叶绿素合成关键酶基因表达的半定量RT-PCR分析

为了解叶绿素合成关键酶基因在大豆不同生育期的表达情况,本研究以拟南芥叶绿素合成关键酶基因序列设计引物,大豆科丰14和它的持绿突变体BN108为试材,利用半定量RT-PCR分析了9种叶绿素合成关键酶基因在开花期和成熟前期表达量的变化。结果表明,HEMA、GSA、HEME、POR、CHLG基因在成熟前期表达量显著下降(p0.05),尤其是HEMA和GSA基因的表达量下降幅度较大,说明上述基因在叶绿素生物合成过程中起到主要调控作用;而突变体BN108有别于科丰14,GSA、HEME、CHLM和CAO基因表达量在成熟前期不降反升,推测持绿突变体在成熟前期叶绿素能够维持较大的合成量,是植物持绿现象的重要原因之一。     

硫氮配施对持绿型小麦氮素运转及叶片衰老的影响

以持绿型小麦品种‘豫麦66号’、‘潍麦8号’及非持绿型品种‘小偃6号’为材料,采用以氮肥为主区硫肥为副区的田间裂区试验,研究了2个施氮水平[纯氮120kg/hm2(N120)、220kg/hm2(N220)]和3个施硫水平[纯硫0kg/hm2(S0)、20kg/hm2(S20)、60kg/hm2(S60)]下植株各部位的含氮量、叶片干鲜重及叶片叶绿素含量的变化,探讨硫氮配施对不同类型小麦氮吸收及衰老的影响。结果表明:在相同处理下,持绿型小麦植株的总含氮量、氮素转运量、叶绿素含量、叶片含水量及穗粒数和千粒重均高于非持绿型小麦。N120处理条件下,不同硫肥处理时持绿型小麦与非持绿型小麦变化趋势相同,开花期茎和叶含氮量及叶绿素含量在S60处理下均低于其他2个硫肥处理,生育后期叶片含水量下降幅度也明显高于其他处理;在N220处理条件下,3个品种开花期叶含氮量、收获期总氮累积量、氮收获指数、叶绿素含量及叶片含水量在S60处理下均高于其他2个处理,其中非持绿型小麦在高硫处理条件下灌浆期的叶绿素含量的增长率明显高于持绿型小麦,而灌浆中后期叶片含水量的下降幅度则明显低于持绿型小麦。研究发现,施用硫肥在氮肥不足时会对小麦植株氮素的吸收利用及叶片衰老等方面产生负面影响,但在氮肥充足时却在氮素的吸收利用、延缓叶片衰老及最终籽粒产量和总生物量等方面表现出正面效应;本实验条件下,220kg/hm2左右施氮量和60kg/hm2左右施硫量有利于各品种小麦生长发育和产量提高;高N和高S水平对于延缓小麦的衰老而言,非持绿性小麦比持绿型小麦更明显。     

小麦黄化突变体光合作用及叶绿素荧光特性研究

对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)的叶绿素含量、光合速率及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析.结果显示:(1)突变体金黄株、绿黄株、黄绿株的叶绿素含量均显著低于突变亲本,总叶绿素含量分别为突变亲本的17%、24%和58%,表明该突变体为叶绿素缺乏突变体;3个突变体叶绿素a与叶绿素b的比值(Chl a/Chl b)均小于突变亲本,而且突变体叶绿素含量越低,Chl a/Chl b比值越小,说明该突变体Chl a下降幅度大于Chl b.(2)金黄株净光合速率在孕穗期、开花期仅为突变亲本的5.7%、2.4%;绿黄株净光合速率显著低于突变亲本,为突变亲本的57.7%、43.3%;而叶绿素含量仅为突变亲本一半的黄绿株,其净光合速率接近突变亲本,表明该黄化突变体叶绿素含量在一定范围内单位叶绿素含量的光合效率较高.(3)突变体Fo均显著低于突变亲本;金黄株、绿黄株的Fm,Fv,qP,qN显著低于突变亲本;金黄株Fv/Fm比值(0.671)显著低于突变亲本.研究表明,叶绿素含量在一定范围内减少,未引起突变体叶绿素荧光动力学参数(Fo除外)显著改变,而当叶绿素含量较大程度减少时,这些荧光参数会急剧降低.     

