高温胁迫对水稻剑叶光合和叶绿素荧光特征的影响

采用盆栽方法在人工气候箱内对超级杂交稻组合"天优998"4个生育期(抽穗期、乳熟期、蜡熟期和完熟期)分别进行5个高温处理(最高温度分别设定为32、35、38、40和42℃,日较差为6℃,每个处理为期5d,每天2h,以自然条件下生长的水稻为对照),研究了高温胁迫对水稻剑叶光合和荧光特征的影响。结果表明:高温对水稻剑叶光合和荧光特征具有显著影响,而且因高温处理、生育期、参数的不同而有差异,温度越高影响越大;高温处理后水稻剑叶叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)下降,胞间CO2浓度(Ci)上升;光化学效率(Fv/Fm)、实际量子产量(ΦPSII)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ光化学反应(P)下降,初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(qN)、其他热耗散(E)上升;当最高温度大于35℃时,4个生育期的光合和荧光指标大多发生了显著变化,当最高温度大于38℃时,则大幅下降;抽穗期和乳熟期Pn、Gs下降显著、Ci上升显著,蜡熟期和完熟期SPAD下降显著,但高温下抽穗期、乳熟期水稻剑叶Fv/Fm的下降幅度和Fo的上升幅度比蜡熟期、完熟期大;高温胁迫对水稻剑叶Pn的影响比SPAD大,抽穗和乳熟期水稻剑叶Pn下降主要是由气孔因素引起,而蜡熟期和完熟期剑叶Pn的下降则主要是由非气孔因素所致。     

超级杂交水稻谷粒产量与叶光合速率的关系

在2000～2005年期间,通过测定几种超级杂交水稻与普通杂交水稻‘汕优63’的产量构成和叶片光合作用探讨了谷粒产量与光合作用的关系。结果表明:(1)4种超级杂交水稻‘培矮64S/E32’、‘P88S/O293’、‘金23A/611’和‘GD-lS/ RB207’的产量水平显著高于‘汕优63’,是对照的108%～120%。(2)与‘汕优63’相比,这些超级杂交水稻的株型好,上层叶片直立,穗大即每穗粒数多,是对照的125%～177%。(3)与‘汕优63’相比,这些组合第二叶的净光合速率显著提高,但第一叶即剑叶的未必都较高。(4)去半叶处理降低了‘GD-1S/RB207’的结实率,而去半穗处理显著提高了结实率。因此,这些超级杂交水稻的高产原因在于穗大、株型好以及群体光能利用效率高。增加单叶特别是剑叶的光合能力是克服谷粒产量的光合产物源限制和在未来的超级杂交水稻育种中实现产量潜力新突破的关键。     

吉林省47年育成的水稻品种根系伤流液重量变化及其与剑叶光合速率的关系

为了解不同年代水稻品种根系活力的变化及其与叶片光合的关系,以根系伤流液重量作为根系活力指标,研究了吉林省1958-2005年间育成的33个水稻品种抽穗后根系伤流液重量变化及其与剑叶净光合速率的关系。2--~-的研究结果表明,47年的遗传改良导致了水稻品种根系伤流液重量增加,根系伤流液重量与品种的育成年份呈显著正相关,与剑叶光合速率也呈显著正相关。抽穗后根系伤流液重量可以作为剑叶光合能力和高产的参考指标。     

盐碱地马蔺光合生理特性的研究

研究了盐碱地生长的马蔺叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和水分利用效率（WUE）以及环境因素的日变化。结果表明,马蔺叶片Pn和Tr均呈现双峰曲线,具有光合午休现象。这种现象出现的原因是由于较高的太阳辐射引起叶片温度的升高,叶片的羧化效率(CE)和表观量子产额(AQY)的下降造成的。     

低温和光对灌浆期水稻剑叶光合作用的影响

水稻剑叶的光合速率和表观量子效率均随温度的下降而降低,光合速率的下降比表观量子效率的下降明显。低温处理亦引起了最大光合速率和表观量子效率的降低及气孔阻力的升高。这些变化,光照低温处理的大于黑暗低温的;当转入常温后,前者光合速率的恢复慢于后者;恢复期间,有光照的又比无光照的光合速率恢复要慢。     

不同抗性水稻品种感染白叶枯病后的叶片光合速率变化(简报)

水稻抗白叶枯病品种IR_(26)和感病品种金刚30接种白叶枯病菌后,接种叶片的净光合速率均下降。前者下降缓慢,后者随着病斑的扩展下降迅速。两者接种在下部第8叶,其上部健康叶片的净光合速率也增加,IR_(26)叶片净光合速率高于金刚30。     

