籼粳稻光合作用的光抑制特性及在正反交F_1杂种中的表现

用粳稻０２４２８、０２９和籼稻３０３７、Ｐａｌｇｈａｒ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比母本机稻耐光抑制,因其ＱＢ蛋白维持能力有所增加,这可能与来自核编码的ＳＯＤ诱导活性增加有关。杂种稻光抑制特性受双亲核质基因互作调控．其中质基因影响较大。因此选择耐光抑制的母本是杂优育种中选亲配组的重要原则之一。     

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     

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。     

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     

高光胁迫对水稻籼粳亚种两个品种色素蛋白复合体的影响

以耐光抑制的水稻(Oryza sativa L.)粳亚种品种"武育粳"和对光抑制敏感的籼亚种品种"汕优63"的剑叶为材料,比较研究了高光胁迫对水稻两个亚种光合系统的影响.结果表明,高光胁迫影响激发能在两个光系统之间的分配,抑制激发能向PSⅡ传递.在籼稻中激发峰和发射峰以及相关比值在受到高光胁迫后下降的幅度均比在粳稻中显著.与粳稻相比,高光胁迫几乎使籼稻的PSⅡ捕光色素蛋白复合体的三聚体解体,使其PSⅡ捕光色素蛋白复合体的二聚体、PSⅡ内周天线色素蛋白复合体、PSⅠ捕光色素蛋白复合体以及PSⅠ反应中心叶绿素a蛋白复合体的含量明显降低.高光胁迫导致水稻两亚种的PSⅡ捕光色素蛋白复合物单体含量的增加.类囊体膜多肽分析表明,高光胁迫使属于PSⅡ捕光色素蛋白复合体的27、25 kD蛋白和PSⅠ捕光色素蛋白复合体的21 kD蛋白含量在水稻两亚种中都降低,其中以25 kD蛋白含量降幅最大.在籼稻中高光胁迫使属于PSⅡ内周天线色素蛋白复合体的43 kD和47kD蛋白以及外周23kD蛋白含量明显降低而在粳稻中则影响较小.     

影响水稻籼粳亚种间杂交构建回交自交系的花药培养效果的2个因素

水稻籼粳亚种间杂交构建的回交自交系（BIL）的10个株系在3种诱导培养基、1种分化培养基以及样株剪叶与否处理的结果表明,通用培养基（GM）不适合于籼粳交后代BIL的花药培养。N6和SK3都有较高的出愈率,但N6的绿苗发生率比SK3高,说明N6的愈伤组织质量和诱导效果更优于SK3。无论N6还是SK3,剪去样株叶片的绿苗发生率显著下降,显示花药培养过程中绿叶的作用很重要。完善籼粳亚种间杂交构建BIL的花药培养体系和从较多的株系中取材可保证花药培养的后代有较大的二倍体群体以供选择。     

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。     

水稻籼粳亚种间组合合子前生殖隔离及其与杂种育性的关系

生殖隔离对新物种形成和维系至关重要,其作用机制是生命科学的核心科学问题之一.水稻籼粳亚种间存在生殖隔离现象.迄今为止,对水稻籼粳亚种间合子前生殖隔离机制的研究还不够深入.本研究选用籼稻、粳稻和广亲和品种在内的12个品种,进行亚种间、亚种内和带广亲和基因的亚种间17个组合的杂交实验.通过扫描电子显微镜观察花粉在柱头上的附着,发现2/3的亚种间杂交组合柱头平均附着花粉粒数不足5粒,存在较强的合子前生殖隔离现象;3/4的亚种内杂交组合附着花粉粒数多于5粒;所有的带广亲和基因的亚种间杂交组合附着花粉粒数均大于5粒.同时观察到亚种间杂交花粉管伸长多出现空瘪、盘绕等异常现象,亚种内及带广亲和基因的亚种间组合比较正常.研究还发现,杂交组合花粉附着量与其F1育性不相关,说明合子前与合子后生殖隔离是两个独立的事件.水稻籼粳亚种间通过花粉粒亲和性和萌发状态的差异阻碍杂种后代的产生,该现象是合子前生殖隔离的表现形式.研究结果有助于进一步理解生殖隔离的机制,同时对杂种优势的利用具有一定启发意义.     

