转PEPC+PPDK双基因水稻的光合特性

【目的】系统研究ATP处理后转PEPC+PPDK双基因水稻的光合特性,证明ATP是增强转C4基因水稻光合能力的关键因子。【方法】以原种和转PEPC+PPDK双基因水稻为材料,进行了PCR检测,C4光合酶活性的测定。通过ATP处理后,分析了光、温—光合曲线和活性氧代谢有关指标,统计分析了相关的产量构成因素。【结果】原种中虽有全套的C4光合酶,但活性很低。PCR检测出玉米的PEPC和PPDK基因转入普通水稻后,转PEPC+PPDK双基因水稻高表达了C4光合酶活性。在高光和高温条件下,同未施ATP的相比, ATP处理后转PEPC+PPDK双基因水稻光合速率分别提高17%和12%。在光氧化条件下,耐光氧化能力进一步增强,产量提高15%。【结论】ATP处理后,转PEPC+PPDK双基因水稻增强了光合生产力,表明ATP是设计类似C4水稻的关键因子。     

转PEPC基因水稻耐光抑制和光氧化的特性

研究了转PEPC基因水稻及其原种在光抑制和光氧化条件下叶绿素荧光等参数的变化.结果表明,玉米PEPC基因导入水稻后,PEPC活性显著提高.不同基因型水稻在中午高光强高温条件下均发生光抑制现象,其中转PEPC基因水稻中午Fv/Fm、qP和PSⅡ降低较少,qN略为增加,光能转化为化学能的效率较高,热耗散较低,表现耐光抑制.经光氧化处理,转PEPC基因水稻叶绿素和蛋白含量下降较少,表现耐光氧化特性.同时转PEPC基因水稻Fv/Fm和qP下降较少,qN增加较多,可见其保持较高的光化学效率和增加热耗散提高耐光氧化能力.     

转PEPC基因水稻的抗逆性研究

为了研究转C4光合基因水稻的抗逆性,以稳定的转磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因水稻和未转基因水稻(对照)为供试材料,研究其在干旱、高温、高光等逆境条件下的光合速率及抗氧化酶(SOD、POD)活性变化。结果表明:在干旱和高温、高光条件下,转PEPC基因水稻和对照光合速率较正常水分条件下均下降,但对照分别下降39.1%和30.4%,转PEPC基因水稻只下降8.0%和12.0%,说明转PEPC基因水稻具有较稳定的光合速率;超氧阴离子(O-·2)产生速率均增加,对照增加的速度远快于转PEPC基因水稻,转PEPC基因水稻分别增加2.25倍和0.45倍,对照却相应增加3.73倍和2.10倍;对照中SOD、POD活性几乎没有变化,而转PEPC基因水稻中SOD、POD活性增强,比正常条件下分别增加0.34倍和1.20倍,说明转PEPC基因水稻清除O-·2能力增强,从而可有效减轻膜脂过氧化程度。     

转PEPC&PPDK双基因水稻灌浆期的光合生理特性

在野外条件下,利用荧光动力学分析和生理生化研究技术,在灌浆期对转PEPC&PPDK双基因水稻R2P及其原种R299功能叶的光合特性和抗氧化系统进行比较研究.结果表明:(1)与R299相比,R2P的功能叶叶绿素含量高12.43％,净光合速率高26.86％;(2) R2P的PSⅡ具有更高光化学活性,有活性的反应中心数量多,热耗散的能量比例较少,光能吸收、传递和转化为电能效率较高;(3) R2P具有较强电能转化为活跃化学能能力,全电子链电子传递活性和光合磷酸化活性分别比R299高58.2％和48.1％;(4)暗反应关键酶方面,R2P的Rubisco初始活性较高,具有较高的PEPC和PPDK活性,差异显著;(5)与R299相比,R2P抗氧化酶SOD、POD和CAT活性分别高12％、15％、22％,O2生成速率和MDA含量分别低9％、22％.研究证明R2P在光反应和暗反应方面优势明显,抗氧化能力较高.     

