遮光模拟短日照对春夏播燕麦穗发育的影响北大核心CSCD

为研究短日照对北方春夏播燕麦穗发育的影响,以5个光周期敏感品种和1个光周期不敏感品系分析日照长度对燕麦穗分化发育的影响,并比较燕麦光周期敏感品种和不敏感品系在海南自然短日照条件下的生长发育情况。结果表明,遮光条件下,当日照长度由正常光照15 h减少至11 h时,光周期敏感品种的燕麦幼穗分化进程不能正常进行,形态上穗部发育退化严重,不能完成生长发育;而光周期不敏感品系能正常进行穗分化,完成整个生长发育。在海南自然短日照条件的试验表明,北方春夏播燕麦在自然短日照条件下,光周期不敏感品系能抽穗结实,完成整个生长发育过程,光周期敏感品种在生育期内不能抽穗,只有营养生长没有生殖生长。裸燕麦不同品种之间及皮裸燕麦之间在正常穗分化情况下,扫描电镜形态无明显差异。对光周期敏感的燕麦品种在每日11 h的短日照条件下,不能完成穗发育分化进程,只进行营养生长,即使是短生育期的燕麦也不能完成抽穗开花结实,导致绝产。燕麦品种生育期与光周期敏感性不存在相关性。     

光周期对燕麦生育时期和穗分化的影响

盆栽试验研究了不同光周期对不同熟期燕麦品种的穗分化进程和生育时期影响及生理生态机制。试验材料包括早熟品种白燕8号,中熟品种白燕2号以及晚熟品种坝莜3号,跟踪测定了叶片保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等生理指标的动态变化。结果表明,晚熟品种坝莜3号对光周期反应敏感,短日照(8h)条件下,其穗分化只能到二棱期,未能正常抽穗;早熟品种白燕8号在短日照条件下可完成穗分化、抽穗开花,但3个品种生育时期和穗分化时间均延长。随着光周期延长,各燕麦品种单株小穗数和穗重均增加。光周期对穗分化进程的影响机制可从叶片保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等指标中得到证明,白燕8号在8h短日照处理下SOD,POD活性均高于白燕2号和坝莜3号,而MDA含量和相对电导率低于另两个品种。MDA含量和相对电导率与光周期呈显著正相关。燕麦早熟性与光周期不敏感性具有一定相关性,且燕麦光周期适应性调控机理可能与保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等生理变化密切相关。     

大麦发育模型及其光敏感参数

为了确定光周期对作物影响的连续变化规律,采用大麦自交系为材料,通过大麦自交系从长日照到短日照和从短日照到长日照环境有规律地进行相互转移的试验方法,定量地研究了光周期对大麦自交系诱导的响应。结果表明:光周期对大麦生长发育的影响呈阶段性线性关系。据此将大麦花前期发育阶段划分为基本营养生长期(BVP)、光敏感期(PSP)和光敏感后期(PPP)。建立了光周期影响大麦发育的数学模型,计算出花前期各发育阶段的天数,然后根据大麦光温发育模拟模型确定模型参数:它们分别是f0(最短花前期)、θ1和θ2(光敏感期起始时间和光敏感期终止时间)、δ(光敏感系数);估出96个大麦品系(包括两个亲本)的发育模型参数。计算结果表明,96个大麦品系均受光周期的影响,不同的大麦品系感光性差异较大,最早的在出苗后9.78d就进入光敏感期,最迟的在播种后41.49d进入光敏感期;最快的9.2d通过光敏感期,最慢的光敏感期一直持续到抽穗前;不同的发育阶段光周期对大麦的影响也有明显的区别,表现为光敏感期强烈地受光周期的影响,而在基本营养生长期和光敏感后期的影响较小;并分析了大麦抽穗前各发育阶段的长短与感光性强弱的关系。     

光照条件对麻类作物发育影响的初步研究

1.从三种洋麻品种对不同光照长度反应的结果,说明洋麻在短日照条件下发育显著加速;“塔什干”在短日照及上海自然日照下植株转向发育均较早,“普通洋麻”“嫁接洋麻”在短日照下发育最快,三个品种在长光照下植株发育均显著延缓。 2.洋麻植株在经过一定短日照的天数处理后,即可显著提早现蕾,亦即完成光照阶段。但是现蕾後如无适当的光照条件仍不能继续开花。植株在开花後如移入不适合的光照条件下,则植株不能继续现蕾开花而上部植株乃继续营养生长,这可能与这种植株自下而上向顶的不断开花习性有关。     

