籼粳稻光合作用的光抑制特性及在正反交F1杂种中的表现

用稻０２４２８、０２９和籼稻３０３７、Ｐａｌ－ｇｈａｒ进行杂交,探索籼粳亚种光抑制特性在Ｆ１杂种中的遗传表现。结果表明：通常粳稻表现耐光抑制,籼稻表现对光抑制敏感。杂种Ｆ１的光抑制特性因正反交有明显差异。粳／籼Ｆ１光合光抑制与其母本粳稻相似,因其来自母本质基因编码的ＱＢ蛋白与＾１４Ｃ－Ａｔｒａｚｉｎｅ结合的Ｋｂ值和光抑制条件下ＱＢ蛋白维持能力接近;籼／粳Ｆ１比母本籼稻耐光抑制,因其ＱＢ蛋白维持能力     

光抑制条件下水稻籼粳亚种及其正反交F_1杂种的PSⅡ光化学效率和CO_2交换特点

测定了水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）不同正反交组合的ＰＳⅡ电子传递活性、Ｄ１蛋白量、叶绿素ａ荧光、净光合速率（ＰＮ）、光呼吸速率（ＰＲ）、ＲｕＢＰＣａｓｅ／Ｏａｓｅ活性,并对ＲｕＢＰＣａｓｅ进行了动力学分析。结果表明：光抑制条件下粳（ｊａｐｏｎｉｃａ）亚种中Ｄ１蛋白净降解少,ＰＳⅡ电子传递活性和光化学效率高,表现耐光抑制,而籼（ｉｎｄｉｃａ）亚种则相反,籼、粳正反交Ｆ１的上述指标介于双亲值之间且偏向其母本。进一步观察它们的ＣＯ２交换特点,所有基因型水稻ＰＲ保持稳定、ＰＮ降低,因而ＰＲ／ＰＮ增加。与耐光抑制的粳亚种相比,对光抑制敏感的籼亚种中ＰＮ降低较多、ＰＲ／ＰＮ增加较多。正反交Ｆ１杂种的ＰＲ／ＰＮ介于双亲值之间且偏向其母本。ＣＯ２交换的关键酶ＲｕＢＰＣａｓｅ／Ｏａｓｅ活性和ＲｕＢＰＣａｓｅ动力学参数没有变化且在基因型间无差异。相关分析表明,Ｄ１蛋白量与Ｆｖ／Ｆｍ、ＰＲ／ＰＮ的相关系数分别为０．９５０１和－０．９７６８。看来,质基因编码的Ｄ１蛋白是籼粳杂种稻光抑制特性及其生理遗传的分子基础。     

水稻籼粳亚种杂交1代的光合光抑制特性

用４个粳稻品种,５个籼稻品种进行正反交,得到１６个籼粳杂交Ｆ１,测定其光合光抑制特性。结果表明：通常籼稻对光抑制的敏感性大于粳稻,但籼稻中也有耐性强的品种。籼粳杂交稻Ｆ１的光抑制介于双亲之间,并偏向其母本。光抑制程度与ＰＳⅡ活性一致,其机理与双亲核编码的ＳＯＤ诱导活性和母本质体编码的Ｄ１蛋白量有关。比较釉粳杂交稻“３０３７／０２４２８”和税型杂交稻“汕优６３”的光抑制特性发现,在光抑制条件下,籼粳杂交稻ＳＯＤ诱导活性和Ｄ１蛋白量保持能力较高,因而ＰＳⅡ和光合能力表现比较稳定。因此,为培育耐光抑制的籼粳杂交稻,筛选耐性强的品种作母本是籼粳亚种配组的重要原则。     

菠菜叶绿体的光抑制部位

有氧条件下,叶绿体的光抑制部位不是专一的。强光可使PSⅡ氧化侧、PSⅡ反应中心、PSⅡ还原侧,PSⅡ及类囊体膜透性都有不同程度的破坏。这种非专一性可能与类囊体膜蛋白在强光下的降解有关。无氧条件下,叶绿体的光抑制部位只是在PSⅡ反应中心及Q_B蛋白上。     

光抑制条件下水稻籼粳亚种及其正反交F1杂种的PSⅡ光化学效率和CO2？…

测定了水稻不同正反交组合的ＰＳⅡ电子传递活性、Ｄ１蛋白量、叶绿素ａ荧光、净光合速率（ＰＮ）、光呼吸速率（ＰＲ）、ＲｕＢＰＣａｓｅ／Ｏａｓｅ活性,并对ＲｕＢＰＣａｓｅ进行了动力学分析。结果表明：光抑制条件下粳亚种中Ｄ１蛋白净降解少,ＰＳⅡ电子传递活性和光化学效率高,表现耐光抑制,而籼亚种则相反,籼、粳正反交Ｆ１的上述指标介于双亲值之间且偏向其母本。进一步观察它们的ＣＯ２交换特点,所有基因型水稻ＰＲ保     