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。     

5份粳型亲籼种质的生物学特性及育种利用

本研究以5份自主选育的粳型亲籼种质明恢413、明恢1616、明恢1707、明恢512和明恢509为研究材料,通过对其生物学特性和育种利用进行研究和评价,以期为今后开展粳型亲籼种质资源的选育和籼粳亚种间杂种优势的利用提供理论参考。生物学特性研究结果表明:5份粳型亲籼种质的播始历期偏长,株高适中,直立穗型,穗子小,着粒密,单株有效穗数多,结实率均在75%以上,千粒重中等。程式指数判定表明,明恢413、明恢1616、明恢1707、明恢512的籼粳属性为偏粳;明恢509的籼粳属性为粳。5份粳型亲籼种质均具有良好的亲籼性,与籼型两系不育系测交F1的结实率均在75%以上,最高可达89.80%;同时能够恢复野败型、印水型、K型等籼型三系不育系,测交F1的结实率均在80%以上,其恢复谱广、恢复力强。光合特性分析表明,其剑叶在生育后期能够保持较高的光合速率,利于籽粒的充实饱满。5份粳型亲籼种质的杂种优势表现:除播始历期、株高和千粒重外,在穗长、单株有效穗数、每穗总粒数、结实率、一次枝梗数和二次枝梗数等性状上均表现出明显的竞争优势。其中,穗长、一次枝梗数、二次枝梗数和每穗总粒数所表现出的竞争优势均超过10...     

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。     

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。     

水稻籼粳杂交胚囊败育的遗传分析和基因定位

利用DH系构建的分子图谱及DH系衍生的2个回交群体定位了引起籼粳杂种胚囊败育的2个互补的主效基因esa-1(E1或e1位点)和esa-2(E2或e2位点),它们分别位于第6和第12染色体.在不育基因位点,籼稻基因型为E1E1e2e2,粳稻基因型为e1e1E2E2,杂交后代中基因型为E1E2,E1e2,e1E2的雌配子体正常发育,携带e1e2基因型的雌配子体表现败育.胚囊育性受配子体基因型控制,孢子体遗传背景影响胚囊败育基因的表达.     

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     

强光下硫化氢通过促进光系统Ⅱ的活性来缓解水稻的光抑制

以水稻品种‘II优084’为材料,测定了强光胁迫下,水稻光合速率、叶绿素荧光快速诱导曲线(OJIP)以及O2ˉ·和H2O2在水稻叶片中积累的影响。结果表明强光胁迫下,水稻的净光合速率及气孔导度下降;光系统II(PSII)反应中心关闭的比例以及电子传递链中光系统II受体侧原初醌受体(QA)的还原程度增加;PSII反应中心电子传递的量子产额、能量以及传递到下游电子链的比率下降;光抑制下PSII的过剩能量向PSI的状态装换减少;自由基的产生增加。而施加作为硫化氢(H2S)供体的外源硫氢化钠(NaHS)后,上述影响PSII活性的指标的负变化被缓解,捕光天线复合体LHC通过在两个光系统之间的移动,来调节两个光系统的能量分配。强光下H2S处理能促进LHC离开PSII,与PSI结合,从而减少PSII分配的激发能,增加PSI分配的激发能,缓解了PSII的过度还原。以上结果表明外源H2S通过促进PSII的光合活性来缓解水稻光抑制伤害。     

强光下硫化氢通过促进光系统II的活性来缓解水稻的光抑制

以水稻品种‘II优084’为材料,测定了强光胁迫下,水稻光合速率、叶绿素荧光快速诱导曲线（OJIP）以及O2ˉ·和H2O2在水稻叶片中积累的影响。结果表明强光胁迫下,水稻的净光合速率及气孔导度下降;光系统II（PSII）反应中心关闭的比例以及电子传递链中光系统II受体侧原初醌受体（QA）的还原程度增加;PSII反应中心电子传递的量子产额、能量以及传递到下游电子链的比率下降;光抑制下PSII的过剩能量向PSI的状态装换减少;自由基的产生增加。而施加作为硫化氢（H2S）供体的外源硫氢化钠（NaHS）后,上述影响PSII活性的指标的负变化被缓解,捕光天线复合体LHC通过在两个光系统之间的移动,来调节两个光系统的能量分配。强光下H2S处理能促进LHC离开PSII,与PSI结合,从而减少PSII分配的激发能,增加PSI分配的激发能,缓解了PSII的过度还原。以上结果表明外源H2S通过促进PSII的光合活性来缓解水稻光抑制伤害。     