光周期和温度对小麦(Triticum eastivum L.)酯酶、α-淀粉酶同工酶的影响

本工作考察了三个春麦品种的抽穗习性及品种间光周期敏感性差异。以聚丙烯酰胺凝胶电泳分析了三个品种在冬季自然条件下,秋季较高温度与不同光周期条件下,叶酯酶、α-淀粉酶同工酶的变化。结果表明:小麦叶内两种酶系的电泳类型随植物生长年龄而变动,并可在5叶期和2叶期形成特定强带。供试品种在冬播自然条件下表现熟期相近,5叶期同工酶电泳类型彼此类同。在秋季较高温度下品种间对短日照敏感性表现出的明显差异,5叶期同工酶表型出现相应分歧:两个较不敏感品种在连续光照下5叶期产生的特征性酶带,在敏感品种中则提早出现于2叶期,或者于短日照下5叶期。     

一种非光敏特早熟小麦品种光温特性之初探

以强冬性小麦品种京冬8号为对照,采用分期播种试验,分析了非光敏特早熟小麦新品种冬早5号的生长发育进程和光温特性,并探讨了播期对两种小麦品种生育期和产量的影响.结果表明,冬早5号小麦品种比对照品种京冬8号早熟3～4 d,标准播期增产43.4%.冬早5号小麦品种在低温、短光照条件下也能完成正常的穗分化进程,其每经历一个穗分化期Z所用的天文日照时数、有效积温和光温积明显少于京冬8号.该品种在穗分化阶段对光照不敏感,无需经过严格的春化阶段和光照阶段,品种类型介于冬性和春性之间,冬前适播期较广,适合秋播也可以春播,这在小麦育种领域是个突破.     

不同光周期下馥郁滇丁香 ‘香妃’的成花反应以及花芽分化进程的解剖学研究

以馥郁滇丁香品种‘香妃’扦插苗为试验材料,通过人工设置不同的光周期及采用迁光法对其进行处理,探讨不同光周期下馥郁滇丁香‘香妃’的成花反应,并采用石蜡切片法观察其花芽分化进程,以期为馥郁滇丁香‘香妃’的花期调控及商品化盆栽提供理论依据。结果表明：（1）馥郁滇丁香‘香妃’属于质性或专性短日照植物,临界日长约为14 h,适宜成花的日照长度为10～12 h,限界性诱导光周期为30 d短日照。（2）在诱导光周期下,花芽形态分化包括未分化期、总苞原基分化期、花序或小花原基分化期、花被原基分化期、雄蕊原基分化期及雌蕊原基分化期。在诱导光周期下处理16 d后,植株全部完成了成花转变;处理30 d后,所有植株的花芽分化处于花被原基发育形成期,并且成花决定达到稳定状态,移入非诱导光周期下不会发生成花逆转。（3）在4 h暗中断的非诱导光周期下,所有植株的芽一直处于营养生长的未分化期。     

玫瑰茄光周期反应的研究

来源于泰国、中美洲、塞内加尔、印度和埃及的五个玫瑰茄品系,在光周期为8、16和24小时的人工气候室内生长。通过短日照和连续光照诱导开花证实,所有品系均为双光周期。各品系在花、果发育和由短日照转变到长日照后持续地成花诱导中显出差异。短日照和连续光照产生的生理效应和形态效应均不同。在每个叶腋的两个成对芽中,左芽在光周期为8和24小时成花,在光周期16小时保持休眠;右芽在8小时保持休眠,在16小时发育成营养枝,而在24小时发育成花枝。作者讨论了这些资料对亚热带条件下玫瑰茄育种和栽培的重要意义。     

激光共聚焦显微镜观察玉米茎尖形态学变化

以玉米光敏感自交系CML288和不敏感自交系黄早4为实验材料,采用长日照15 h、短日照9 h的不同光周期处理,利用激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope, LCSM)观察了不同叶龄期玉米茎尖分生组织的形态学变化.结果表明,短日照能促进玉米开花,促进茎端分生组织向生殖生长转化,黄早4和CML288分别在6叶期和7叶期完成茎尖分生组织的生殖转化;而长日照则明显延迟开花,延迟茎尖分生组织向生殖生长转化,黄早4和CML288分别在8叶期和11叶期完成茎尖分生组织的生殖转化;因此光周期诱导玉米开花因光照条件和品种有一定差异,短日照条件下,光敏感和不敏感的玉米自交系开花提前,花期更接近,而长日照条件下光敏感玉米自交系开花延迟要比不敏感自交系明显得多.     