自然条件下珊瑚树（Viburnum odoratissimum）叶片光合作用的光抑制

利用气体交换观察、叶绿素荧光分析和ＱＢ蛋白含量的测定３种方法,研究了常绿灌木珊瑚树叶片的光合作用在上海深秋初冬自然条件下的光抑制,以便确定在除光以外不存在其它环境胁迫的自然条件下光合机构的破坏是否是引起光抑制的主要原因。经过中午３ｈ左右的强光照射以后,珊瑚树叶片的表观量子效率（ＡＱＹ）和ＰＳⅡ光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）明显下降,表明珊瑚树叶在自然条件下经常发生光抑制。而且,经中午强光照射以后,叶片的初始荧光（Ｆ０）下降;非光化学荧光猝灭的慢弛豫成分（ｑＥｓｌｏｗ）上升;光饱和的光合速率略有下降;中午光照后降低了的ＡＱＹ和Ｆｖ／Ｆｍ在叶片离开强光１ｈ以后基本恢复;模拟中午光照的强光处理对叶片的ＱＢ蛋白含量没有明显的影响。这些事实都说明这种光抑制发生的主要原因是非光辐射能量耗散的增加,光合机构的破坏即使发生,也是很轻微的。     

杨梅光合作用的低温光抑制

利用便携式调制叶绿素荧光仪和光合作用测定系统研究了短期低温光照对杨梅幼树光合作用的影响。结果表明,低温光照处理后,杨梅叶片的Pn（净光合速率）、Gs（气孔导度）、Fv／Fm（最大的光系统Ⅱ光化学效率）、qP（光化学猝灭系数）和①PSⅡ（光系统Ⅱ的量子产量）下降,Ci／Ca（细胞间隙CO2浓度／环境CO2浓度）、Fo（初始荧光）、qN（非光化学猝灭系数）和（Fi—Fo）／（Fp—Fo）（失活的PSⅡ反应中心数量）上升。此外在同一水平低温下,中等强光（350μmol m^-2s^-1）加剧了PSⅡ反应中心的失活或破坏并且需要更长时间来恢复。这些结果说明低温和有光照条件下引起的杨梅光合作用下降是由于光合机构活性下降所致,即主要是PSⅡ反应中心的失活或破坏：我们推测QA^-（还原态质体醌A）和非还原QB（质体醌B）数量的积累可能是导致PSⅡ反应中心失活或破坏的原因,在低温光抑制过程中非辐射能量耗散对保护光合机构起着重要作用。     

光系统Ⅱ的光抑制和超氧的产生

为了更多地了解超氧在叶绿体中产生的部位,在测定欧洲赤松（Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ Ｌ．）针叶离体叶绿体的Ｆｖ／Ｆｍ比值的同时,以Ｔｉｒｏｎ为探针,用电子自旋共振（ＥＳＲ）技术平行检测其氧自由基的产生。当光强达到足以引起光抑制并ｖ／Ｆｍ比值下降时,指示超氧产生的ＴＨ＾．半醌自由基的信号强度也随之增加。这一信号的强度也可被二氯苯基二甲基脲（ＤＣＭＵ）所增强,但被外源的自由基清除剂或二氯酚靛酚     

青海高原及上海平原地区植物叶片光合作用的光抑制

用便携式ＡＤＣ光合气体分析系统和便携式ＣＦ－１０００荧光仪对青海和上海的同一植物和不同植物叶片光合作用的光抑制进行了测定。结果表明,两地在晴天强光下,中午植物叶片光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）的光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）和表观光合量子效率（ＡＱＹ）的日变化比早晨低;上海测定ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ和ＡＱＹ的日变化比青海的下降幅度大。ＡＱＹ的日变化曲线比ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ低,ＡＱＹ降低的幅度比ＰＳⅡ的Ｆｖ／Ｆｍ大。两地植物均有不同程度的光合作用光抑制,且上海比青海的大     

