作物高光效育种中的几个问题(中)

<正> 三、高光效与光呼吸植物在正常生活条件下,进行吸氧和释放二氧化碳的过程,称呼吸作用,它能在暗中或光下进行,常称暗呼吸。近年来又发现植物绿色细胞仅在光下进行呼吸作用,称为光呼吸。各类作物光合效率的高低,主要是由于光呼吸不同所引起的。在正常光照条件下,有些作物的光呼吸比暗呼吸高1.3—5倍。一般光呼吸的损失约占光合产物总量的1/3—1/4。因此,如能通过某些手段控制光呼吸,就能提高光合效率,增加有机物的积累,从而提高作物的产量。     

光呼吸抑制剂——亚硫酸氢钠对大豆的增产效果

现代植物生理学发现一些植物的绿色器官在照光条件下进行吸氧及释放二氧化碳的过程,称为光呼吸。大豆、小麦、水稻等大多数温带植物均属于高光呼吸植物。光呼吸释放的二氧化碳量常达光合作用同化的三分之一以上,而且能量也有相应的损失。光呼吸的发现无论在理论上还是在实践上都有重大意义。在生产实践上通过选育低光呼吸高光合效率的品种,或寻找化学药剂抑制光呼吸,提高作物的净光俞效率,增加有机物质积累,提高产量是可能的。近年来,国内一些     

红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸的方法

光呼吸是植物绿色细胞在光下释放CO_2的过程,光呼吸的测定在研究光合机理、光呼吸生理功能,以及探讨提高作物光合效率等方面都是很有必要的。本文就用红外线CO_2气体分析仪测定光呼吸谈些工作体会。用“红外”测定光呼吸通常有以下几种方法。 1.测定断光瞬间的CO_2猝发量; 2.测定光下CO_2释放量; 3.外推法求算[CO_2]为零时的光合强度; 4.测定低氧下表观光合的增量。     

关于光呼吸与光合效率关系的研究——Ⅱ.光合与光呼吸关系在水稻品种间的表现

光呼吸与光合作用是植物存光下伴随进行的生理过程。由于在碳代谢方面前者属于碳素还原,后者属于碳素氧化,因而常把二者的消长看作是决定植物光合效率(光合原初生产的净值)的主要因素之一。根据二者关系就必然可以推理:降低或消除光呼吸是提高光合效率的一条重要途径。对这种看法六十年代以来,虽然国内外学者作了不少试验研究,但迄今仍存在很大的分歧。其主要原因是对光呼吸与光合效率的真正关系,未能澄清。我们于     

优化碳同化实现作物高光效研究进展

随着全球人口的持续增长和耕地面积的不断减少,人类生存所面临的粮食危机越来越严重。进一步提高作物产量是保障我国粮食生产安全的重要途径。光合作用是作物产量形成的物质基础,采用现代育种技术以提高作物光合效率为中心的作物改良被认为是新一轮的“绿色革命”。本文从提高Rubisco羧化活性、将C₄光合途径引入C₃作物、降低光呼吸碳耗损等方面,介绍了优化改进植物光合碳同化领域的研究进展、存在的瓶颈问题,以及提高作物光合效率的实践应用;对当前改善植物光合碳同化的研究重点和方向进行了展望。     

光合作用——第四讲 光呼吸与作物产量

植物在进行光合作用的同时,也进行呼吸作用。呼吸作用包括“暗呼吸”和“光呼吸”两种。暗呼吸是植物生长发育中不可缺少的生理生化过程,而光呼吸是否也为植物所必需,目前还不能肯定。但是,由于在光照下植物的光呼吸通常比暗呼吸快2—3倍,消耗的光合产物高达30—50％,因此多数人认为它是一个浪费过程,至少是限制光合效率的一种重要因素。由此可以设想,控制光呼吸以减少光合产物的损耗,可能是提高光合效率、争取作物高产的有效措施之一。     

植物光呼吸途径及其支路研究进展

[目的]光呼吸是植物重要的代谢途径之一,该过程要消耗大量能量从而降低光合效率,这种效果在C3植物中比C4植物中更明显。抑制光呼吸成为C3植物高光合效率的研究方向之一,为了解光呼吸研究现状。[方法]采用文献综述法对国内外光呼吸研究最新报道进行跟踪。[结果]对光呼吸途径的代谢机制、光呼吸重要生理功能及光呼吸支路最新研究进展做了综述。[结论]一种光呼吸支路的建立对C3植物光合效率提高及产量提高起到较好效果。     

