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相似文献
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1.
转C4光合酶基因水稻的CO2交换和荧光特性   总被引:24,自引:1,他引:23  
用转PEPC、PPDK、NADP_ME、PEPC PPDK酶基因水稻 (OryzasativaL .)及原种为材料 ,研究了光合作用对光照、温度、CO2 的响应和光抑制条件下的叶绿素荧光特性 ,结果如下 :1.转C4 光合酶基因水稻的饱和光合速率比原种高 ,其中转PEPC、PEPC PPDK双基因水稻的光饱和点比原种高 2 0 0 μmol·m-2 ·s-1,饱和光合速率比原种分别高5 1.6 %和 5 8.5 % ;转PEPC基因水稻的羧化效率比原种高 49.3% ,CO2 补偿点降低 2 6 .2 % ;在高温 (35℃ )下 ,转PEPC基因水稻的光合速率比原种高 17.5 %。 2 .经光抑制处理 8d后 ,转PEPC、PEPC PPDK酶基因水稻的PSⅡ光化学效率 (Fv/Fm)和光化学猝灭 (qP)下降 2 0 % - 30 % ,非光化学猝灭 (qN)增加了约 30 % ;但原种的Fv/Fm 和qP下降了 5 0 %多 ,qN变化不明显 ,表明转C4 光合基因水稻耐光抑制能力增强。这些结果为用生物技术提高水稻光合效率研究提供了新的依据和途径  相似文献   

2.
转PEPC基因水稻的光合生理特性   总被引:4,自引:0,他引:4  
用转PEPC、PPDK、NADP-ME、PEPC+PPKD双基因水稻(Oryza sativa L.)及原种为材料,以光合酶活性、饱和光合速率及PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)为指标,研究了转PEPC基因水稻的光合生理特征。结果如下:转PEPC基因水稻EPC活性比原种提高20倍;饱和光合速率比原种高55%;用高光强或人工光氧化剂甲基紫精(MV)处理后,与原种相比,转PEPC基因水稻光化学效率下降较少,证明其耐光抑制、耐光氧化能力增强,测定其兴合日变化看出:在1d中不同时间,转PEPC基因水稻的光合速率均高于原种,且与PEPC活性的日变化有相似的趋势,上述结果为转PEPC基因水稻的生理机制和种研究提供了依据和途径。  相似文献   

3.
用转PEPC基因水稻(Oryza sativa L. subsp.japonica Kitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能.通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环.将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率.测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用.叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据.  相似文献   

4.
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.  相似文献   

5.
转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用   总被引:10,自引:0,他引:10  
用转PEPC基因水稻(OryzasativaL.subsp.japonicaKitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据。  相似文献   

6.
转C4光合酶基因水稻株系的抗光氧化特性   总被引:20,自引:0,他引:20  
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。  相似文献   

7.
转PEPC基因水稻具有初级CO2浓缩机制的生理特点   总被引:1,自引:0,他引:1  
以原种粳稻Kitaake为对照, 研究了转玉米PEPC基因水稻的PEPC的高表达和碳同化特性的关系. 结果显示: 与原种相比, 转PEPC基因水稻气孔导度和光合速率显著增加, 经统计分析, 气孔导度的增加与光合速率的增加并无相关性. 而在高光强下, 与CO2浓缩有关的PEPC, CA酶蛋白的表达显著增加. 因此在大气CO2浓度下可显著增加光合能力(50%); 无CO2条件下, 可减少叶内CO2释放量, 从而降低了CO2补偿点. 用专一的抑制剂DCDP处理, 证明转PEPC基因水稻叶内PEPC的高表达与碳同化能力的提高和Fv/Fm的稳定性有关. 用14C示踪20 s, 转PEPC基因水稻14C较多的分配在C4光合原初产物天冬氨酸中, 意味着叶内存在着一定的C4光合代谢途径. 上述结果说明, 用代谢工程可以在叶内构建初级的CO2浓缩机制, 为转基因的高光效育种技术提供了生理依据.  相似文献   

8.
转PEPC基因水稻具有初级CO2浓缩机制生理特点   总被引:8,自引:0,他引:8  
以原种粳稻Kitaake为对照, 研究了转玉米PEPC基因水稻的PEPC的高表达和碳同化特性的关系. 结果显示: 与原种相比, 转PEPC基因水稻气孔导度和光合速率显著增加, 经统计分析, 气孔导度的增加与光合速率的增加并无相关性. 而在高光强 下, 与CO2浓缩有关的PEPC, CA酶蛋白的表达显著增加. 因此在大气CO2浓度下可显著增加光合能力(50%); 无CO2条件下, 可减少叶内CO2释放量, 从而降低了CO2补偿点. 用专一的抑制剂DCDP处理, 证明转PEPC基因水稻叶内PEPC的高表达与碳同化能力的提高和Fv/Fm的稳定性有关. 用14C示踪20 s, 转PEPC基因水稻14C较多的分配在C4光合原初产物天冬氨酸中, 意味着叶内存在着一定的C4光合代谢途径. 上述结果说明, 用代谢工程可以在叶内构建初级的CO2浓缩机制, 为转基因的高光效育种技术提供了生理依据.  相似文献   