转PEPC基因水稻的光保护效应的可逆动态变化

研究了转PEPC基因水稻及其原种粳稻Kitaake旗叶的叶绿素荧光参数和活性氧代谢有关指标的日变化进程。结果表明,玉米PEPC基因导入水稻后,在高光强下光合速率提高50%,光合作用的光抑制减轻。用PEPC的专一抑制剂证明光合增加确与PEPC基因的导入有关。不同基因型水稻在高光高温自然条件下中午均有光抑制现象,其中转PEPC基因水稻中午Fv/Fm降低较少,光抑制较轻,光能转化为化学能的效率较高,热耗散较低。这些结果为进一步研究转PEPC基因水稻耐光抑制机理和高光效育种提供了依据。     

转PEPC基因水稻接种固氮菌的效应

利用~(15)N-同位素技术研究转PEPC基因水稻及无PEPC基因水稻在接种不同固氮菌后的光合特性、产量性状和固氮能力的变化。结果表明:接种水稻联合固氮工程菌处理与未接种固氮菌处理相比,转PEPC基因水稻的PEPC活性、PS Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率均明显提高,生物学产量和经济产量也相应增加了38.08％和26.86％;与无PEPC基因水稻相比,转PEPC基因水稻能明显提高水稻联合固氮工程菌的固氮效率。这种水稻光合与固氮相互促进的机理值得深入研究。     

Trxs过量表达对UV-B胁迫的大麦幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

以过量表达硫氧还蛋白s基因(Trxs)的转基因大麦(LSY-11-1-1,T)及其非转基因对照(LSY,CK)为材料,采用水培法研究了UV-B胁迫条件下转基因大麦幼苗(UVB-T)与对照(UVB-CK)叶片中Fv/Fm值、H2O2与MDA含量以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,UV-B处理引起大麦幼苗叶片Fv/Fm值降低,H2O2和MDA含量升高,过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)与过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性出现不同程度的增加;UVB-T的Fv/Fm值极显著高于UVB-CK,而H2O2和MDA含量均极显著低于UVB-CK,同时,其上述抗氧化酶活性普遍高于UVB-CK,而且UVB-T的CAT活性变化趋势与UVB-CK明显不同,其CAT出现2次活性高峰,而UVB-CK仅出现1次.     

γ-氨基丁酸对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响

 【目的】探讨外源γ-氨基丁酸(GABA)对提高番茄耐盐性的作用。【方法】采用营养液水培法,以番茄‘金棚1号’为材料,研究外源添加GABA(5 mmol?L-1)对NaCl(50 mmol?L-1)胁迫下番茄幼苗的生长、活性氧代谢、叶绿素含量、净光合速率(Pn)及叶绿素荧光参数的影响。【结果】在正常营养液中添加GABA对番茄幼苗的生长、APX、AsA、H2O2、MDA影响不大,但显著提高了SOD、POD、CAT、GR活性及 的积累;此外,叶绿素含量、Pn、最大光化学效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭系数(NPQ)没有发生显著变化,而Chla/b、光合电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ实际量子效率(фPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)明显提高;NaCl胁迫下,外源GABA明显提高了番茄叶片生长速率、SOD、POD、APX、GR的活性以及AsA、GSH含量,减少了 、H2O2和膜脂过氧化产物MDA的积累,但对CAT影响不明显;外源添加GABA处理显著提高了盐胁迫下叶绿素含量、Pn、Fv/Fm、ETR、фPSⅡ和qP,而NPQ显著降低,维持较高的光系统Ⅱ活性。【结论】NaCl胁迫下,外源添加GABA通过促进抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的提高,降低H2O2和MDA的积累,保护了细胞膜结构的稳定性,从而减轻盐胁迫对番茄光系统Ⅱ的伤害,增强番茄的耐盐性。     

模拟酸雨对杨梅生理生化特征的影响

研究了不同强度模拟酸雨对6年生东魁杨梅生理生化特征的影响。结果表明:随着模拟酸雨胁迫加剧,叶片可见伤害症状严重,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及叶绿素a/b比值显著降低,光系统I(IPSII)的潜在化学活性(Fv/Fo)和最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低,水分利用效率和光合能力显著下降,细胞质膜透性增加,MDA含量增加,SOD、POD和CAT活性受到明显抑制,从而抑制杨梅的生长发育。     

