5-ALA对干旱胁迫下小麦幼苗光合作用及D1蛋白的调节作用

为了探究5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid,5-ALA）对干旱胁迫下小麦幼苗光合作用损伤的缓解机制,选用矮抗58小麦品种为试验材料,在两叶一心期对叶片喷施浓度为100mg/L的5-ALA,处理3d后对根部施加20%聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟干旱环境,2d后取样进行光合以及psbA基因表达分析和D1蛋白含量测定。结果表明,干旱胁迫明显降低了小麦叶片的相对含水量以及叶绿素含量,而喷施外源5-ALA能够明显缓解干旱造成的伤害,同时也减缓了干旱胁迫下小麦幼苗净光合速率（P_n）、实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、原初光化学效率（F_v/F_m）和光化学猝灭系数（q_P）值的降低,以及非光化学猝灭系数（q_N）值的升高,并且提高了psbA基因表达水平和D1蛋白的含量。以上结果显示,喷施外源5-ALA可缓解干旱胁迫下小麦幼苗的光合性能,同时诱导psbA基因表达水平提高,加快新D1蛋白的合成与受损D1蛋白的降解,从而提高小麦幼苗的干旱胁迫耐受性。     

局部根区灌溉对裸燕麦光合特征曲线及叶绿素荧光特性的影响

为探讨局部根区不同灌溉方式下裸燕麦(Avena nuda L.)光合能力下降的生理机制,采用盆栽及渗水盘供水方法,比较了交替根区灌溉(APRI)、固定根区灌溉(FPRI)和常规灌溉(CTRI)下,裸燕麦旗叶相对叶绿素含量(SPAD值)、光合特征曲线及叶绿素荧光动力学特性的差异。与CTRI处理相比,局部根区灌溉(包括APRI和FPRI处理)降低了叶片SPAD值、净光合速率(P_n)和初始羧化速率(CE),但APRI处理未明显降低初始量子效率(α)、PSII最大量子效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(Ф_PSII)、电子传递效率(ETR)和光化学效率 (q_P)。在2种局部根区灌溉模式中,APRI较FPRI显著提高了叶片SPAD值(P<0.05),而且APRI的叶片最大净光合速率(P_max)、α、光饱和点(LSP)、光能利用率(LUE)、C_i/C_a、CE、CO₂饱和点(C_i,sat)、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、Ф_PSII、ETR、q_P和非光化学效率(NPQ)均高于FPRI。APRI和FPRI的光合速率降低与气孔因素有关,FPRI光合速率降低还与PSII结构损伤有关;局部根区灌溉提高了裸燕麦干旱胁迫逆境下的耐受能力,APRI有利于保持更高的光合速率。     

脱落酸对低温胁迫下玉米幼苗生长和光合特性的影响

脱落酸（ABA）是作物生产中广泛应用的一种植物激素。探究ABA对低温胁迫下玉米幼苗光合特性的影响,为阐明低温胁迫下玉米幼苗叶片光合结构的防御保护机制提供理论依据。以玉米品种“久龙5号”为试验材料,采用盆栽试验,探讨了低温胁迫0、2、4、6、8d下不同浓度脱落酸对玉米幼苗生长及光合特性的影响。结果表明,低温胁迫显著抑制玉米幼苗的正常生长,导致SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ光化学最大效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）水平下降,初始荧光（F_o）显著升高。外源喷施适当浓度的ABA能够显著缓解由低温胁迫导致的玉米叶片P_n、T_r和G_s下降幅度,提高F_v/F_m和F_v/F_o,降低F_o水平。由此可见,外源施加适当浓度的ABA能提高幼苗叶片的光合能力,提高PSⅡ反应中心活性,促进物质积累,提高玉米幼苗的耐冷性。同时,外源施加ABA存在一定的浓度效应,即“低促高抑”。本研究所设计浓度范围中15mg/L ABA浓度对光合抑制缓解效果最显著。     

NO对干旱条件下小麦幼苗PSII功能特性的调节效应

以0.1 mmol L^-1 SNP为NO供体,对小麦幼苗根系进行-0.5 MPa PEG胁迫处理,研究了NO对胁迫后叶片电子传递、光能分配和反应中心开放等PSII功能的影响,以探讨NO在干旱条件下对植物光合作用的调节作用。在干旱胁迫的第1天和第3天,SNP处理不但增加了水势(Ψ_w)和叶绿素含量,且能维持PSII反应中心的电子传递(Ф_PSII和F_m/F_o)及潜在高光合效率(F_v/F_o);干旱胁迫减少了PSII反应中心开放的比例(q_P)和PSII反应中心捕获光能的转化效率,但SNP处理后PSII开放反应中心的比例增加,利于干旱条件下叶片吸收的能量用于光化学反应(Pr)和PSII反应中心安全地耗散过剩光能。综上所述,干旱条件下NO对小麦幼苗叶片的PSII功能具有调节作用。     