小麦生产与植物生长调节剂

合理应用植物生长调节剂对小麦进行化学调控,是一项行之有效的增产措施,可控制小麦旺长,提高光合效率,增加结实率,促进籽粒饱满,增加粒重,提高产量。 一、亚硫酸氢钠:亚硫酸氢钠是光呼吸抑制剂。可提高叶片光合效     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅶ、光呼吸是伴随光合作用发生的过程

测定水稻、小麦、棉花等C_3植物和玉米、高粱等C_4植物的光合与光呼吸强度,研究不同处理对光合与光呼吸的影响。植物的光呼吸是与光合作用伴随发生的。强光、高氮等有利光合作用的因素能促进光呼吸;DCMU、叶片失水等抑制光合作用的因素也降低光呼吸。在光合滞后期中,光合强度与光呼吸强度平行上升。在同类植物中,光呼吸强度与光合强度之间有较稳定的比值,C_3、C_4植物的光呼吸占光合分别为30—35％和4％。     

强光和水分胁迫对沙冬青光呼吸的影响

[目的]研究沙冬青在强光和水分胁迫下其光呼吸的变化。[方法]采用LI-6400光合-荧光测定仪于5月份和10月份分别测定了沙冬青的光呼吸响应曲线、光呼吸/总光合响应曲线、光呼吸-NPQ响应曲线及10月份时沙冬青光呼吸速率和NPQ的变化特征。[结果]低光胁迫时光呼吸速率和光呼吸速率/总光合速率迅速增加,高光胁迫时两者缓慢变化,10月份沙冬青光呼吸耗能强于5月份,但对强光的敏感程度不及5月份;沙冬青光呼吸速率随NPQ的增加而增加,两者呈正相关曲线关系。水分饱和亏缺条件下,光呼吸速率的初始饱和亏缺大于NPQ。[结论]光呼吸和NPQ都是沙冬青重要的光破坏防御机制;光呼吸在沙冬青抗脱水能力中发挥着重要作用。     

强光和水分胁迫对沙冬青光呼吸的影响

[目的]研究沙冬青在强光和水分胁迫下其光呼吸的变化.[方法]采用LI-6400光合-荧光测定仪于5月份和10月份分别测定了沙冬青的光呼吸响应曲线、光呼吸/总光合响应曲线、光呼吸-NPQ响应曲线及10月份时沙冬青光呼吸速率和NPQ的变化特征.[结果]低光胁迫时光呼吸速率和光呼吸速率/总光合速率迅速增加,高光胁迫时两者缓慢变化,10月份沙冬青光呼吸耗能强于5月份,但对强光的敏感程度不及5月份;沙冬青光呼吸速率随NPQ的增加而增加,两者呈正相关曲线关系.水分饱和亏缺条件下,光呼吸速率的初始饱和亏缺大于NPQ.[结论]光呼吸和NPQ都是沙冬青重要的光破坏防御机制;光呼吸在沙冬青抗脱水能力中发挥着重要作用.     

日光温室西葫芦应用秸秆生物反应堆技术

秸秆生物反应堆是采用生物菌种将植物光合形成的秸秆定向转化成植物的光合原料,即农作物所需要的二氧化碳、热量、抗病孢子、有机和无机养料等,同时产生的生物各种能效改善作物的生长环境,促进作物的生长发育,提高植物的光合效率,从而获得早熟、高产、优质的无公害农产品,实现有机栽培,生产有机蔬菜。     

3种不同树种光呼吸变化特征及在光防御中的作用研究

运用LI-6400光合-荧光测定仪测定沙冬青、辽东栎和栒子的光呼吸响应曲线、光呼吸/总光合响应曲线及光呼吸—NPQ曲线。结果表明,在低光胁迫时光呼吸速率和光呼吸速率/总光合速率迅速增加,高光胁迫时变化缓慢,变化的转折处定义为临界点,由此判断树种光呼吸的耗能作用依次为沙冬青辽东栎栒子,树种对光照强度的敏感程度为辽东栎栒子沙冬青;在强光胁迫下光呼吸和热耗散机制同时在光破坏防御保护机制中起作用,两者之间存在协同关系。     

油菜喷施亚硫酸氢钠能增产

油菜为三碳作物,具有较强的光呼吸作用。光呼吸作用要消耗掉光合初产物的20～40％,从而减少了作物体内有机碳的积累,并还消耗一定的能量,这样,势必对作物产量有一定的影响。为抑制光呼吸生化过程中的乙醇酸氧化酶的活性,我们于1980年春将亚硫酸氢钠应用于油菜,研究其增产作用、适宜浓度和使用适期,同时还用光呼吸抑制剂2-3环氧丙酸等作了比较。五年来在淮阴市、县科委、农业局的领导和支持下,累计应用面积达35万亩之多,     

