拟南芥独脚金内酯突变体叶绿素荧光特性分析

独脚金内酯是新发现的起源于类胡萝卜素生物合成途径的信号分子,调控着植物生长发育中的各种生理过程。为了解独脚金内酯及其信号途径对植物光合特性的影响,以拟南芥Arabidopsis thaliana独脚金内酯合成突变体max1和信号突变体max2为材料,测定叶片的光合色素质量分数及叶绿素荧光特性。结果发现:max1突变体与max2突变体在光合荧光特性存在明显的差异。max1叶绿素质量分数较野生型并没有显著降低,但叶绿素a/b发生了变化,max1突变体叶绿素初始荧光Fo和Y(NO)显著高于野生型,但F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等荧光参数较野生型并没有显著变化。快速光响应曲线发现max1突变体在强光下的ETR,Y(Ⅱ)和QNP等参数低于野生型。而max2突变体叶片的叶绿素a和叶绿素b质量分数显著低于野生型(P0.05),叶绿素荧光参数F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等光化学参数也显著降低,但Q_(NP),q_N等光保护参数显著升高(P0.05)。这些结果说明独脚金内酯可能参与了调控植物光合对环境的适应,而其信号传导蛋白MAX2则可能对植物光系统的建成具有基础作用。     

膜下滴灌水稻黄化叶片光合特性及叶绿素荧光参数分析

对膜下滴灌水稻T-04齐穗期正常及黄化剑叶的光合色素质量分数,光合参数和叶绿素荧光参数进行研究。结果表明,黄化(黄绿和绿黄)叶单位面积的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素质量分数均显著低于正常绿叶(CK);叶绿素a/b,类胡萝卜素/总叶绿素比值显著高于正常剑叶,说明叶绿素质量分数降低,类胡萝卜素质量分数升高可能是导致叶片黄化的直接原因。光合参数分析表明2种黄化叶片的净光合速率(Pn)、羧化效率(CE)、表观量子效率(AQY)均显著降低,说明其CO2和光能利用能力显著低于正常绿叶。蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的大幅度升高,说明其叶片保水能力较差,光合酶活性可能受到抑制。叶绿素荧光参数分析表明,黄化叶片的暗适应光系统Ⅱ最大量子效率(Fv/Fm)、暗适应样品最大荧光(Fm)、光化学淬灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)以及PSⅡ有效电子产量(ΦPSⅡ)均显著降低,说明其PSⅡ潜在的光化学效率、光合电子传递速率、量子效率均显著低于正常绿叶。     

黄瓜黄绿叶突变体光合色素变化及相关基因差异表达

【目的】黄瓜黄绿叶突变体是进行光合系统研究和遗传育种研究的重要材料,明确其叶色突变机理,可为进一步利用该性状进行基因定位、基因克隆等研究提供理论依据。【方法】本试验对黄瓜黄绿叶突变体9110Gt叶色黄化和转绿后的光合色素成分、含量和原叶绿素含量进行测定,并利用cDNA-AFLP技术及cDNA-Ad-SRAP技术,进行相关基因差异表达研究,获得差异表达片段。【结果】突变体9110Gt和野生型9110G在叶色素组分上没有显著差异,但突变体的光合色素及原叶绿素含量都低于正常株。从该突变材料中分离到的9条与叶色突变基因相关的差异表达片段与叶绿体和线粒体中基因具有较高同源性。【结论】该突变体叶色黄化是由于原叶绿素合成受阻从而导致叶绿素a合成减少,进而导致叶绿素含量降低,叶片光合色素比例发生变化,叶色发生变异。基因转录水平的研究进一步说明引起该现象的原因可能是与叶绿体发育、叶绿素生物合成相关的基因发生了突变。     

