一份新的水稻淡黄叶突变体的生理生化特性初探

对水稻淡黄叶突变体安农标810S、对照安农810S及其杂交后代的净光合速率和酶活性进行了研究,结果表明：安农标810S与对照安农810S的净光合速率随着有效光合辐射的增加而加大,但两者的饱和光强均在1200μmol/（m^2·s）。当有效光合辐射大于200μmol/（m^2·s）时,安农标810S的净光合速率均大于对照。安农标810S/D100与安农810S/D100相比,在有效光合辐射大于200μmol/（m^2·s）时,前者的净光合速率比后者增加7.2%-15.9%。不同生长发育阶段测定的SOD、CAT及ATP酶活性均表现为突变体高于对照。     

一份新的水稻淡黄叶色突变体的叶色表现及叶片结构的观察

对水稻淡黄叶突变体安农标810S及其对照安农810S的叶色表现及叶片结构进行了观察和研究,结果表明：突变体从第1片完全叶开始即呈现叶色淡黄,并且在全生育过程中,一直保持淡黄叶性状不发生改变。这样可以快速、准确地从两系法杂交水稻的F1群体中区分不育系自交苗或从繁殖群体中区分杂株。通过石蜡切片观察,突变体叶片结构与安农810S相比无明显变化;通过电镜观察叶绿体超微结构,突变体叶绿体内部结构也未见明显改变。     

水稻叶色突变体812HS蛋白质复合物和叶绿素合成特性的研究

以水稻叶色突变体812HS与野生型812S为材料,利用蓝绿温和胶电泳技术和生理方法对叶尖端类囊体膜蛋白质复合物含量以及叶绿素合成前体物质进行了比较。结果表明,和野生型812S相比,水稻叶色突变体812HS在分蘖盛期叶绿素含量开始明显减少,叶绿素a/叶绿素b比值增加,突变体的类囊体膜蛋白质复合物如光系统Ⅱ捕光色素蛋白(LHCⅡ)含量、光系统Ⅰ核心复合体(PSⅠcore)含量和F1-ATP合酶复合体和细胞色素b6/f复合体(F1-ATPaseCy tb6/f)含量显著减少。突变体812HS叶片叶绿素合成代谢中间产物5-氨基酮戊酸(ALA)、胆色素原(PBG)、尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)含量均显著高于野生型812S,而原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁原卟啉Ⅸ(Mg-ProtoⅨ)、原脱植基叶绿素(Pchlide)、Chla、Chlb含量却显著低于野生型812S。即水稻叶色突变体812HS的叶绿素含量明显减少,一方面是由于囊体膜蛋白质复合物的减少影响了其对光的吸收和传递;另一方面通过测定叶绿素合成的前体物质初步认为是由于叶绿素合成过程中UrogenⅢ到ProtoⅨ合成过程受阻所致。     

甘蓝型油菜黄化突变体的叶绿体超微结构、 气孔特征参数及光合特性

【目的】揭示甘蓝型油菜自发黄化突变体NY的叶绿体超微结构、气孔特征参数与光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨突变材料的黄化机理和在育种实践上的应用提供理论依据。【方法】以突变体NY及其野生型NG,及组配的F1（NY×NG）、rF1（NG×NY）为研究材料,进行五叶期心叶和平展叶的叶绿体超微结构观察、气孔特征参数调查、光合色素含量测定、光合特性测定及农艺性状考察。【结果】突变体NY黄化心叶和黄绿平展叶的叶绿体发育程度均差于野生型NG及F1、rF1;NY黄化心叶下表皮气孔保卫细胞叶绿体数较NG少40%左右,黄绿平展叶中数目与NG等相近;NY的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car含量及组成,净光合速率均显著低于同时期NG及F1、rF1;NY生育期推迟,经济性状变差,单株籽粒产量下降,但组配F1和rF1的农艺性状和光合特性均能恢复至正常水平。【结论】黄化突变体NY是叶绿体结构发育缺陷所导致的缺总叶绿素型突变体,其叶绿体结构发育异常,基粒和基粒片层数的减少致使叶绿素含量过低,是其光合速率较低和农艺性状较差的主要原因。     