9.
不同品种美国山核桃叶绿素荧光参数日变化的研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
以湖南省永州市冷水滩采穗圃中的美国山核桃为试材,研究了叶绿素荧光参数的日变化规律。结果表明:初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)、光合量子产额(Yield)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)和表观电子传递速率(ETR)均存在着明显的日变化。其中Fv/Fm、Fm、Yield、qP均呈先下降后上升的趋势,在中午强光下降低到最低值;qN则呈先上升后下降的趋势,在中午时分达到峰值;Fo呈下降趋势,部分品种傍晚稍有回升,但仍比早晨低;ETR日变化呈双峰曲线。不同品种间Fv/Fm、Yield、ETR、qP、qN对光强和温度的响应也存在着明显差异,可作为鉴定品种耐光抑制能力大小的指标。  相似文献   

10.
重金属对盐生草光合生理生长特性的影响   总被引:5,自引:1,他引:4  
以盐生草幼苗为试验材料,分别设置0(CK)、50、100、200、400μg?g-1的Ni2+、Cu2+处理,研究重金属Ni2+和Cu2+对盐生草光合生理特性的影响.结果表明:盐生草叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、非光化学猝灭系数qN及生长指标(株高、地上部干重和鲜重)在50μg?g-1的Ni2+处理时均达到最大值,后随Ni2+浓度继续增加,其叶片叶绿素a、叶绿素b、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、PSⅡ电子传递量子产率ΦPSⅡ、光化学猝灭系数qP、qN及各项生长指标逐步下降并低于对照水平,而细胞间隙CO2浓度(Ci)较对照呈增加趋势.在50μg?g-1的Cu2+处理时,盐生草叶片光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、qN及各项生长指标均达峰值;在100μg?g-1Cu2+处理时,光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qN及各项生长指标较对照仍有增加,而后随Cu2+浓度继续增加,其叶绿素a、叶绿素b、各光合参数、叶绿素荧光参数及生长指标均逐步降低并低于对照.可见,盐生草Pn在Ni2+胁迫下的下降主要是由非气孔限制所致,而Cu2+胁迫下的下降主要是由气孔限制所致;低浓度Ni2+和Cu2+对盐生草生长具有一定促进作用,过高浓度Ni2+和Cu2+则会通过抑制盐生草叶片叶绿素合成,影响其光合作用,从而抑制植株生长.  相似文献   

11.
外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节   总被引:1,自引:0,他引:1  
盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明:在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。  相似文献   

12.
The relationship between carbon assimilation and high-level expression of the maize PEPC in PEPC transgenic rice was studied by comparison to that in the untransformed rice, japonica kitaake. Stomatal conductance and photosynthetic rates in PEPC transgenic rice were higher than those of untransformed rice, but the increase of stomatal conductance had no statistical correlation with that of photosynthetic rate. Under high levels of light intensity, the protein contents of PEPC and CA were increased significantly. Therefore the photosynthetic capacity was increased greatly (50%) with atmospheric CO2 supply. While CO2 release in leaf was reduced and the compensation point was lowered correspondingly under CO2 free conditions. Treatment of the rice with the PEPC-specific inhibitor DCDP showed that overexpression of PEPC and enhancement of carbon assimilation were related to the stability of Fv/Fm. Labeling with 14CO2 for 20 s showed more 14C was distributed to C4 primary photosynthate asperate in PEPC transgenic rice, suggesting that there exists a limiting C4 photosynthetic mechanism in leaves. These results suggest that the primitive CO2 concentrating mechanism found in rice could be reproduced through metabolic engineering, and shed light on the physiological basis for transgenic breeding with high photosynthetic efficiency.  相似文献   

13.
C4 plants such as maize have CO2 concentrating mechanism and higher photosynthetic efficiency than C3 plants, especially under high light intensity, high temperature and drought conditions. In recent years, due to the rapid development of transgenic technique, different transgenic rice plants with high-level expression of C4 genes have been created by the successful introduction of genes encoding the key C4 photosynthetic path enzymes PEPC, PPDK and NADP-ME through agrobacteria-mediated…  相似文献   

14.
草莓叶片光合作用对强光的响应及其机理研究   总被引:41,自引:9,他引:32  
用便携式调制叶绿素荧光仪和光合仪研究了强光下草莓叶片荧光参数及表观量子效率的变化.结果表明,Fm、Fv/Fm、PSⅡ无活性反应中心数量和QA的还原速率在强光下降低,在暗恢复时升高;而PSⅡ反应中心非还原性QB的比例在强光下增加,在暗恢复时降低.上述荧光参数的变化幅度均以强光胁迫或暗恢复的前10 min最大.强光下ΦPSII、ETR和qP先升高后降低,但qN先大幅度降低,然后小幅回升.强光处理4 h后,丰香和宝交早生的表观量子效率(AQY)分别降低了20.9%和37.5%;qE(能量依赖的非光化学猝灭)为NPQ(非光化学猝灭)的最主要成分.强光胁迫下丰香的Fo、Fm、Fv/Fm、ΦPSII、ETR和AQY的变化幅度均明显比宝交早生小.DTT处理后,草莓叶片的Fm和Fv/Fm明显降低,Fo显著升高.可以认为,依赖叶黄素循环和类囊体膜质子梯度两种非辐射能量耗散在草莓叶片防御光损伤方面起着重要作用,丰香的光合机构比宝交早生更耐强光.  相似文献   