冬小麦叶片持绿能力及其衰老特征研究

以12个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种为供试材料,通过田间实验连续2年于开花后定期测定各品种的绿叶数目、绿叶面积、叶绿素和MDA含量以及SOD和CAT活性等指标,并以生理成熟时的保绿度、衰老启动时间为指标进行Hierarchical聚类分析,对小麦品种持绿能力进行分级.结果表明,参试冬小麦品种可分为持绿和非持绿两种类型,‘潍麦8号'(WM8)和‘豫麦66'(YM66)两年均表现为持绿型小麦.在整个灌浆期,持绿型小麦品种绿叶数目、面积、叶绿素含量明显高于非持绿型品种,叶片保护酶SOD与CAT活性也较非持绿小麦强,而其MDA含量明显低于非持绿型小麦品种.持绿型小麦叶片衰老启动时间延迟,生育后期绿叶面积较大,光合作用时间延长,具有较高的产量.本研究结果为冬小麦的品种选育、布局等相关研究奠定基础.     

小麦黄化突变体叶绿体超微结构研究

利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。结果发现:(1)3种不同黄化程度突变体的叶绿体分布、数目、形状及大小与突变亲本无明显差异;(2)突变体叶绿素含量为野生型58%的黄绿植株与其突变亲本叶绿体超微结构无明显差异,基质类囊体与基粒类囊体高度分化,基粒数目以及基粒片层数目较多;(3)突变体金黄和绿黄植株的叶绿素含量分别为野生型的17%、24%,其叶绿体超微结构与突变亲本明显不同,突变体的叶绿体发育存在明显缺陷,其中突变体金黄植株的叶绿体内无基粒、基质片层清晰可见,有淀粉粒,嗜锇颗粒较多,而突变体绿黄植株的叶绿体内有基粒,但明显少于突变亲本,且基粒片层较少,基质类囊体较发达。结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变,是由于叶绿素含量降低造成,推测,该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的。     

小麦旗叶黄化转绿突变体的生理分析及细胞学研究

叶色突变体是研究植物光合作用机理的理想材料。该研究以小麦旗叶黄化转绿突变体LF2090及其野生型H_261为材料,对其主要农艺性状、光合色素含量、光合参数和叶绿体超微结构进行比较分析。结果显示:突变体在旗叶黄化期叶绿素b含量显著降低,叶绿体结构基本正常,光合速率无显著变化;在旗叶转绿期,突变体叶绿素b相对含量提高,但各色素含量均显著下降,叶绿体内基粒大部分消失,细胞间CO_2浓度及光合速率均显著下降。研究表明,叶绿素a与叶绿素b间的比例变化导致突变体旗叶叶片颜色发生由黄转绿的变化;突变体LF2090旗叶气孔部分关闭是该突变体光合速率降低和农艺性状较差的主要原因,同时色素含量降低导致叶绿体结构的改变也影响着旗叶的光合效率。     

水稻转绿型白化突变系W25转绿过程中Rubisco、Rubisco活化酶活性与光合速率的变化

水稻 (OryzasativaL .)转绿型白化突变系W2 5在转绿过程中叶绿素、可溶性蛋白质和Rubisco含量的动态变化过程表明 ,白化突变体内叶绿素、可溶性蛋白质和Rubisco含量极低 ,随着转绿过程各组分含量迅速提高 ,转绿至第 30天时超过野生种 2 177s;Rubisco初始活力与Rubisco活化酶含量呈极显著正相关。Rubisco活化酶基因表达的研究结果表明 ,突变体的Rubisco活化酶表达高于野生种 2 177s。在转绿过程中 ,Rubisco活化酶含量的提高要先于Rubisco和光合速率     