温光敏核雄性不育小麦雄性败育的细胞学观察

为了掌握小麦温光敏核雄性不育系雄性败育发生的时期和类型,为两系法利用小麦杂种优势提供依据,用涂抹压片法观察了其减数分裂和小孢子发育过程.结果表明,在低温短日照条件下,在叶枕距-5cm 左右、幼穗长5cm 左右、孕穗前5～10d的时段处于花粉母细胞形成期,发育正常;叶枕距-2～1cm 、幼穗长8cm 左右、孕穗前4～5d到孕穗当天的时段处于减数分裂期,减数分裂行为基本正常,能形成正常的四分体;叶枕距5cm 左右、穗长9cm左右、孕穗后到抽穗前的时段处于小孢子发育期,小孢子能发育到单核靠边期,但此后就发育停滞,细胞质和核物质逐渐解体,不能被苏木精或碘液染色,出现败育;发生败育的高峰在小孢子单核晚期,败育花粉的主要类型是圆败型.而在高温长日照条件下,减数分裂和小孢子发育过程与常规对照品系相同,能形成正常可育的三核花粉粒.     

谷子光敏色素基因光周期、非生物胁迫响应特性及关键自然变异位点鉴定北大核心CSCD

比较分析光敏色素基因家族成员对光周期、非生物胁迫响应模式并鉴定其有利自然变异类型,为全面了解光敏色素基因家族在光周期调控谷子生长发育及应对非生物胁迫中的作用机制、开展关键性状的分子辅助选择奠定基础。文中利用RT-PCR技术从超晚熟谷子农家种‘毛粟’中克隆了3个光敏色素基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC;在进行生物信息学分析后,利用荧光定量PCR技术研究了3个基因的光周期调控模式及对聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)模拟干旱、自然干旱、脱落酸(abscisic acid,ABA)、高温、Na Cl五种非生物胁迫的响应特性;最后检测这3个基因在160份谷子材料的突变位点,通过单倍型分析确定基因的功能效应。结果表明,获得了基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC包含完整编码区的c DNA序列,长度分别为3 981、3 953、3 764 bp,其中基因SiPHYB和SiPHYC具有较近的进化关系。基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC均受光周期调控,但光周期对SiPHYB、SiPHYC昼夜表达模式的影响要强于SiPHYA;短日照条件临近抽穗SiPHYA、SiPHYB表达水平显著低于长日照,暗示其在谷子长日照抑制抽穗中发挥作用。SiPHYB和SiPHYC共同响应PEG模拟干旱、自然干旱、ABA、高温4种胁迫;SiPHYA和SiPHYB以不同方式响应盐胁迫,SiPHYC没有参与谷子盐胁迫响应过程。基于160份谷子材料重测序数据发现基因SiPHYB高度保守,基因SiPHYA含有两个错义突变:单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP) 7 034 522;,SNP7 036 657;,导致延迟抽穗、增加株高。基因SiPHYC含有一个错义突变(SNP5 414 823;),导致短日照缩短抽穗期,长日照延长抽穗期,对株高、穗长的增加作用不受光温环境影响。光周期对基因SiPHYA、SiPHYB和SiPHYC具有不同的调控作用,除了盐胁迫,SiPHYB和SiPHYC共同响应多种非生物胁迫,相比参考基因型,SiPHYA、SiPHYC突变延迟抽穗、增加株高和穗长。     

水稻三系在不同光周期条件下的生长和发育

本文用“矮优二号”和“南优二号”及其相应的不育系、保持系、恢复系和对照品种“珍珠矮”、“IR_(661)”为材料,研究了它们在三种不同光周期条件下——自然日照、短日照(10小时光照)和长日照(不断光照)的生长和发育。结果表明:杂交水稻的生育期,主要由父本(恢复系)所决定。恢复系的其他一些性状如株高、叶面积等均较母本(不育系)的遗传传递力强。杂交水稻“矮优二号”和“南优二号”与父本“IR_(24)”和对照品种“珍珠矮”、“IR_(661)”比较,优势显著,且在三种不同光周期条件下,都显示出产量高的优势,表明杂交水稻适应性广。     