水稻亚种间杂种F1 光合特性研究

用绵恢725、蜀恢527和蜀恢881三个籼型恢复系、1个美国稻Lemont和1个爪哇稻香大粒作母本, 与1个日本特早熟粳稻Kitaake杂交, 研究了5个杂种F1及其亲本的光合生理表现。结果表明, 在高光通量密度(Photosynthetic flux density, PFD)条件下, 5个杂种F1净光合速率(Pn)明显高于双亲或双亲之一, 推测亲本与杂种F1之间不同的Pn同叶片中Rubsico活性有关。杂种F1的比较中, 在表观量子效率(j)、羧化效率(CE)、CO2补偿点(G)等方面, 籼粳亚种间杂种F1(绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake、蜀恢881/Kitaake)对2个亚种内杂种F1香大粒/Kitaake(粳爪交)、Lemont/Kitaake(不同生态型的粳粳交, 美国稻属于特殊粳稻)具有明显的优势, 而蜀恢881含有粳型血缘, 蜀恢881/Kitaake也比典型籼粳亚种间杂种F1 绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake优势稍逊一筹。5个杂种F1因为具有不同的遗传差异而表现出不同的光合优势, 在这方面, 典型籼粳亚种间杂交蜀恢527/Kitaake、绵恢725/Kitaake要优于其他杂交种, 说明亲本间遗传差异越大, 其杂种F1的光合优势越强。     

水稻亚种间杂种F1光合特性研究

用绵恢725、蜀恢527和蜀恢881三个籼型恢复系、1个美国稻Lemont和1个爪哇稻香大粒作母本,与1个日本特早熟粳稻Kitaake杂交,研究了5个杂种F1及其亲本的光合生理表现.结果表明,在高光通量密度(Photosynthetic flux density,PFD)条件下,5个杂种F1净光合速率(Pn)明显高于双亲或双亲之一,推测亲本与杂种F1之间不同的Pn同叶片中Rubsico活性有关.杂种F1的比较中,在表观量子效率(ψ)、羧化效率(CE)、CO2补偿点(T)等方面,籼粳亚种间杂种F1(绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake、蜀恢881/Kitaake)对2个亚种内杂种F1香大粒/Kitaake(粳爪交)、Lemont/Kitaake(不同生态型的粳粳交,美国稻属于特殊粳稻)具有明显的优势,而蜀恢881含有粳型血缘,蜀恢881/Kitaake也比典型籼粳亚种间杂种F1绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake优势稍逊一筹.5个杂种F1因为具有不同的遗传差异而表现出不同的光合优势,在这方面,典型籼粳亚种间杂交蜀恢527/Kitaake、绵恢725/Kitaake要优于其他杂交种,说明亲本间遗传差异越大,其杂种F1的光合优势越强.     

昼夜温差对小麦光合特性的影响

在严格控制光照和空气相对湿度的人工气候室内,模拟不同昼夜温差（２５℃／１０℃,昼／夜和２５℃／２５℃,昼夜）,对两个原在不同环境条件下栽培的青海高原３３８和上海沪麦５号小麦品种的光合特性进行了进行了比较研究。结果表明,在有１５℃昼夜温差处理条件下生长的小麦,其叶面积较大,叶片寿命较长,呼吸作用较低。不同的昼夜温差条件下小麦的光合作用响应曲线没有明显的差异;但在夜温为１０℃下生长小麦,其光合作用的最     

小麦旗叶发育过程中光合效率的变化

作物的产量基本上取决于光合机构的大小和效率（Ｇａｒｄｎｅｒ等１９８５）。要不断提高作物的单位面积产量,除了尽可能满足水、肥供应以获得足够大的光合机构从而接受足够多的光能外,还必须提高叶片的光合效率。这是增加作物产量的一条必由之路。因此,很有必要深入开展光合效率调节控制机理的研究。关于叶片生长发育期间光合速率与叶片结构的变化,已经有大量的研究报告,并且有全面的综合评述（ˇＣａｔｓｋｙ和ˇＳｅｓｔàｋ１９９７）。然而,关于叶片生长发育期间光合效率特别是荧光参数如何变化的报告却很少。虽然ˇＣａｔｓｋｙ…     

水稻抽穗后剑叶衰老过程中光合关键酶的基因表达

协优 930 8、培矮 6 4s/ 9311和汕优 6 3三个超级高产水稻品种抽穗后 ,剑叶中光合速率减小、叶绿素含量下降、SOD活力降低和MDA含量上升的幅度不同 ,显示它们开花结实过程中叶片衰老的速度不同 ,以汕优 6 3衰老最快 ,协优 930 8最慢 ,培矮 6 4s/ 9311居中。Northern杂交和免疫定量研究表明 ,汕优 6 3和培矮6 4s/ 9311剑叶rbcS(Rubisco小亚基基因 )和rca(Ru bisco活化酶基因 )mRNA的表达随抽穗后天数的增加而下降 ,而协优 930 8在抽穗后第 10天才开始下降 ;Rubisco和Rubisco活化酶蛋白含量的下降趋势与rbcS和rcamRNA的变化趋势相似。因此 ,水稻抽穗后剑叶衰老过程中光合能力的下降与光合关键酶基因(rbcS和rca)表达下降密切相关     

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.     