不同品种小麦灌浆期旗叶光合特性及光合基因表达对臭氧浓度升高的响应

利用开放式臭氧(O₃)浓度升高平台,以不同小麦品种(烟农19和扬麦16)为供试作物,研究了O₃浓度升高条件下不同品种灌浆期叶片光合特性和光合基因表达的差异。结果表明,与对照处理相比,O₃浓度升高处理达75d导致小麦灌浆期叶片光合响应参数表观量子效率、最大净光合速率和叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量下降,使得小麦灌浆期叶片总可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量增加。通过荧光定量PCR测定发现, O₃浓度升高还引起小麦叶片叶绿体编码基因psaA、psbA和rbcL基因表达下调。不同小麦品种光合生理指标和叶绿体基因表达水平的变化幅度不同,烟农19的响应幅度均大于扬麦16。该研究结果可为O₃污染环境下不同小麦品种光合响应差异机制和小麦耐性品种的选育提供理论依据。     

施氮对高温胁迫下黄瓜果期荧光特性的影响

为了揭示果期高温胁迫下氮素施用水平对黄瓜叶绿素荧光特性的影响过程与机制，以津优101号黄瓜为试验材料，以28℃/18℃为对照，设置了35℃/25℃、38℃/28℃、41℃/31℃3个高温处理，施氮量设置0（N0）,160（N1）,240（N2）,320（N3）kg/hm² 4个水平，共16个处理，每个处理3次重复。果期高温胁迫9 d后测定了黄瓜功能叶片的荧光诱导动力学参数，并探讨了各处理间变化差异的原因。结果表明，果期高温胁迫后黄瓜叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心显著受损，叶片的最大荧光（Fm）、最大光化学量子产量（Fv/Fm）、光合性能指数（PIabs）、Fm与荧光曲线围成的面积（Area）均显著降低。35℃胁迫下各施氮处理黄瓜叶片的ΔW_O-J和ΔW_O-K均为负值，放氧复合体（OEC）未失活且PSⅡ中心类囊体之间的能量传递顺畅；而38℃胁迫下N2处理和41℃胁迫下N1处理黄瓜叶片的ΔW_O-J均为正值，OEC失活，且N1～N3处理的叶片ΔW_O-K均为正值，PSⅡ中心类囊体之间的能...     

遮光对谷子光合性能及快速叶绿素荧光动力学特征的影响

为探讨弱光胁迫下谷子光合生理响应,以衡谷13号为材料,在幼苗期设置7种不同遮光处理（遮光0、10%、20%、30%、40%、50%、70%）,在拔节期和灌浆期测定叶绿素含量、叶面积、净光合速率、产量和快速叶绿素荧光动力学参数的变化。结果表明,谷子叶绿素含量、叶面积、净光合速率、产量在遮光率高于20%时开始下降。荧光参数暗适应后初始荧光（F_o）、最大荧光（F_m）和可变荧光（F_v）在遮光后增大,PSⅡ反应中心最大光能转换率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心潜在活性（F_v/F_o）、光合性能指数（Pi_Abs）先随着遮光率的增大逐渐上升,遮光率为30%时达到最高,之后下降,遮光率为70%时低于对照。非光化学淬灭系数（NPQ_Lss）随着遮光程度的增大逐渐降低。     

盐胁迫对2个不同盐敏感性水稻品种（系）叶片光合特性与产量的影响

研究盐胁迫对不同盐敏感性水稻品种（系）叶片光合作用、叶绿素荧光参数及产量的影响,为耐盐品种选育和盐碱地有效开发利用提供理论参考。以武运粳30（盐敏感性品种）和振稻23309（耐盐性品系）为材料,比较研究不同盐分梯度（0%、0.07%、0.14%、0.21%、0.28%、0.35%）对水稻产量和抽穗期水稻叶片光合特性的影响。结果表明,随盐浓度的提高,两个品种（系）产量呈现递减趋势,且武运粳30的降幅更大。在盐胁迫条件下,武运粳30的穗数、穗粒数、结实率显著降低且降幅显著大于振稻23309,两个品种（系）千粒重变化都不明显。与对照相比,在低盐胁迫（0.07%）下,振稻23309的叶片净光合速率（P_n）、叶绿素含量（SPAD值）、水分利用效率（WUE）、表观叶肉导度（AMC）、荧光参数（潜在活性F_v/F_o、最大光化学效率F_v/F_m、实际光化学效率Φ_PSⅡ、光化学猝灭系数q_p、非光化学猝灭系数q_N）均显著上升;0.14%盐浓度处理下,两个基因型水稻除q_N显著提高外,其余各参数均呈下降趋势,且振稻23309的降幅要小于武运粳30;盐浓度大于0.14%时,两个基因型水稻各参数均显著降低,且武运粳30的降幅更大。由此可见,盐胁迫对水稻产量和叶片光合特性的影响不仅与盐浓度有关,且存在显著的基因型差异;水稻叶片叶绿素含量高、光合作用的气孔限制向非气孔限制转变慢、植株水分利用率高、光合系统Ⅱ非辐射能耗散增加、光保护能力强等因素是耐盐品系振稻23309表现出较强耐盐性的内在原因。     

