Flaveria属C_3_-C4中间型植物的光温-光合特性的遗传传递

利用Flaveria属C_3-C_4中间型的偏C_4型F.brownii和偏C_3型的F.floridana杂交,或再用亲本之一进行回交,结果是用编C_4型F.brownii作父本杂交的F_1和F_2代具有类似C_4型的光温光合特性。如果父本为偏C_3型或含有偏C_3基因,则F_1和F_2表现出类似C_3的光温光合特性。     

转C4光合酶基因水稻的CO2交换和荧光特性

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     

低温强光胁迫下籼粳稻的PSⅡ光化学效率和膜脂过氧化表现

研究了温光胁迫下籼(Oryza sativa L. spp. indica)粳稻(O. sativa L. spp. japonica)生育后期叶片荧光参数和膜脂过氧化的关系.结果表明,低温强光下水稻光合机构中PSⅡ的D1蛋白量下降,叶黄素循环组分中环氧玉米黄质(A)和玉米黄质(Z)的形成受抑,PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭(qN)明显下降.加之内源活性氧清除剂超氧物歧化酶(SOD)活性降低,超氧阴离子自由基(O(-)/(*)2)和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)积累增加,导致光氧化发生.上述过程在籼粳稻间有明显差异,低温强光结合抑制剂处理证明,籼稻较粳稻对低温强光敏感和光氧化严重.相关分析表明,D1蛋白量分别与Fv/Fm和(A+Z)/(A+Z+V)呈极显著的正相关关系,Fv/Fm与MDA呈极显著的负相关关系.据此认为,逆境下Fv/Fm 是预测光氧化的     

转PEPC基因水稻具有初级CO2浓缩机制的生理特点

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.     

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。     

转C4光合固碳相关基因水稻的研究进展

近10年来, 转C4光合固碳相关基因水稻的研究取得了长足进展, 已受到国内外科学界的广泛关注。本文简要介绍并评述了有关方面的研究进展, 包括水稻的C4光合固碳基因工程、转C4固碳相关基因水稻光合和光氧化的生理特性及转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种3个方面; 提出以常规育种和生物技术相结合, 开展转C4光合固碳相关基因水稻的生理育种, 是培育优质、高产超级稻的有效途径。     

光照条件下低温对水稻籼粳亚种幼苗抗氧化物质含量的影响

与对低温不敏感的粳稻台北309和武育粳相比,对低温敏感的籼稻IR64、CA212和Pusa经光照条件下8℃处理后最大光合速率(Pmax)和原初光化学效率(Fv/Fm)下降较多,出现了O2-·、过氧化氢、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和氧化型抗坏血酸(DHA)的大量累积,其GSSG和DHA的含量分别与叶绿素含量的下降呈极显著负相关,表明光照条件下低温胁迫下,还原态的谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸的再生受阻,不能有效地清除活性氧,导致其叶绿素含量降低和光合能力受抑,而汕优63的变化位于上述两种类型之间。其中AsA/DHA和GSH/GSSG的变化与叶绿素含量的变化呈极显著正相关。     

自然条件下不同高产稻生育后期剑叶叶绿素荧光和膜脂过氧化的表现

以籼型 (OryzasativaL .)杂交组合汕优 6 3为对照 ,以中粳 95 16、两系亚种间杂交组合培矮 6 4S/E32、培矮6 4S/ 9311、亚种间三系杂交稻冈优 881和两系杂交组合X0 7S/紫恢 10 0为材料 ,研究其在生育后期 (抽穗 -成熟 )自然条件下剑叶的叶绿素衰减、CO2 交换、叶绿素荧光参数和膜脂过氧化表现。结果表明 :水稻在生育后期伴随叶绿素衰减 ,其叶内的原初光化学效率Fv/Fm、PSⅡ非环式电子传递效率ΦPSⅡ 、电子流传递速率ETR都有相应地下降 ,这种光能转化的障碍使多余的光能传递给PSⅡ的还原侧 ,产生O-·2 累积 ,发生膜脂过氧化和MDA的积累 ,引起光合色素及光合膜的破坏 ,发生光氧化早衰。这种现象在品种间有明显差异 ,耐光氧化的粳稻 95 16 ,其叶内的Fv/Fm、ΦPSⅡ 、ETR、qP下降较少 ,具有较稳定的光能转化能力 ,不易早衰 ,具有较高的结实率 ;而对光氧化敏感的籼稻汕优 6 3其叶内的Fv/Fm、ΦPSⅡ 、ETR ,光化学猝灭参数qP下降较多 ,易发生膜脂过氧化 ,导致叶片早衰 ,影响水稻灌浆结实和产量 ;而二系的和三系的杂交稻的耐光氧化特性和早衰表现居于中间。从水稻超高产育种的角度出发 ,在目前株型良好的基础上 ,兼顾杂种优势和防止早衰两方面考虑 ,在母本中利用粳型或带有粳型基因的不育系是育种上一个值得重     

转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用

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。