水稻温敏叶绿素突变体叶片超微结构的研究

对温敏转绿型叶绿素突变体1103S和武金4B“斑马叶”性状表达过程中叶绿素含量、叶绿体超微结构的变化进行了比较研究。结果表明,在一定条件下,叶片的失绿、复绿与叶绿素含量的下降、上升变化趋势一致;叶绿体结构在失绿区表现为严重退化,基粒和基粒片层减少,淀粉粒和嗜锇粒增多;复绿后,其叶绿体结构重建和恢复     

一个番茄EMS叶色黄化突变体的叶绿素含量及光合作用

本试验以测序番茄品种‘Heinz 1706’的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变所获得的叶色黄化突变体(Y55)为试材,分析了突变体的植株生长、叶片叶绿素含量及光合参数.结果表明: Y55的株高、茎粗、鲜质量均显著降低;叶绿素 a、叶绿素 b 、类胡萝卜素、总叶绿素含量以及叶绿素 a/b均显著降低,Y55叶绿素合成的前体物质含量均显著低于野生型,尤其是粪卟啉原Ⅲ及其后前体物质;且Y55叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度均显著低于野生型,最大光合速率、CO₂饱和点与补偿点、光饱和点与补偿点也显著下降;Y55的PSII最大量子效率显著降低,F_o显著升高,PSII与PSI的光合电子产量和电子传递速率显著降低;Y55处于基态的捕光色素分子、捕光色素分子处于最低激发态的平均寿命均显著降低.表明粪卟啉原Ⅲ的合成受阻可能是黄化突变体Y55叶绿素含量下降的主要原因,黄化突变降低了叶片捕光色素分子数量,影响了叶片的光合作用,进而抑制了植株的生长发育.     

控制水稻叶片叶绿素含量及其离体叶片叶绿素降解速度相关的QTL定位(简报)

许多研究认为,在一定范围内,叶绿素含量与光合速率成正相关关系、叶绿素含量高的水稻叶片能延缓衰老。理论上推算,水稻叶片如果推迟1天衰老,可使水稻增产2％左右,而实际实验结果表明可增产1％左右。叶片早衰往往也是造成有些水稻品种结实率偏低、空秕率较高及产量降低的主要原因。叶片衰老是水稻发育过程中的生命现象,它是水稻在长期进化过程中形成的适应性。叶片衰老的显著特征之一是叶绿素含量下降,叶色褪绿变黄。[第一段]     

玉米叶片持绿性研究进展与对策

叶片持绿性(stay green或non-senescence)与植物叶片衰老相关,影响植物生长及生物产量。叶片持绿性相关研究主要集中于拟南芥等模式植物,玉米中的研究相对落后,但该研究对玉米产量、品质、抗病等具有重要意义。本文对玉米叶片持绿性的研究进展进行了综述,包括玉米叶片持绿性概念、评价指标、生理生化特性、遗传特性、基因/QTL定位等。提出了玉米持绿性研究存在的问题与相关对策。     

拟南芥金属蛋白酶FtSH4通过生长素与活性氧调控叶片衰老

植物金属蛋白酶Ft SH基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中有12个成员,目前各基因的功能还不清楚。该文利用细胞生物学和遗传学方法初步分析了拟南芥FtSH4在叶片衰老中的功能。ftsh4-4突变体叶片中H_2O_2含量及细胞死亡率增加,叶绿素含量降低;此外,突变体中过氧化物酶基因表达上调,过氧化物酶活性增加,出现早衰表型。外源抗氧化剂As A、内源和外源生长素能够通过降低ftsh4-4体内H_2O_2含量、过氧化物酶基因的表达及过氧化物酶活性,恢复ftsh4-4叶片的衰老表型。ftsh4-4突变体中生长素响应因子基因ARF2和ARF7上调表达,外源生长素和抗氧化剂能够降低ARF2和ARF7的表达,并且ARF2突变能够降低ftsh4-4的H_2O_2含量并恢复其早衰表型。以上结果表明,FtSH4基因通过生长素与活性氧在调控植物叶片衰老中起重要作用。     