水稻光氧化突变体812HS的光合和抗氧化特性

本研究旨在通过梅雨前后自然光强明显变化的情况下对水稻叶片光氧化突变体812HS与野生型812S的PSII光化学活性、抗氧化酶活性等生理特性的比较研究,探讨812HS易受光氧化损伤现象的光合生理原因。结果表明,大田自然光照出现强光照前,812HS与812S的叶绿素含量、PSII活性、光合磷酸化活性、净光合速率、抗氧化酶活性和活性氧含量均无显著差异。自然强光照开始(梅雨结束)一段时间后,两种水稻的上述各项指标都发生了明显的变化。突变体812HS的叶绿素含量、PSII活性、非循环式光合磷酸化活性和净光合速率均较812S明显降低。高光强下812HS叶片中抗氧化酶CAT和POD活性的上升幅度则小于812S,从而使其体内富集了更多的O₂^?、H₂O₂和MDA。光氧化突变体812HS对高光照强度较敏感的PSII活性和较低的CAT、POD活性可能是其发生叶片光氧化现象的生理成因。     

外源5-氨基乙酰丙酸对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的影响

为探究外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的调控效应,以绥玉13（低温敏感型）和郑单958（耐低温型）为试验材料,于三叶一心期叶面喷施20mg/L ALA,在昼/夜温度为14℃/5℃的低温条件下培养48h,恢复常温48h后取样,分析外源ALA对玉米幼苗生长、叶绿素含量、光合作用参数及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：低温胁迫显著抑制两个玉米品种幼苗的株高、叶面积、鲜重和干重。低温处理导致幼苗SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、最大荧光（F_m）、最大光化学效率（F_v/F_m）、潜在光化学效率（F_v/F_o）及光化学猝灭系数（q_P）水平降低,初始荧光（F_o）和非光化学猝灭系数（NPQ）升高。外源ALA能够促进低温胁迫下玉米幼苗形态建成与物质积累,叶片SPAD值增加。外源ALA能够缓解由低温胁迫导致的叶片P_n、T_r、G_s和C_i下降,提高F_m、F_v/F_m、F_v/F_o及q_P水平,降低F_o和NPQ水平。由此可见,外源ALA能够促进叶片光合作用,提高PSⅡ反应活性,促进物质积累,增强玉米苗期的抗低温能力,且对低温敏感型玉米品种的缓解低温伤害效果更好。     

High temperature reduces photosynthesis in maize leaves by damaging chloroplast ultrastructure and photosystem II

Global warming has increased the frequency and duration of high temperature (HT) stress. Photosynthesis determines yield in maize and is extremely HT sensitive. The effects of HT on photosynthesis in maize leaves have been strongly examined under controlled conditions. Here, to explore the mechanism and primary inhibitory sites of HT to photosynthesis, the HT sensitivity of photosynthesis in XY335 and ZD958 maize hybrids was systematically studied in field by multiple methods. HT decreased leaf area and photosynthetic rate of unit leaf area and hence limited growth. HT disrupted chloroplast and mitochondrial membrane structure, possibly delaying photosynthetic recovery after HT. These changes were greater in XY335 than ZD958. Stomatal conductance decreased significantly under HT, and this did not restrict CO₂ fixation but may weaken the heat dissipation through transpiration. HT caused photoinhibition of PSII but not PSI. HT damaged both the oxygen-evolving complex, located at donor side of PSII, and electron transfer from Q_A to Q_B, located at acceptor side of PSII. Interference of electron transfer from Q_A to Q_B caused by degradation of Q_B-binding (D1) protein was the primary site of PSII inhibition by HT in maize leaves. The different stomatal behaviour and photoinhibition sites under HT between maize and wheat were discussed.     