群体中叶片光合能力的分布及其对群体光合作用的影响

利用数学变分原理分析了群体中叶片光合能力对环境适应和有限氮资源利用的最优分布。叶片光合能力呈现与光强相同的负指数衰减分布时,“群体的光合速率和对氮的利用率最高;叶片对环境光强适应的优越性随群体消光系数和叶面积指数增加而增加。由此推导了叶片光合能力最优分布下的群体光合模型。     

八倍体小偃麦和普通小麦旗叶及叶鞘光合日变化比较研究

以温室大棚中栽培的普通小麦'中国春'(对照)及八倍体小偃麦'小偃7430'(染色体组为ABDE_1)、'小偃693'(染色体组为ABDF_1)为材料,采用TPS-1光合作用测定系统及FMS-2荧光仪测定了开花期旗叶和叶鞘的净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光参数的日变化,以揭示普通小麦与八倍体小偃麦旗叶及其叶鞘的光合作用差异.结果表明:八倍体小偃麦与普通小麦'中国春'的旗叶和叶鞘光合作用均有午休现象,净光合速率于上午11:00左右出现高峰,午间下降,下午又呈现上升趋势,且'小偃693'叶片在上午时上升较快;气孔导度和荧光参数F_v/F_m、Fv/F_o、 Φ_(PS)Ⅱ、ETR的变化趋势与净光合速率相似,而NPQ的变化趋势则相反.各光合作用和叶绿素荧光参数在材料间表现为八倍体小偃麦高于普通小麦'中国春',器官间表现为旗叶高于相应叶鞘,而'小偃693'的叶鞘和'中国春'叶片的相似.研究发现,八倍体小偃麦旗叶和叶鞘的光合效率优于普通小麦'中国春';'小偃693'的光合效率因其较高的光反应活性表现得尤为突出,其叶鞘的光合能力也不容忽视.     

利用CRISPR/Cas9技术编辑水稻ROP基因OsRac5

OsRac5基因属于水稻小G蛋白ROP家族。该基因参与了水稻的育性调节,但是OsRac5在水稻生长发育中的作用尚不清楚。为鉴定该基因的功能,本文采用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,构建了该基因的双靶标载体Cas9-OsRac5,并对水稻进行了遗传转化。对转基因水稻的筛选和分子鉴定显示,在T1代获得了10个纯合突变株系。序列分析显示,在OsRac5编辑水稻中,该基因编码区发生了碱基缺失或/和插入,导致预期产生的不同类型OsRac5截短蛋白均丧失小G蛋白的保守结构域。对抽穗期OsRac5编辑水稻的表型进行统计学分析,结果显示,OsRac5编辑水稻与对照在剑叶角度以及剑叶净光合速率上存在极显著差异,其中OsRac5编辑水稻剑叶角度增大67%,剑叶净光合速率减小32.7%。本研究结果提示,OsRac5基因通过调控剑叶角度,影响水稻光合效率,与水稻生长发育密切相关。     

不同功能型植物叶氮含量与光合特性的关系研究

在山西南部的霍山七里峪林场,确定乔木、灌木和草本物种共26个,用Li-3000A叶面积测定仪测量了叶面积的大小、用Li-6400便携式光合作用测定系统测定了叶光饱和速率（A_area）,计算了比叶重（LMA）、单位重量的光饱和光合速率（A_mass）、单位面积叶氮含量(Narea)、单位重量叶氮含量(N_mass)及光合氮利用效率(PNUE),研究了它们之间的不同和相互作用关系。结果表明：不同功能型植物的N_mass、A_area、A_mass、N_area和PNUE差异显著(p<0.05),植物叶片氮含量与植物光合生理特性具有显著相关关系,N_mass与A_area、A_mass和PNUE呈线性显著的正相关(p<0.05);N_area与A_area、A_mass、PNUE之间呈极显著的负相关(p<0.01)。     

不同施肥条件下冷、暖型小麦旗叶光合生理特性的研究

以2类4个小麦品种为试验材料,通过田间小区试验,比较了灌浆结实期冷、暖型小麦在不施肥(CK)、单施磷肥(P)、单施氮肥(N)和氮磷配施(NP)等4种施肥条件下旗叶的光合生理特性。结果表明,不同施肥条件下,冷型小麦的旗叶叶面积、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量及净光合速率均高于暖型小麦。其中,在不施肥和单施磷肥条件下,两类小麦之间各项生理指标的差异均达显著或极显著水平;在施用氮肥(单施氮肥和氮磷配施)条件下,两类小麦之间的差异有所减小,但冷型小麦仍然高于暖型小麦。冷型小麦旗叶优良的光合生理特性具有不随施肥条件的改变而发生根本性变化的特点,对土壤肥力状况有较强的适应性;而暖型小麦对土壤氮素营养要求较高。