水稻温敏叶绿素害变体叶片超微结构的研究

对温敏转绿型素突变体1103S和武金4B“斑马叶”性状表达过程中叶绿素含量,叶绿体超微结构的变化进行了比较研究,结果表明,在一定条件下,叶片的失绿,复绿与叶绿素含量的下降,上升变化趋势一致;叶绿体结构在失绿区表现为严重退化,基粒和基粒片层减少,淀粉粒和嗜饿粒增多,复绿后,其叶绿体结构重建和恢复。     

3个玉米黄叶突变体的光合特性研究

在农业生产中光合作用是作物积累生物量的主要方式,其主要依赖于多种光合色素和完整的叶绿体结构与功能。而玉米叶色突变体对于研究叶绿体发育、提高玉米光合作用能力和产量具有重要意义。以两个玉米自交系郑58（Z58）和B73为对照,对从甲基磺酸乙酯（ethyl methanesulphonate,EMS）处理后的不同玉米诱变群体中筛选到的2株黄叶突变体yl?1（yellow leaf?1,Z58背景）、yl?2（yellow leaf?2,B73背景）以及从玉米自交系Z58中发现的1株自然黄叶突变体yl?3（yellow leaf?3）等3个表型相似的玉米黄叶突变体的形态特征、光合色素含量、叶绿素合成前体物质含量进行了比较研究。结果表明,与对照相比,3个突变体在整个生长周期内均呈现不同程度的黄叶表型、不复绿、植株矮小、发育迟缓;叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均显著降低（P<0.05）,叶绿素a/叶绿素b比值显著升高（P<0.05）;不同突变体的各类叶绿素合成前体物质含量有不同程度的降低。3个突变体的黄叶表型可能是由不同基因的突变导致相关四吡咯化合物合成异常引起的。研究结果为定位引起3个突变体黄叶表型的突变基因和进一步探讨其利用潜力奠定了理论基础。     

γ射线辐射“9311”水稻突变体的筛选

突变体的创建和筛选是挖掘基因功能的重要来源,也是扩充种质资源的有效途径之一。利用60Coγ射线处理籼稻"9311"种子,经过M2筛选及M3鉴定,共获得128份突变体,突变频率为10.24%。突变类型包括生育期及育性突变、叶片性状突变、茎秆形态突变、穗部形态突变、子粒形态突变等,此外,还发现一个植株变矮、节间和叶片变短且不能进入生殖生长的突变体,该突变体在湖北和海南连续种植都不能开花结实。筛选的突变体不仅为水稻功能基因组学研究提供丰富的材料,部分突变体还可直接作为育种材料应用。     

胁迫相关基因CIPK14在PHYA介导抑制拟南芥远红光黄化苗转绿过程中的作用

本文对CBL互作蛋白激酶, CIPK14参与拟南芥光敏色素A介导的, 远红光黄化苗转绿抑制调控进行了研究. 结果发现, 拟南芥光敏色素A功能缺失突变体(phyA)远红光黄化苗(4天)转入白光处理后, 仅0.5 h叶片迅速转绿; 相同条件下, CIPK14基因插入失活突变体(cipk14)远红光黄化苗, 经过15 h白光处理之后叶片才开始转绿; 野生型(Col-4)远红光黄化苗转绿时间介于突变体phyA与cipk14之间. 基因表达分析表明, 上述不同基因型拟南芥远红光黄化苗转绿的快慢, 与原叶绿素酸酯还原酶基因表达量存在正相关性. 结合研究发现——CIPK14基因受到远红光调节, 并且表达具有时钟节律性认为, Ca²⁺调节蛋白CIPK14,可能在PhyA信号传导途径的上游分支介入PhyA介导的远红光黄化苗转绿抑制调控.     