核酸代谢抑制剂对水稻光敏核不育性的影响

在稻穗分化的二次枝梗期后,观察比较了叶片喷施核酸代谢抑制剂5-FU对水稻光敏核不育性及幼穗发育的影响,结果表明：长日照下,5-FU在使农垦58S穗长缩短、颖花数减少的同时,却使其抽穗提前,可育性得到一定程度的恢复;5-FU处理还使农垦58的抽穗被完全阻止。在短日照下,5-FU处理则使农垦58S与农垦58在穗长与颖花数减少的同时,其抽穗反被延迟,可育性受到抑制而结实率显著降低,上述效应还可被随后施用的恢复剂乳清酸所弱化。因此可以认为光敏核不育现象与稻穗发育中核酸代谢的改变有关。     

核酸代谢抑制剂对水稻光敏核不育性的影响

在稻穗分化的二次枝梗期后,观察比较了叶片喷施核酸代谢抑制剂５ＦＵ对水稻光敏核不育性及幼穗发育的影响,结果表明：长日照下,５ＦＵ在使农垦５８Ｓ穗长缩短、颖花数减少的同时,却使其抽穗提前,可育性得到一定程度的恢复;５ＦＵ处理还使农垦５８的抽穗被完全阻止。在短日照下,５ＦＵ处理则使农垦５８Ｓ与农垦５８在穗长与颖花数减少的同时,其抽穗反被延迟,可育性受到抑制而结实率显著降低,上述效应还可被随后施用的恢复剂乳清酸所弱化。因此可以认为光敏核不育现象与稻穗发育中核酸代谢的改变有关。     

水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响

以抗旱性不同的燕麦品种‘蒙燕1号’(抗旱性强)和‘坝莜3号’(水分敏感)为试验材料,采用盆栽方式研究了抽穗期和灌浆期水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明:(1)水分胁迫处理均显著促进了不同抗旱性品种穗颖渗透调节物质(游离脯氨酸和可溶性蛋白)含量增加,并以抗旱品种累积水平高于水敏感品种,且两种渗透调节物质对抽穗期胁迫的反应比灌浆期胁迫更敏感。(2)两时期的水分胁迫处理均能降低不同抗旱性品种穗颖SOD和POD活性,抗旱品种的保护酶活性要高于水敏感品种,抗旱品种的SOD活性降低幅度明显低于水敏感品种,而POD活性降低幅度在两品种间差异不明显。(3)水分胁迫导致2个品种穗颖丙二醛(MDA)含量和相对电导率显著增加,细胞膜结构受到严重伤害,且水敏感品种受害程度大于抗旱品种。(4)水分胁迫使2个品种单株籽粒产量下降,且在中度胁迫和重度胁迫下,抗旱品种的减产幅度要低于同期水敏感品种;水分胁迫下,水敏感品种‘坝莜3号’减产4.54%~30.29%,抗旱品种‘蒙燕1号’减产6.69%~23.54%。可见,抗旱性强的燕麦品种在受到水分胁迫的条件下能通过增强穗颖渗透调节和抗膜质过氧化能力、减弱穗颖细胞质膜损伤程度来适应干旱胁迫,最大限度减少水分胁迫对穗颖的伤害,有利于稳产。     

谷子(Setaria italica Beauv.)在不同光周期下酯酶同工酶和某些生理特性的比较研究

转移光周期试验结果表明,谷子的光周期敏感性主要分布于茎尖分化以前。植物生长早期叶片酯酶同工酶的变化被短日照提早,而被不断光照推迟。酶带变化可能涉及幼年植物分化状态的改变。不断光照引起植物早期奋发生叶层次内α-淀粉酶活性逐渐下降,6叶期下跌到最低值,以后再度回升。而这一酶活性水平的V型波动被短日照条件所阻止。植物叶内游离抗坏血酸含量和过氧化物酶活性水平表现在生长发育水平上的起伏变化,并都在6叶期极度下降。而短日照下6叶期也正值植物茎尖伸长。     