高世代转P_(SAG12)-IPT基因水稻生育后期的延衰性

以转PASG12-IPT基因水稻东南201自交高世代(T8)株系为材料,对始穗期和蜡熟期剑叶的衰老相关指标测定表明,蜡熟期高世代转PSAG12-IPT基因水稻株系的细胞分裂素含量、叶绿素含量、净光合速率值、CAT活性、SOD活性均显著高于受体品种,部分株系达到极显著水平,而转化株系的MDA含量则明显低于受体品种,POD活性呈无规律变化.由上可见,抑制衰老嵌合基因PSAG12-IPT对水稻叶片的衰老有一定的延缓效应,并能在高世代中稳定表达.     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及光合作用的影响

采用水培方法,在玉米幼苗进入三叶期后向培养液中加入不同浓度氯化镉(0、10-6、10-5、10-4mol·L-1),胁迫不同时间(5、10、15d)后对幼苗进行各项指标检测。结果表明,低浓度(10-6mol·L-1)及中浓度(10-5mol·L-1)镉胁迫对幼苗生长均有较强刺激作用,而中浓度胁迫对地上部分作用更明显;低浓度镉胁迫对根部及叶片抗氧化酶(SOD、POD、CAT及ASA-POD)活性影响较小,只是根部POD、ASA-POD活性明显升高,而中浓度胁迫对除SOD外其他抗氧化酶活性均有显著促进作用;MDA含量均未有显著升高,可见根部及叶片未受到氧化损伤;两种浓度胁迫下,Fv′/Fm′虽下降,净光合速率有所升高。高浓度镉(10-4mol·L-1)胁迫下幼苗生长几乎停止;根部SOD及CAT活性升高,而POD和ASA-POD被明显抑制,叶片中CAT、POD及ASA-POD活性显著升高;根部受到显著氧化损伤;各项光合参数(Fv/Fm、Fv′/Fm′和净光合速率)均显著降低。     

不同土壤水分条件下SOD_M对水稻叶片中保护性酶的影响

为探明不同土壤水分条件下调节剂SODM对水稻保护性酶系的影响,测定了水稻结实期叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性,抗坏血酸(ASA)、丙二醛(MDA)、O2-和H2O2含量。结果表明:SODM处理能够显著增加水稻叶片中SOD、POD及CAT活性,使叶片中MDA、O2-和H2O2含量维持在较低水平,减轻水稻被过氧化程度。     

转pepc基因水稻的选育

通过基因工程 ,将玉米的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (pepc)基因导入水稻品种“Kitaake” ,获得高表达的转pepc基因水稻 ,系统选育后 ,获得第 7代稳定种质。转pepc基因水稻的PEPC活性比原种高 2 4倍 ,净光合速率比原种高 5 0 %。以第 7代稳定转基因材料作父本 ,与水稻不育系“培矮 64S”、“2 9130S”、“70 0 1S”以及恢复系“5 12 9”、“Y910 7”、“H9195”、“双九A”和“437”进行杂交 ,获得 80 5株后代材料 ,并从中鉴定出 47株高PEPC活性和高光合效率的植株。这些植株的PEPC活性和净光合速率 (Pn)均高于母本 ,且Pn与PEPC活性呈正相关 ,r=0 666 0 。证明通过基因工程与杂交相结合的方法 ,可将转pepc基因水稻的高光效特性传递到杂种稻的不育系和恢复系中     