两优培九剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物的变化

为探讨高产杂交稻两优培九在衰老过程中,剑叶光合膜蛋白质复合物的含量变化规律及其与光能吸收、转化、传递的关系,以大田栽培自然衰老剑叶为材料,利用活体叶绿素荧光动力学技术,并结合类囊体膜蛋白质复合物蓝绿温和胶电泳分析。结果表明,两优培九剑叶叶绿素含量、光合性能、类囊体膜蛋白稳定性等都在抽穗期达到顶峰,随后开始衰退,在扬花期、灌浆期尚保持较高水平,而进入籽粒成熟阶段衰退明显;随着衰老进程,光合膜蛋白质复合物有序非同步降解,稳定性为LHCII > PSIIcore > PSIcore > ATPase & Cyt b₆/f > LHCI;PSI和PSII蛋白和相应电子传递活性的稳定性及下降幅度差异较大;衰老过程叶绿素a/b的不断下降与相对于反应中心更稳定的捕光天线有关,剑叶生长后期LHCII维持高水平保持了叶片对光能的吸收,并可能在调节光系统间能量分布和协助过剩能量耗散中起重要作用。     

Less Chlorophyll Does not Necessarily Restrain Light Capture Ability and Photosynthesis in a Chlorophyll‐Deficient Rice Mutant

A chlorophyll‐deficient rice mutant, yellow‐green leaf 1 (ygl1), with a photosynthetic rate similar to that of wild type (Oryza sativa L., cv. Zhenhui 249 China) is presented in this study. Forty percent of the chlorophyll in the mutant captured 70 % of the light in photosystem II (PSII) compared with wild type. The 30 % decreased light in the mutant was compensated for by a relatively higher quantum yield of PSII, which conferred a total electron transport rate (J_T) equal to that in wild type. More photons were absorbed by wild type and exhausted through thermal dissipation. Gene expression analysis of the thylakoid membrane showed that the chlorophyll deficiency in the mutant did not impair the electron transport chain. To determine why the photosynthetic rate was similar between the chlorophyll‐deficient mutant and wild type, the leaf nitrogen (N) and Rubisco contents, stomatal and mesophyll CO₂ conductance, and chloroplast development were investigated. Our results indicate that the chlorophyll deficiency in the mutant had no negative impact on the chloroplast development in terms of size and grana stacking; moreover, the chloroplastic CO₂ concentration and Rubisco content were comparable to those in wild type. We conclude that the light‐capturing ability of normal rice plants is not fully utilized and that absorbed light in the chlorophyll‐deficient mutant is more efficient in participating photosynthesis.     

弱光条件下不同穗型小麦品种旗叶光合特性和抗氧化代谢

在大田试验条件下,比较了大穗穗型小麦品种泰农18和多穗型品种济南17的叶绿素含量、净光合速率(P_n)、可溶性蛋白和总糖含量、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量对不同程度弱光响应的差异,为黄淮麦区小麦高产稳产栽培及品种选用提供理论依据。从开花期至成熟期分别对两品种进行25%(S1)、50%(S2)和90%(S3)的弱光处理,以正常光照(S0)为对照。结果表明,S1和S2处理提高了小麦灌浆期内旗叶叶绿素含量和最大光化学效率(F_v/F_m),而S3处理提高了花后0~6 d旗叶叶绿素含量和F_v/F_m,之后显著低于对照;随弱光程度增强旗叶花后实际光化学效率(Φ_PSII)升高,而叶绿素a/b比降低。S2和S3处理显著抑制了旗叶抗氧化酶活性,降低了旗叶P_n、可溶性蛋白和可溶性总糖含量;而S1处理增强了旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,提高了小麦旗叶P_n、可溶性蛋白和可溶性总糖含量。相同处理条件下,与泰农18相比,济南17的旗叶叶绿素含量较高,光系统II (PSII)活性较强,同时抗氧化酶活性下降较慢,膜脂过氧化程度低,使叶片功能免受破坏,保证了光合作用的进行。75%光照条件下(S1)的小麦抗氧化酶具有较高活性,叶片膜脂化程度低,抗逆性较强,旗叶P_n高值持续期长,有利于光合产物的积累。多穗型品种比大穗型品种更能适应黄淮麦区小麦生育后期光照不足的生产条件。     