在控制条件下光敏核雄性不育粳稻抽穗与结实的光周期与温度反应特性

在人工气候室研究了１５个光敏核雄性不育系粳稻抽穗与结实对日长与温度的反应特性。１个品系抽穗的光周期反应极弱,８个中等;６个强;农垦５８Ｓ与其原种反应均强．但ＰＳＰ略有差异;而且农垦５８Ｓ在雌雄蕊原基分化前移入ＬＤ,不但抽穗延迟且结实率显著降低,而农垦５８抽穗虽延迟但结实正常。高温抽穗促进车品系间差异大,从０～４ｄ．９％,较多为２２％～３８％。１５个不育结实的光周期反应明显;它们在高温、低温、ＬＤ下结实明显受阻,有的即使在ＳＤ下结实率亦很低。说明它们雄性细胞较孱弱易受不良光、温条件危害,可能是遗传上有缺陷;繁种时应注意地区的光、温条件,并利用ＳＤ下结实尚可的品系。     

日照长度和温度对红花生长发育的影响

红花为长日照植物,在长日照条件下,莲座期显著缩短,植株变矮,整个生育期明显变短,但也有些品种如墨西哥矮,对日照长度的反应不甚敏感。多数红花品种在高温、长日照条件下,莲座期显著缩短,植株变矮,种子产量下降,但我国秋播红花产区北部的一些红花品种如ＢＪ－２４０在高温、长日照条件下莲座期不是缩短,反而无限延长,植株根本不能正常生长、开花结果。实验表明,将这些品种的种子萌发后置于０℃的冰箱中处理１５天后再播     

变化光周期对丽斗蟋(Velarifictonus ornatus)若虫发育的影响

为弄清湖南株洲丽斗蟋若虫的季节适应策略,研究了恒定及变化光周期对其若虫发育的调控.结果表明,丽斗蟋若虫发育明显受变化光周期的影响.25℃温度条件下,3个光周期条件下的若虫发育都较慢,羽化也极不整齐,长日条件(LD 16:8h)、中间日照条件(LD 14:10h)和短日条件(LD 12:12h)的若虫发育历期(mean±SD)分别为(206.2±44.0)d、(236.6±93.3)d和(230.3±47.4)d,若虫从开始羽化到供试个体全部完成羽化所需时间分别为216、301和156d,经历短日条件的若虫转移至长日条件后能够促进其快速发育,羽化也很整齐,反方向转移则会抑制若虫发育,且羽化也不整齐.30℃温度条件下,恒定长日条件下的若虫发育明显快于短日条件,变化光周期对若虫发育的调控与25℃相类似.变化光周期对若虫发育的影响与光周期的变化方向及低龄若虫感受的光周期类型有关.丽斗蟋若虫复杂的光周期反应模式的生态意义在于调节其生活史与季节同步.     

籼稻颖花分化与退化对不同播期温光的响应

试验以三系杂交籼稻‘五优308’和‘天优华占’以及常规籼稻‘黄华占’为材料,在大田条件下,设置10个播期,研究田间不同温光条件对籼稻生育期天数、颖花分化和退化数的影响.结果表明: 温度对3个籼稻品种生育期的影响比日照长度大,平均温度升高1 ℃,播种-穗分化始期天数平均减少1.5 d,而穗分化历期天数与光照和温度的关系均不密切.不同播期间每穗颖花数和颖花分化数存在显著差异.穗分化期间平均温度、最高温度和最低温度升高,有效积温增加,昼夜温差扩大,光辐射增强,有利于穗分化期干物质积累和颖花分化,各品种趋势一致.穗分化期间有效积温增加50 ℃,颖花分化数增加10.5朵,昼夜温差扩大1 ℃,颖花分化增加14.3朵,总光辐射量增加50 MJ·m^-2,颖花分化数增加17.1朵.颖花退化率与温度呈现二次项相关,极端高温或极端低温的自然条件不利于颖花形成,但低温天气对颖花退化的影响大于高温.温度低于临界温度,颖花退化率大幅增加,穗分化期临界积温为550～600 ℃,日平均温度为24.0～26.0 ℃,日最高温度为32.0～34.0 ℃,日最低温度为21.0～23.0 ℃.适宜高温、昼夜温差大、光照辐射强的自然条件利于颖花分化,并减少颖花退化.