转ICE1基因水稻耐冷性与膜脂过氧化和抗氧化酶活性的关系

为探讨转ICE1基因水稻耐冷性与膜脂过氧化和抗氧化酶活性的关系,以转ICE1基因和非转基因水稻垦鉴稻10号为材料,研究4℃低温胁迫对水稻幼苗膜脂过氧化程度和抗氧化酶活性的影响。结果表明,低温胁迫期间,转ICE1基因水稻的相对电导率及丙二醛(MDA)含量均显著低于非转基因水稻,说明ICE1基因的过量表达减轻了膜脂过氧化程度,保护了细胞膜系统;随着冷处理时间的延长,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现先增强后减弱的趋势,转ICE1基因水稻的SOD、CAT活性均强于非转基因水稻,但POD活性弱于非转基因水稻。说明ICE1基因的过量表达可能通过减轻膜脂过氧化程度与调整抗氧化酶活性来增强转基因水稻的耐冷性。     

肌醇对水稻幼苗抗寒性的影响

为探究外源肌醇对水稻幼苗抗寒性的影响,本试验共分为4个处理,即常温对照、常温肌醇组、低温对照和低温肌醇组,研究肌醇处理下水稻幼苗生长及生理生化指标的变化。结果显示:常温对照和常温肌醇组的水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、株高和鲜质量间差异均不明显。低温对照和低温肌醇组的水稻幼苗CAT活性、SOD活性、POD活性、株高和鲜质量均显著低于常温对照和常温肌醇组,而MDA和H2O2含量均明显升高;低温肌醇组水稻幼苗CAT活性、SOD活性、POD活性和鲜质量均显著高于低温对照,而MDA和H2O2含量均显著低于低温对照。     

高世代转PSAG12-IPT基因水稻生育后期的延衰性

以转PASG12-IPT基因水稻东南201自交高世代（T8）株系为材料,对始穗期和蜡熟期剑叶的衰老相关指标测定表明,蜡熟期高世代转PSAG12-IPT基因水稻株系的细胞分裂素含量、叶绿素含量、净光合速率值、CAT活性、SOD活性均显著高于受体品种,部分株系达到极显著水平,而转化株系的MDA含量则明显低于受体品种,POD活性呈无规律变化.由上可见,抑制衰老嵌合基因PSAG12-IPT对水稻叶片的衰老有一定的延缓效应,并能在高世代中稳定表达.     

不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应

采用盆栽模拟生物培养方法,以1年生不同化感型杉木无性系(敏感型、忍耐型)为试验材料,以不同连栽代数(杉木1代林、连栽2代林、连栽3代林)及闽楠人工林(CK)土壤为培养基质,通过测定杉木叶绿素含量[Chla、Chlb、Chl(a+b)、Chla/Chlb],叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo),抗氧化酶(SOD、CAT、POD、PPO)活性以及丙二醛(MDA)含量,从而揭示不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应机制。结果表明:(1)与CK相比,2种杉木无性系随连栽代数增加,Chla、Chlb、Chl(a+b)呈下降趋势,Chla/Chlb呈上升趋势,Fo呈上升的趋势,Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈下降趋势,抗氧化酶活性和MDA含量也呈上升趋势。(2)同一林分类型土壤下,忍耐型杉木无性系叶绿素含量、荧光参数值基本高于敏感型杉木无性系,而抗氧化酶及丙二醛值基本低于敏感型杉木无性系,且这2种杉木无性系各参数之间差异显著。(3)杉木叶绿素含量和叶绿素荧光参数相关性分析表明,Chla、Chlb、Chl(a+b)与Fo呈负相关,与Fv/Fo呈显著正相关;Chla/Chlb与Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈显著负相关。     

一串红品种'神州红'和'帝王'对高温胁迫的响应

以自育的一串红新品种'神州红'与进口品种'帝王'为材料,在田间模拟自然高温及人工气候箱高温胁迫(40℃)条件下,研究高温胁迫对一串红生育期和田间生长指标以及一串红叶片叶绿素含量(SPAD值)、Fv/Fm(光系统Ⅱ最大光化学效率)、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)和脯氨酸含量的影响,并比较这2个品种的耐热性差异.结果表明:在田间模拟自然高温条件下,'神州红'比'帝王'的耐热性强,具体表现在'神州红'花期较长,冠幅和花序长度均比'帝王'受高温影响的程度小;在人工气候箱高温胁迫条件下,2个一串红品种的叶绿素含量均降低,但2个品种未显示出耐热性差异;高温胁迫明显降低2个品种的Fv/Fm值和SOD酶活性,显著增加CAT和POD活性以及MDA和脯氨酸含量,且2个品种间的以上性状受高温影响的程度有明显差异;与'帝王'相比,'神州红'的光保护机制和活性氧清除系统较强.     