黄绿叶突变体冀麦5265yg的光合生理特性分析

【目的】叶色突变体是研究叶绿素合成、叶绿体发育和光合作用的理想材料,探索小麦黄绿叶突变体的光合生理特性,旨在阐明其光合作用调控机理,为小麦黄绿叶突变体的进一步利用奠定基础。【方法】以野生型冀麦5265和突变体冀麦5265yg为试验材料,对叶色表型进行观察,采用分光光度计和试剂盒法测定色素含量和酶活性,并利用Li-6400便携式光合仪和PAM100叶绿素荧光仪进行光合气体交换参数和叶绿素荧光参数测定。【结果】表型观察和色素含量结果表明,突变体苗期叶片表现为黄绿色,抽穗后叶片逐渐转变为淡绿色。遮阴处理可以使叶片颜色部分复绿,但比野生型略浅,属于光诱导转绿型突变体。突变体叶绿素a和叶绿素b含量显著低于野生型,叶绿素a/b的比值升高,为典型的叶绿素缺乏型突变体;光响应曲线和CO₂响应曲线显示,突变体的表观量子效率（AQY）、光饱和点（LSP）、最大净光合速率（P_n-max）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、羧化效率（CE）和饱和CO₂浓度（I_-sat）显著高于野生型,说明突变体叶片的光合机构稳定,强光下光合速率更高;光合气体交换参数和叶绿素荧光动力学参数表明,突变体的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、光化学量子效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSII）和光化学淬灭系数（qP）显著高于野生型,说明其具有较强的光能转化和CO₂固定能力;突变体的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于野生型,丙二醛（MDA）含量下降,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高,说明抗氧化酶系统通过清除氧自由基降低了氧化损伤,突变体叶片细胞膜损害减轻,抗逆性增强;突变体的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）活性显著低于野生型,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性显著高于野生型,推测C₄ 途径光合酶PEPC活性的升高可能是突变体具有较高净光合速率的原因之一。花后遮阴以及外源喷施抗坏血酸AsA和二硫苏糖醇DTT处理表明,突变体对光强变化更敏感、叶片内AsA含量及叶黄素循环效率更高。【结论】黄绿叶突变体冀麦5265yg叶片气孔导度明显改善、热耗散降低、C₄途径光合酶活性升高,是其光合速率提高的主要原因。该结果为小麦叶色突变体高光合特性的分子调控机制研究奠定基础。     

一个新的黄瓜叶色黄化突变体的生理特性分析

叶色黄化突变体是开展光合系统的结构和功能、叶绿素生物合成及其调控机制研究的理想材料。以叶色黄化突变体(C528)及其野生型(CCMC)为材料,对其光合色素质量分数、光合作用指标和抗氧化酶活性进行研究,并初步调查突变体的农艺性状。结果表明,突变株C528从子叶期开始表现出叶片黄化,叶片的黄化性状不随发育而转变,其株高、茎粗等显著小于野生型;光合色素质量分数及净光合效率(Pn)显著低于野生型;通过对保护酶活性及丙二醛质量摩尔浓度等指标的测定,结果表明,SOD、POD和CAT活性及丙二醛(MDA)质量摩尔浓度均高于野生型。此研究结果可为阐明黄瓜叶色黄化突变机理及图位克隆突变基因提供基础资料。     

一个新的水稻黄化突变体的光合作用及叶绿素荧光特性研究

对水稻黄化自然突变体(安农标810S)及其野生型(安农810S)的叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光动力学参数及单株产量进行了比较分析,结果显示:突变体在整个生长发育阶段总叶绿素含量均显著低于野生型,但突变体与野生型各自所配的杂交F1代叶绿素含量没有差异;从叶绿素a/b的比值来看,突变体的比值明显大于野生型;从净光合速率来看,无论是在1 d中的不同时间段,还是在不同发育时期,突变体均高于野生型;在不同发育时期和1 d中的不同时间段,突变体的FV/Fm、FV′/Fm′、φPS2、ETR2及QP均大于野生型,突变体的QN低于野生型;突变体自交繁殖的单株产量高于野生型,且从各自所配的杂交后代F1来看,突变体有较强的配合力。     