水稻斑马叶突变体zebra1349的表型鉴定及基因精细定位

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。与野生型相比,突变体六叶期斑马叶黄区部位的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量分别下降了55.86%、61.02%、39.34%和47.03%。透射电镜(TEM)观察表明,突变体斑马叶绿区部位叶绿体发育正常;黄区部位叶肉细胞中叶绿体结构异常,类囊体膜退化和分解严重,类囊体基粒片层数量明显减少,片层间距拉大,排列疏松。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控。利用1192株zebra1349/02428 F2隐性定位群体,最终把ZEBRA1349基因定位在水稻第12染色体In Del标记indel39和indel44之间,其遗传距离分别为0.04 c M和0.17 c M,根据日本晴基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为89 kb。本研究为ZEBRA1349基因的图位克隆和功能研究以及分子标记辅助育种奠定了基础。     

甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性

旨在阐明甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性。以甬优籼粳杂交稻(A)为研究对象,以三系杂交粳稻(B)、超级常规粳稻(C)和超级杂交籼稻(D)为对照,在机插高产栽培条件下,对不同类型水稻的叶片受光姿态和群体冠层光分布、光合特性系统比较研究。结果表明:(1)上3张叶片的长度、宽度表现为ABDC,叶基角表现为DABC,披垂度表现为DBCA。冠层上部叶面积密度表现为DABC,冠层下部叶面积密度表现为CBAD,最大叶面积密度表现为ADBC,最大叶面积密度出现的相对高度表现为DABC。冠层上部相对光照表现为ABCD,冠层下部相对光照表现为BACD,冠层平均相对光照表现为BACD,冠层消光系数表现为CDBA。(2)抽穗期群体叶面积指数、高效叶面积率均呈DABC趋势,有效叶面积率呈ABCD趋势;颖花/叶和实粒/叶均表现为ABCD。经济产量、生物产量均表现为ABCD,经济系数呈DCBA趋势;蜡熟期和成熟期剑叶的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、PSII的光化学效率及净光合速率呈ABCD趋势;抽穗至成熟期剑叶的MDA含量呈DCBA趋势,SOD、POD、CAT活性呈ABCD趋势。与其他3种类型水稻相比,甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性具有显著优势,这是甬优系列杂交稻产量潜力正常发挥的生态生理基础,也是进一步提高亚种间杂交稻群体生产力的重要途径。     

水稻、稗草叶片超微结构与光合性能关系的研究

应用电镜研究了水稻及稗草灌浆期旗叶片的超微结构，并测定了单位叶面积叶绿体含量，叶绿素含量及光合强度，结果表明，叶绿一及光龛中度不但和单个叶绿体光合膜系统有关，更主要的是受单位叶面积内总光合 影响。水稻叶肉细胞不且多为多环形复式细胞，胞质丰富，内含较多叶绿体，单位叶面积内光合膜系统发达，韧皮部各种细胞内存在发达的胞间连丝，有利于光合产物由叶肉细胞共质体运输至筛胞分子，水稻叶片光合性能较高。稗草叶肉细     

水稻温敏型叶片白化突变体tsa1的表型鉴定和基因定位

一个由甲磺酸乙酯(EMS)诱变宁粳36水稻品种获得的温敏型叶片白化突变体tsa1在低温条件下(20~24°C)表现叶片白化,但在较高温度下(28~32°C)叶色与野生型无显著差异。突变体白化叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型相比显著下降。显微观察发现突变体白化组织中正常叶绿体数量稀少,包含大量小型的异常叶绿体,进一步用透射电镜观察发现异常叶绿体中无发育完整的类囊体片层结构,表明该突变体中叶绿体发育存在严重缺陷。遗传分析表明该突变性状受单个隐性核基因控制。利用tsa1与南京11杂交所得的F₂群体中的368个隐性极端个体,将该突变基因定位于第5染色体长臂163 kb的范围内。本研究为该基因的图位克隆及功能解析奠定了基础。     

转codA基因提高番茄植株的耐热性

以野生型番茄(cv. Moneymaker)和转codA番茄为材料,用不同温度(25、30、35、40、45和50℃)分别处理2 h,测定叶片净光合速率(P_n)、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率(REC)和抗氧化酶活性等生理指标;42℃高温处理0、3和6 h后,检测热响应基因的表达量以及D1蛋白的含量,研究高温胁迫对上述参数的影响,探讨转codA基因提高番茄叶片耐热性的机制。。结果表明,高温胁迫下,转codA基因番茄叶片P_n和F_v/F_m的抑制程度明显低于野生型,H₂O₂、MDA的积累量以及REC均低于野生型,而且明显增强了过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。此外,转codA基因番茄叶片中抗氧化酶基因和热胁迫基因的表达水平均高于野生型,而D1蛋白的降解水平低于野生型。转codA基因番茄体内合成的甜菜碱提高了转基因番茄的耐热性,这与提高和维持较高的抗氧化酶活性、促进热激响应基因的表达及减缓D1蛋白的降解等有关。