4)9个光合性状杂交稻F1表型值与父母本一般配合力效应值之和的相关系数均达极显著水平。因此,可以根据父母本一般配合力效应值之和来预测杂交稻组合光合性状的表现,有利于高效选育高光效杂交稻组合。     

Reprobing into Rice Breeding for High Photosynthetic Efficiency

The leaf area index (LAI) development, which is related to the capacity of light interception, and the maximum leaf photosynthetic rate (Pmax), which related to the efficiency of light energy conversion, are two key photosynthetic traits to increase the utilization efficiency of solar energy. Using the Guangdong rice "Qiguizao', which belongs to low light adapt-able ecotype and characterized by quick developing LAI, and the US rice "Lemont', which belongs to high light adaptable ecotype and characterized by higher light saturation point of photosynthesis, as parents to make a hybrid (Le/Qi) by means of chemical hybridizing agent, the authors successfully solved the contradiction between LAI and Prix. The hybrid Le/Qi not only showed quick developing LAI, but also higher Pmax, less or no midday depression of photosynthesis and less or no photooxidation under high light induced conditions. The photosynthetic productivity and adaptability of Le/Qi were increased over 20 % and improved a lot according to the growth analysis under different light and temperature conditions in growth chambers and field trials in flatlands, hilly land or mountain area. This study indicated that utilization of high light adaptable US elite rice as parent to make a hybrid with Guangdong low light adaptable local elite rice by means of chemical hybridizing agent is an effective and quick breeding approach to improve the adaptability of Guangdong rice to high light and to increase the photosynthetic productivity in turn the economic income.     

Effects of Doubled CO2 on Contents of Photosynthetic and on Kinetic Parameters of Fluorescence Induction in Different Genotypes of Soybean

Effects of doubled C02 on photosynthetic characteristics of soybean ( Glycine max L. ) Bragg (wild type) and its different monogene mutation strains--Nts 382 (supemodulation mutant) and Nod 49 (non-nodulation mutant) were studied. The experimental results showed that the contents of chlorophyll and carotenoid of Bragg, Nts 382 and Nod 49 were increased under doubled CO2, respectively, although to different extent. The determination results of fluorescence induction kinetic parameters showed that PS Ⅱ activity, the efficiency of primary conversion of light energy of PS Ⅱ and the efficiency of potential photosynthetic quantum conversion of a leaf from Bragg and its mutants were raised in doubled CO2. Fluorescence photochemical quenching coefficient and the overall photochemical quantum yield of PS Ⅱ were raised and non-photochemical quenching coefficient was reduced with CO2 enrichment; such changes were bigger in Nts 382 than those in Bragg and Ned 49. It might be that atmospheric N2 was more effectively utilized by Nts 382 than by Bragg and Ned 49.