15.
Thirty days old rice plants grown under low and moderate light conditions were transferred to full sunlight to observe the extent of photoinhibitory damage and protective mechanism, and the relationship between xanthophyll cycle and nonphotochemical quenching (qN) under changing light environment. Control plants (low, moderate and sun grown) exhibited similar Fv/Fm ratio, indicating similar photosynthetic efficiency prior to light stress. On exposure to the high light treatment, low light grown plants exhibited faster and higher degree of photoinhibition compared to moderate and high light grown plants. Moderate and high light grown plants showed relatively less photoinhibition and also showed higher qN, indicating better capacity of energy dissipation. Increase in qN in moderate light and sun grown plants was accompanied by conversion of violaxanthin (V) to antheraxanthin (A) and zeaxanthin (Z) indicating operation of Z-dependent thermal dissipation. Rice plants fed with ascorbate (AsA), a stimulator of the de-epoxidation state of V to Z, showed higher Fv/Fm ratio and qN than the plants fed with dithiothreitol (DTT) an inhibitor of xanthophyll cycle. This indicated that an increased amount of energy reached PS II reaction centre, due to absence of A and Z formation, thereby causing greater damage to photosynthesis in DTT fed rice plants. The present data confirmed the relationship between qN and Z in dissipating the excess light energy, thereby protecting plants against photodamage.  相似文献   

16.
阳成伟  陈贻竹  彭长连 《广西植物》2002,22(6):534-536-536
经ABA处理的水稻幼苗叶片和对照相比 ,PSII光化学效率 (Fv/Fm)和非光化学猝灭系数 (qN)显著受抑制。经高光处理 1h后 ,ABA处理的水稻幼苗叶片光抑制程度比对照小 ,这暗示ABA对高光光抑制具有一定的光保护作用 ,且间接表明ABA提高水稻幼苗抗光抑制的能力与叶黄素循环密切相关。  相似文献   

17.
为阐明水稻高表达玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(C4 phosphoenolpyruvate carboxylase,C4pepc)出现高光效的分子机理,以盆栽转C4pepc水稻(PC)及野生型Kitaake(WT)为材料,花后7d茎吸入脱落酸(abscisic acid,ABA)、正丁醇(n-butanol,BA)及氯化二亚苯基碘(diphenyleneiodonium,DPI),考察其对叶片光合特性及酶活性等影响。结果表明:(1)与ABA处理不同,DPI和BA处理下PC的只均呈现先增加后下降的趋势,BA处理0.5h时只明显增加,原因主要是由于气孔导度的增加;(2)ABA、BA和DPI对只/R的影响不明显,与WT相比,PC的qP下降少;(3)BA处理后PC的PEPC活性降低了26%,而DPI处理则增加了48%。各处理并未对PEPC蛋白和基因的表达有影响。  相似文献   

18.
The stability of PSII in leaves of the resurrection plant Haberlea rhodopensis to high temperature and high light intensities was studied by means of chlorophyll fluorescence measurements. The photochemical efficiency of PSII in well-hydrated Haberlea leaves was not significantly influenced by temperatures up to 40 degrees C. Fo reached a maximum at 50 degrees C, which is connected with blocking of electron transport in reaction center II. The intrinsic efficiency of PSII photochemistry, monitored as Fv/Fm was less vulnerable to heat stress than the quantum yield of PSII electron transport under illumination (phiPSII). The reduction of phiPSII values was mainly due to a decrease in the proportion of open PSII centers (qP). Haberlea rhodopensis was very sensitive to photoinhibition. The light intensity of 120 micromol m(-2) s(-1) sharply decreased the quantum yield of PSII photochemistry and it was almost fully inhibited at 350 micromol m(-2) s(-1). As could be expected decreased photochemical efficiency of PSII was accompanied by increased proportion of thermal energy dissipation, which is considered as a protective effect regulating the light energy distribution in PSII. When differentiating between the three components of qN it was evident that the energy-dependent quenching, qE, was prevailing over photoinhibitory quenching, qI, and the quenching related to state 1-state 2 transitions, qT, at all light intensities at 25 degrees C. However, the qE values declined with increasing temperature and light intensities. The qI was higher than qE at 40 degrees C and it was the major part of qN at 45 degrees C, indicating a progressing photoinhibition of the photosynthetic apparatus.  相似文献   

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