不同温光条件下籼粳稻叶片的光抑制和光氧化表现

不同温光条件（4d)下,以粳稻（Dryza sativaL.sp.japonica)“9516”和籼稻（O.sativaL.sp.indica)“汕优63”为材料,测定了与PSⅡ光能转化效率（Fv/Fm)和膜脂过氧化作用有关的生理指标。结果表明：适温、中等光强下两品种Fv/Fm和膜脂过氧化作用的产物（MDA）无变化,未见光抑制和光氧化表现;适温、强化下籼稻“汕优63”的Fv/Fm明显下降,MDA未见变化,有光抑制无光氧化表现;低温、强光下两品种有光抑制和光氧化表现。低温、强光下结合抑制剂实验证明,与粳稻相比,籼稻的D1蛋白量和SOD活性下降较多,叶黄素循环和非光化学猝灭（qN)受抑制程度较大,膜脂过氧化产物MDA含量较高,因而光抑制和光氧化现象较明显。实验提出：光能转化效率和膜脂过氧化表现是预测光氧化的关键指标。     

籼、粳杂种的“随体丢失”

1985—1986,观察籼、梗及籼、粳Fl杂种终变期核仁染色体数,籼为2个二价核仁染色体,粳为1个二价核仁染色体,籼、粳Fl杂种核仁染色体数与父本水稻的核仁染色体数相同。由此,讨论了“随体丢失”在水稻育种,粳稻起源及遗传学方而的意义。     

硅对水稻籼粳杂种雌雄配子育性和结实率的影响

以2个籼稻品种和2个粳稻品种及其籼粳杂种一代为材料,通过水培试验研究了硅对籼粳亚种间杂种雌雄配子育性和结实率的影响。结果表明:4个水稻亲本的育性正常,而亚种间杂种‘台中65’/‘广陆矮4号’和‘穞稻’/‘秋光’F1花粉育性分别为40.1%和50.3%,小穗育性分别为25.8%和40.3%;其F1胚囊具有正常的卵细胞、助细胞、极核及反足细胞,胚囊败育率分别为5.33%和3.33%。加硅处理F1每个柱头上花粉粒多于25粒的小花数分别占90%和90.5%,而不加硅处理高于20粒的小花数仅占8%和10%;加硅处理F1花粉离体萌发率分别为75.15%和76.23%,小穗的结实率分别达到65.5%和68.7%,而不加硅处理的分别为46.7%和48.13%,小穗结实率分别只有25.8%和40.3%,且加硅处理极显著高于不加硅处理。研究表明,水稻籼粳杂种存在半不育现象,并主要由花粉半不育和花药开裂性差造成;硅肥能促进杂种F1植株的花药开裂,明显增加柱头上花粉粒数目,并促进花粉萌发,显著提高小穗的结实率。     

水稻亚种间杂种基因效应和性状间相关性分析

以6份籼型型不育系和6份粳型或偏粳型广亲和系配制成不完全双列杂交,将杂种F1及其亲本在三个播期（5／20,6／10,6／30）试验,应用加性、显性与环境互作摸型,分析籼粳交杂种八个主要农艺性状的遗传方差组成、杂种优势的表现以及性状间的相关性等．结果表明：1）参试性状不仅加性方差和显性方差极显著,并且加性×环境或显性×环境互作方差也显著存在;但控制不同性状的基因效应稳定性尚有明显的差异．2）基因型×环境互作效应的结果,使杂种在多数性状上其群体平均优势和群体超亲优势均随播种推迟而呈下降的趋势;F1性状的平均基因型预测值显示了早播常出现植株偏高、剑叶较披和生育期相对延长,而迟播导致主穗总粒数减少3）性状间的加性和显性相关是决定遗传相关的主要因素;在株高、抽穗天数、剑叶长、主穗长和主穗总粒数等五个性状间,杂种的表型相关和遗传相关与遗传相关的四种分量间方向相同,均为显著正相关,所以要选育大穗高产的杂交组合及其配组材料,都应保证适宜的株高、生育期和剑叶长.     

水稻籼粳亚种间rDNA的ITS(internal transcribed spacer,ITS)序列分析

为探讨水稻亚种间的遗传背景及亲缘关系,运用PCR技术扩增并测序了水稻籼亚种的南京11号,9311、广陆矮4号三个品种和粳亚种的秋光、日本晴、爪哇稻三个品种的完整ITS区（包括5.8S区）。供试材料的5.8S rDNA的长度和G/C含量完全一致。ITSI的长度为193-195bp、G/C含量为72.31%-74.38;ITS2的长度为224-232bp,G/C含量为74.46%-76.86%。序列的相似性为94.4%-99.3%。CLUSTAL.W软件排序及分析表明;1）存在4个信息位点把6个品种分为籼粳两大类群;2）籼稻之间的ITS序列的同源性小于粳稻之间的同源性,由此可见,水稻核糖体DNA的ITS序列的变化规律与其传统的分类具有高度的一致性。     