三种常绿阔叶树光系统Ⅱ在低温胁迫下的光抑制及恢复

冬季低温胁迫对亚热带常绿阔叶树光合活性的主要影响之一,体现在光合机构的低温光抑制。为了阐明冬季低温胁迫下常绿阔叶树光系统Ⅱ的光抑制程度及光保护机制,该文研究了冬季自然低温胁迫(零下低温冻害和零上低温寒害)对红叶石楠、枇杷和猴樟三种亚热带常绿阔叶树光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制的影响以及春季气温回暖后的恢复情况。结果表明:冻害和寒害低温胁迫使猴樟的PSⅡ活性显著降低,PSⅡ受到较严重的光抑制,低温胁迫解除后PSⅡ活性未能完全恢复。红叶石楠PSⅡ活性下降程度和光抑制程度最轻,春季PSⅡ活性显著上升,光抑制显著下降。枇杷PSⅡ活性和光抑制程度介于猴樟和红叶石楠之间。低温胁迫下红叶石楠的非光化学猝灭(NPQ)接近常温水平; 枇杷的NPQ略有降低,春季恢复正常; 猴樟NPQ最低,春季低温解除后仍不能完全恢复。此外,三种常绿阔叶树在冬季低温胁迫和春季恢复时期的NPQ与PSⅡ的光抑制程度存在显著的负相关关系。综合以上结果分析表明,冬季低温对红叶石楠PSⅡ影响不大,对枇杷有一定影响但春季气温回暖后可以及时恢复,对猴樟PSⅡ有显著的光抑制且恢复过程较慢,同时NPQ对保护常绿阔叶树PSⅡ免受冬季低温光抑制有重要的贡献。     

鸢尾(Iris L.)叶片取向与其光合特性及光抑制的关系

通过气体交换、叶绿素荧光、反射光谱等方法,研究了鸢尾叶片取向对植株光合特性及光抑制的影响.自然状态下,鸢尾的叶片不同取向影响植株对光能的截获;叶片净光合速率Pn与光合有效辐射PAR呈极显著相关;东西取向叶片的Pn要大于南北取向.南北取向的植株中叶片叶绿素(Chl a和Chl b),类胡萝卜素(Car)含量略高于东西取向.日进程中,各取向的叶片在一天中均没有发生明显的光抑制.相对于东西取向的植株,南北取向植株发生了明显的倾斜;在两种取向的植株中,叶片东侧和南侧的光化学反射指数(PRI)下调幅度较大;PRI的变化量(△PRI)大小依次为:东侧>南侧>西侧>北侧.鸢尾植株取向改变了叶片倾斜角度,两者共同导致光能截获减小;同时,叶片光能利用效率下调和叶黄素循环增强,这可能是不同取向植株均未发生严重光抑制的原因.     

照光对玉米黄化幼苗超氧物歧化酶活性的影响

玉米黄化苗经光照（80μmolm－2s－1）后超氧物歧化酶（SOD）活性提高,放线菌酮抑制光下SOD活性的提高。照光能提高玉米幼苗O-2产生速率;百草枯（0．01mmol／L）可提高照光和黑暗条件下SOD活性,抗坏血酸和甘露醇却消除光对SOD的激活作用。     

环境强光诱导玉簪叶片光抑制的机制

为进一步阐述光抑制的强光诱导和发生机制, 该文以喜阴植物玉簪(Hosta spp.)为材料研究其光抑制发生规律及其与环境光强的关系。结果表明, 全日照和遮阴条件下玉簪叶片发育分别形成适应强光和弱光的形态特征; 与遮阴处理相比, 强光下生长的玉簪光合速率和叶绿素含量较低, 但两种处理叶片最大光化学效率差异很小, 证明强光下植株可以正常生长且光合机构未发生严重的光抑制。将遮阴处生长的植株转移到全日照下, 光合速率和最大光化学效率急剧下降; 荧光诱导动力学曲线发生明显改变, 而且光系统II供体侧和受体侧荧光产量的变化幅度分别达到24.3%和34.2%, 表明玉簪由弱光转入强光后光系统II发生不可逆失活, 且受体侧受到的伤害较供体侧更严重。因此, 作者认为环境光强骤然提高并超过玉簪生长光强时很容易诱导其光合机构发生严重的光抑制。该研究对于理解植物适应光环境的策略以及喜阴植物的优质栽培有重要意义。