叶绿素含量降低对水稻叶片光抑制与光合电子传递的影响

【目的】水稻突变体叶片叶绿素含量显著低于其野生型,但其光合电子传递效率与净光合值显著高于对照,文章旨在阐明其生理学机理并探讨其在高光效育种中的潜在应用价值。【方法】通过人工气候室的盆栽试验设置高光强(光照强度为700—800μmol·m~(-2)·s~(-1))与低光强(光照强度约为100—200μmol·m~(-2)·s~(-1))2个处理,并结合大田试验,观测突变体与野生型的叶绿素荧光、超氧阴离子含量、丙二醛含量、SOD酶活性、叶绿体超微结构、叶片荧光显微结构与冠层温度。【结果】突变体材料叶绿素含量显著低于其野生型,并且光照强度对其叶绿素含量的效应也不相同。随着光照强度的增强,突变体叶片叶绿素含量增加60%,而野生型品种叶片叶绿素含量却降低20%以上。光反应曲线表明,突变体光合值显著高于野生型,尤其在1 000μmol·m~(-2)·s~(-1)光照下,低光强与高光强处理中低叶绿素含量突变体光合值分别比野生型高9.4%和46.5%。叶绿素荧光数据也表明,水稻突变体的电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ的量子产量(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(q P)、光下最大光化学效率(F′v/F′m)显著高于其野生型。在高光强处理下,野生型材料中的应激活性氧超氧阴离子与丙二醛(MDA)含量受到光抑制。叶绿体超微结构与荧光显微结构表明,野生型材料叶绿体受到一定程度的损伤,且其维管束间距离显著大于突变体,其维管束面积小于突变体,不利于水分在叶片中的传输。田间冠层热力学图像表明中午高温、高光照条件下,突变体冠层温度显著低于其野生型。综合以上结果,野生型叶片叶绿素含量高,在高光强下会导致过量光吸收,光系统Ⅱ电子传递效率下降,超氧阴离子与丙二醛累计,导致叶绿素结构与功能的破坏,因此,其光合值显著低于突变体材料。同时过量光吸收会导致叶片与冠层温度上升,不利于冠层群体光合。【结论】在未来高光效育种中选育叶绿素含量适当降低的品种,有助于避免高光强下叶片的过量光吸收,从而缓解活性氧的产生与光抑制,并有利于降低冠层温度从而缓解水稻群体光合"午休"现象。     

谷胱甘肽对盐胁迫下玉米幼苗抗氧化特性和光合性能的影响

以80mmol/L NaCl模拟盐胁迫,研究谷胱甘肽(GSH)对盐胁迫下‘滑玉14’幼苗叶片抗氧化特性和光合性能的影响。结果表明:盐胁迫显著提高叶片细胞质膜透性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸氧化酶(APX)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性、抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)质量摩尔浓度及叶绿素荧光参数非光化学猝灭系数(qN),显著降低叶绿素荧光参数PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP)和PSⅡ实际量子产额(Φ_(PSⅡ)),光合色素质量分数、光合速率和单株生物量干质量。这说明,盐胁迫对‘滑玉14’造成氧化胁迫,并对光系统Ⅱ的功能造成伤害。50mg/L GSH处理则可以显著提高盐胁迫下玉米幼苗叶片过氧化物酶(POD)、SOD、谷胱甘肽还原酶(GR)活性、GSH质量摩尔浓度、F_v/F_m、qP和Φ_(PSⅡ)、光合色素质量分数、光合速率和单株生物量干质量,并显著降低细胞质膜透性、MDA质量摩尔浓度和qN。上述研究结果说明,GSH处理可以提高玉米幼苗的抗氧化能力和光合性能,从而缓解盐胁迫造成的伤害。     

水稻转绿型新叶黄化不育系热农1A的光合特性研究（英文）

[目的]了解水稻热农1A的光合特性可促进其在育种上的利用。[方法]该研究以热农1A的父本新叶黄化突变体对应的野生型WT为对照,在分蘖期测定光合色素含量、光合参数、光响应曲线和叶绿素荧光动力学参数。[结果]热农1A的新生叶前期黄化明显,其叶绿素含量、光合速率、P_n、F_m、F_v’/F_m’、Φ_(PSII)和ETR均显著低于对照,而叶片转绿后的光合速率与对照相比无差异。[结论]热农1A新生叶前期因降低的叶绿素含量导致其光合能力减弱,而后期随着叶绿素含量提高,其光合作用能力恢复正常。     

缺硫胁迫对水稻叶绿素荧光动力学的影响

采用水培的方法,对缺硫水稻叶片的光合特性进行了研究。结果表明,在缺硫情况下,水稻叶片的光合色素含量、净光合速率(Pn)、初始荧光(Fo)、光化学效率(Fv/Fm)、有效光化学效率(F′v/F′m)、实际光化学效率ФPSⅡ和电子传递速率(ETR)显著下降,非光化学能量耗散(NPQ)增加,缺硫水稻的光合能力降低。PSⅡ反应中心破坏或可逆性失活没有造成水稻叶绿素PSⅡ活性降低,而非光化学能量耗散增加造成了缺硫水稻Fo下降,这很可能是水稻植株适应缺硫逆境的一种机制。