水稻黄绿叶突变体ygl-63的特征和基因定位

叶绿体的正常发育对于植物至关重要,突变体研究是探明叶绿体发育过程中基因功能的有效途径。叶色突变体已引起人们广泛的关注,通过对各种植物材料的研究,叶色突变的分子机制已取得一定进展,但远未被阐明,尤其在水稻当中。目前,已报道的水稻叶色突变体,主要表现为黄化、白化、亮绿、条斑条纹、温敏变色、转绿和转紫等。该研究使用甲基磺酸乙酯( EMS)处理粳稻日本晴,获得一份遗传稳定的突变体ygl-63,其整个生育期叶片均表现为黄绿色。通过测定ygl-63和野生型苗期叶片的叶绿素含量发现,ygl-63中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量与野生型相比分别下降了31.9％、42.2％和34.1％,同时叶绿素a/b值较野生型增加。这表明叶绿素含量的降低是导致ygl-63黄绿叶突变性状的主要原因,并且叶绿素b的降幅大于叶绿素a。在成熟后调查主要农艺性状发现ygl-63单株有效穗数和结实率分别减少8.9％和8.5％;千粒重增加10.4％;而株高,穗长和每穗着粒数和野生型相比差异并不显著。通过测量微量元素发现,ygl-63种子中的铁和锌含量较野生型显著降低,分别减少85.7％和64.8％。将ygl-63与正常绿色品种明恢63杂交获得F1和F2群体,进行遗传分析发现,ygl-63突变性状受1对隐性基因控制,通过基因定位,将该基因定位到水稻第11染色体长臂的分子标记InDel-3和InDel-5之间约2.4 cM范围内。该基因被认为是一个新的水稻叶色突变基因,暂命名为ygl-63( g)。所得结果为今后对ygl-63( g)基因的进一步研究奠定了基础。     

水稻转绿型白化突变系W25转绿过程中Rubisco,Rubisco活化酶 …

水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）转录型白化突变系Ｗ２５在转绿过程中叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量的动态变化过程表明,白化突变体内叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量极低,随着转录过程各组分含是迅速提高,转绿至第３０天,超过野生种２１７７ｓ;Ｒｕｂｉｓｃｏ初台活力与Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶含量呈极显著正相关。Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶基因表达的研究结果表明,突变体的Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶表达     

杂交稻及其三系叶片衰老过程中SOD、CAT活性和MDA含量的变化

对杂交水稻及其三系主茎第11叶叶片自然衰老过程中超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)含量的变化进行了研究,结果表明:叶片衰老过程中,SOD和CAT活性下降,MDA的含量增加,可作为衰老特征的叶绿素和可溶性蛋白质含量明显下降;SOD的活性和MDA的含量变化相对应;CAT活性大幅度下降与SOD之间的不平衡,致使O_2~-代谢中间产物累积而引起膜的损伤。不育系的衰老进程比杂交水稻、恢复系和保持系慢,其SOD和CAT活性明显高于其它三者,可能是不育系不易早衰的原因之一。     

一个新的玉米黄绿叶突变体ygl-m的初步研究

在田间选育系谱过程中发现了一份黄绿叶突变体ygl-m,该突变体叶片在苗期自发地表现黄绿色,待植株长到6周大左右植株叶片开始恢复绿色,最后整个植株叶片都恢复正常的绿色。苗期ygl-m与野生型植株B73相比,叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著下降,叶绿素a/b比值显著升高;苗期叶片叶绿体中基粒类囊体片层较少,排列不规则,结构松散。遗传分析表明,突变体ygl-m的黄绿叶表型由隐性单基因控制。本研究将为开展ygl-m基因的分子标记定位和进一步探讨其利用潜力奠定基础。