转乙醇酸脱氢酶(GDH)基因棉花的获得及表型鉴定

[目的]减少植物光呼吸的消耗能有效提高光合效率,有助于提高植物生物量。将细菌乙醇酸代谢途径导入植物建立光呼吸支路,可以把乙醇酸代谢产生的CO_2直接释放到叶绿体中,促进Rubisco羧化反应,从而提高光合效率。[方法]本研究运用农杆菌介导法,将乙醇酸脱氢酶基因GDH导入常规陆地棉受体材料R15建立光呼吸支路,通过体细胞愈伤诱导法在含抗生素的筛选培养基中获得再生植株。[结果]分子检测结果显示外源基因被成功导入棉花受体,并获得36株转基因材料。通过对转基因植株及对照的光合参数测定及田间表型观察,发现转基因植株比对照净光合速率提高26.99%～37.29%,株高增加10.07%～16.18%,叶片鲜重增加21.59%～44.25%,干重增加11.06%～17.79%,表明GDH降低了棉花光呼吸消耗,增加了植株生物量。[结论]本研究为筛选高光合效率及高产棉花种质资源提供了新的思路。     

亚硫酸氢钠和氯化钾对枣树叶片光合效率的影响

试验用光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠和具有可增大气孔开张度的氯化钾处理枣树叶片,抑制光呼吸并增大气孔开张度,促进叶片对二氧化碳的吸收,从而提高了光合效率。结果表明,用500ppm 的亚硫酸氢钠光合效率可提高76.35%,用1000ppm 的氯化钾光合效率可提高72.93%,用300ppm 亚硫酸氢钠加1000ppm 氯化钾可提高92.04%。     

关于光呼吸的化学控制的研究

采用光呼吸抑制剂NaHSO_3对水稻、小麦的处理,获得如下结果: (1)一定浓度的NaHSO_3处理叶片有提高净光合的效果,在100—300ppm范围内净光合可提高5—20％左右。 (2)用低氧(2％O_2)控制可证明,净光合提高是由于光呼吸被抑制的结果,同时乙醇酸氧化酶活性降低与乙醇酸含量的积累同光呼吸有关的各项参数表现一致。 (3)在排除个体差异和其他条件干扰下,从未发现被处理的叶片的净光合有低于对照者,说明抑制光呼吸对正常光合并未产生不利地影响,再者从施用光呼吸抑制剂有提高经济产量的趋势,问接证明抑制光呼吸并未妨碍生理过程的正常进行。 (4)由于NaHSO_3是一种廉价的普通试剂,又易于被叶片吸收运转,因此作为一种提高光合效率的手段,至少作短期内施用,是很值得注意的。诚然,由于光呼吸的生理意义尚未澄清,上述观点仍须继续研究证明。     

小麦的收获指数和几个生理特性的遗传

按照作物生理学的观点,一个小麦品种的光合生产力和收获指数(HI)越高,籽粒产量也越高。光合生产力则决定于光合器官的性质——大小、寿命和光合效率。作物生理学以叶面积持续期(LAD)和净同化率(NAR)作为光合生产力的指标,其意义是:LAD:是叶面积对时间的积分。NAR:是单位叶面积在单位时间内的干物质净积累。作物的生物产量等于全生育期内LAD和NAR的乘积之和,其籽粒产量则可由下式     

光呼吸抑制剂对小麦一些生理过程的影响

自从六十年代中期发现植物光呼吸现象后,引起国内外的普遍重视,并积极开展了大量的研究工作,现已证明光呼吸是绿色植物比较普遍的特性。三碳植物光呼吸所释放出来的二氧化碳量常常达到光合同化二氧化碳量的三分之一以上,也就是说,光合作用过     

关于光呼吸的化学抑制的研究 Ⅱ.各种光呼吸抑制剂效应的比较

光呼吸是降低光合效率的内部因素,施用光呼吸抑制剂一般能抑制光呼吸提高净光合。本试验用NaHSO_3、2.3—CopA、INH三种光呼吸抑制剂在水稻上施用,以比较其效应,特别对NaHSO_3适宜浓度、药效期等进行了系统试验,结果证明NaHSO_3的有效浓度范围为100—300ppm,药剂效应期可持续5天。各种光呼吸抑制剂效应比较发现,NaHO_3与2.3—copA的效应相近,在适宜浓度内都有抑制光呼吸提高净光合的作用,INH的效应尚难肯定。