镍对紫丁香离体叶片衰老的延缓作用

用10、30、50、70μmol·L-1的Ni2+处理紫丁香离体叶片,研究了镍对紫丁香离体叶片衰老的作用效果。结果表明:紫丁香离体叶片在衰老过程中,可溶性蛋白质、叶绿素、抗坏血酸(AsA)和还原型谷光苷肽(GSH)含量显著降低;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性明显下降;过氧化物酶(POD)活性增强;阴离子超氧自由基(O2-)产生速率、丙二醛(MDA)含量和外渗电导率明显升高,脂质过氧化作用加剧。Ni2+处理能显著地延缓可溶性蛋白质和叶绿素的降解,提高SOD和CAT活性,增加抗氧化剂AsA和GSH含量,使POD活性降低,O2-产生速率、MDA含量和外渗电导率下降,从而能减轻细胞膜脂过氧化作用。因此,镍能延缓紫丁香离体叶片的衰老进程。     

叶面喷施外源ABA对胡椒抗寒生理生化及ABA信号转导相关基因的影响

[目的]筛选出能提高胡椒抗寒性的脱落酸(ABA)适宜浓度,明确低温胁迫条件下外施适宜浓度ABA对胡椒叶片ABA信号转导相关基因SnRK2和PYL表达的影响,为生产上提高胡椒抗寒技术及揭示ABA信号在胡椒抗寒中的作用机理提供依据.[方法]以热引1号胡椒为试验材料,通过叶面喷施0(CK)、25(T1)、50(T2)、75(T3)、100(T4)mg/L ABA及4℃低温胁迫处理,测定各处理胡椒叶片叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性(POD、CAT和SOD)、H2O2和MDA含量.在筛选出适宜ABA喷施浓度的基础上,进一步运用实时荧光定量PCR分析ABA信号转导相关基因的表达情况.[结果]低温胁迫后,不同浓度ABA处理的胡椒POD、CAT和SOD活性与CK相比均显著上升(P<0.05,下同),其中T2处理的POD活性升高最显著,T3处理的CAT和SOD活性升高最显著;随着ABA处理浓度的升高,H2O2和MDA含量呈先下降后上升的变化趋势,以T3处理含量最低,即一定浓度外源ABA处理对胡椒抗寒生理发挥积极作用.低温胁迫0 d时,不同ABA浓度处理的胡椒Fv/Fm和Fv/Fo无显著变化;低温胁迫4d时,其Fv/Fm和Fv/Fo均显著降低,但T3处理缓解Fv/Fm和Fv/Fo下降效果显著,即ABA预处理能够在一定程度上缓解低温对胡椒光系统潜在活性的抑制.低温胁迫0 d时,不同ABA浓度处理胡椒的qP和Yield无显著变化,但qN随着ABA处理浓度的升高明显下降,即正常生长条件下,外施不同浓度ABA对胡椒叶片的qP和Yield无影响,但会减弱胡椒的光保护能力;低温胁迫4 d时,不同ABA浓度处理的胡椒叶片qP、qN和Yield均有不同程度的下降,随着ABA处理浓度的升高,qN呈现下降、上升再下降的变化趋势,qP呈先下降后上升的变化趋势,T3处理成为转折点,即在低温胁迫下外源ABA能够提高胡椒的光保护能力,其中T3处理效果相对较好.低温胁迫条件下,ABA预处理可诱导ABA信号转导相关基因SnRK2和PYL提前并高表达.[结论]外源ABA通过提高胡椒抗氧化酶活性、降低H2O2和MDA含量及缓解低温对其光系统活性的伤害,从而提高胡椒抵抗低温胁迫的能力.外源ABA还能诱导胡椒ABA信号转导相关基因表达,启动和引发植株固有抗冻性基因的表达,进而提高其耐冻性.