籼粳稻杂交后代花时性状的QTL分析

研究典型籼稻品种‘七山占’和典型粳稻品种‘秋光’杂交衍生的重组自交系群体及其双亲的花时性状,并用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析,共检测到6个与水稻花时性状相关的QTL,包括1个始花时QTL、3个盛花时QTL和2个终花时QTL,分别位于第1、2、7、8、10和12染色体,单个QTL的贡献率在7.08%～26.95%之间。有4个增效等位基因来源于粳型亲本‘秋光’,2个来源于籼型亲本‘七山占’。     

生态条件对籼粳交F2代穗部性状与程氏指数的影响

选用籼粳交组合(晚轮422×沈农265)F2为试材,分别在四川、上海、辽宁同年种植,研究在不同生态条件下穗部性状和程氏指数的变化趋势以及二者的关系。结果表明:在四川和上海穗较长、2次枝梗数较多、结实率较低并且与着粒密度呈极显著负相关,而在辽宁穗较短、1次枝梗数较多、结实率较高并且与着粒密度关系不显著。从北到南,程氏指数、叶毛、1-2穗节长、抽穗时壳色和子粒长宽比均呈偏粳分布,并且偏粳程度呈增加趋势。程氏指数与穗颈弯曲度相关性在各地区均未达显著水平;在四川与着粒密度呈显著负相关,与结实率和千粒重呈显著正相关;在上海与结实率呈显著正相关;在辽宁与着粒密度、1次枝梗数、2次枝梗数、粒数呈极显著负相关,与穗长呈显著正相关。因此,水稻超高产育种必须根据生态条件的差异合理地将协调穗部结构与亚种间杂交优缺点互补相结合。     

籼,粳稻及其杂种粗线期的核型分析

研究了典型籼,粳稻及其杂种粗线期的核型,结果表明：（１）籼稻品种南特号具有两对随体染色体,分别为第十和第十二染色体,粳稻品种巴利拉具１对随体染色体,为第十染色体,杂种南特号／巴利拉的随体染色体与南特号相同;（２）在粗线期,两品种均可见单核仁和双核仁的细胞存在,说明细胞贩核仁数目与随体数目并不对应;（３）两品种的对应染色体之间,在染色体相对长度,臂比及染色粒分布上均无明显差异。     

籼粳稻杂交后代的剑叶气孔性状与亚种特性的关系

水稻品种‘秋光’和‘七山占’的杂交后代F9群体,用TM1000台式扫描电镜观察水稻剑叶气孔各种性状的结果表明：籼粳杂交后代剑叶的气孔性状间变化规律不同,背部气孔密度大于腹部,背部气孔长度小于腹部,而气孔宽度则是背部大于腹部。杂交后代按照程氏指数分为籼稻、偏籼稻、偏粳稻、粳稻4种类型,它们的叶片背部气孔密度大小依次为粳型〉偏籼型〉偏粳型〉籼型;腹部和背部气孔密度的变化规律相一致。背部气孔长度依次为偏粳型〉偏籼型〉籼型〉粳型;腹部气孔长度变化为籼型〉偏粳型〉偏籼型〉粳型;背部气孔宽度变化为粳型〉偏粳型〉偏籼型〉籼型;腹部气孔宽度变化为偏粳型〉偏籼型〉粳型〉籼型。     

Variation in Anther Culture Response and Fertility of Backcrossed Hybrids between Indica and Japonica Rice (Oryza sativa)

This study was conducted to investigate the variations of fertility, callus induction and plant regeneration in backcrossed hybrids between a responsive japonica variety (Mankeumbyeo, recurrent parent) and a recalcitrant indica variety (Ranta Emas, donor parent) to anther culture. The mean spikelet fertility of inter-subspecific F₁ and BC₁F₁ hybrids was 33.5% and 67.2%, and the spikelet fertility of BC₁F₁ among backcrossed hybrids showed the most extensive variation (a low of 4.5% to a high of 90.6%). The mean fertility and distribution range in BC₅F₁ hybrids were almost the same as that of the japonica recurrent parent (94.6%). The mean callus induction of F₁ and BC₁F₁ hybrids was higher than that of donor parent, and the distribution range in BC₁F₁ hybrids varied from a low 0% to a high 18.7%. The mean callus induction and plant regeneration of BC₄F₁ hybrids was almost that of japonica recurrent parent, and there were no statistical differences between BC₄F₁ and BC₅F₁ hybrids. These results may help to accelerate the introgression of desirable traits from indica into japonica rice using anther culture of backcross hybrids as a breeding strategy.