矮化大豆突变体叶片生理生化特性研究

矮化是一种优良的农艺性状。以"东农42"为野生型,以NaN3处理它而获得的矮化大豆"东泽11号"为突变体,对突变体与野生型叶片的生理生化特性进行了比较研究。结果表明,突变体叶绿素含量、还原糖含量、游离氨基酸含量、过氧化物酶活性随生育期延长逐渐增大,除50 d生育期时突变体叶绿素含量大于野生型外,其它生育期均表现为突变体小于野生型,叶绿素a/b两材料均接近2.6/1。生育期20、40 d时,突变体的还原糖含量、游离氨基酸含量小于野生型;生育期50 d时,突变体大于野生型。生育期20 d时,突变体的过氧化物酶活性略小于野生型;其它生育期时,突变体大于野生型。     

叶绿素缺乏水稻突变体中光系统蛋白和叶绿素合成特性的研究

【目的】以叶绿素缺乏突变体水稻为材料，研究其光系统蛋白和叶绿素的合成特性，以揭示叶绿素的生物合成及其调控的机理。【方法】通过蛋白质电泳、Western 杂交、Northern 杂交以及叶绿素前体物质的测定等来鉴定叶绿素缺乏突变体W1的黄化原因。【结果】 与野生型相比，叶绿素缺乏突变体W1的叶绿素含量明显减少，与之对应的是其类囊体膜蛋白的减少，特别是光系统 II 捕光色素蛋白 (LHCII) 三聚体含量的急剧减少。Western 杂交进一步表明，W1的LHCII含量仅为野生型的1/3。编码LHCII脱辅基蛋白的cab基因在突变体W1和野生型中转录水平相仿。突变体W1叶绿素合成的前体物质从合成的起始δ-氨基乙酰丙酸（ALA）到原脱植基叶绿素（Pchlide）含量均等于或高于野生型，而脱植基叶绿素（Chlide）、叶绿素a和叶绿素b的含量均显著低于野生型。【结论】通过突变体W1和野生型的比较说明，突变体W1 LHCII脱辅基蛋白含量的减少并不是由于cab基因的转录量降低引起的。通过测定叶绿素合成的前体物质初步认为突变体W1叶绿素缺乏的原因是原脱植基叶绿素到脱植基叶绿素的合成效率降低所致。     

安农标810S的主要农艺性状研究

研究了淡黄叶色标记不育系安农标810S的主要农艺性状和经济性状。结果表明:安农标810S的形态特征和主要农艺性状与其突变亲本安农810S相仿,但其繁殖制种产量和杂交优势均略高于安农810S。     

一个新的黄瓜叶色突变体的光合特性分析

叶色突变体是研究植物光合系统结构与功能、叶绿素生物合成与代谢以及叶绿体发育的理想材料。该研究以黄瓜黄绿叶突变体C777及其野生型CCMC为试材,对其苗期叶片的光合色素质量分数、光合特性、叶绿素荧光参数等进行测定。结果表明,突变体叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素以及总叶绿素质量分数均显著低于野生型;光合特性方面,突变体净光合速率显著低于野生型,而胞间CO_2浓度显著高于野生型,表明突变体对CO2的利用率较野生型低;叶绿素荧光动力学参数的测定结果表明,突变体的F_o、F_m、F_v/F_m、F′_v/F′_m、Φ_(PSⅡ)、qP、ETR和NPQ均显著降低,说明光合色素质量分数的降低导致PSⅡ反应中心捕光能力较弱和光化学转化效率较低,使得突变体光合速率降低。试验为进一步阐明该黄瓜黄绿叶突变体的叶色突变机制和该种质的合理利用提供相关基础资料。     

瓜类作物叶绿素含量的遗传特性研究

以不同甜瓜、西瓜、黄瓜、番瓜品种和甜瓜杂交F1、F2及回交后代为实验材料,测定叶片叶绿素含量。结果表明:不同种的瓜类作物的叶绿素含量没有明显的差异,而品种之间总叶绿素含量差异显著;多数甜瓜杂交组合 F1代叶绿素含量呈现中亲值,少数能够表现出杂种优势,F2代和回交后代的分离结果表明甜瓜叶绿素含量由数量基因控制。     

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。     

超级稻P88S/0389光合特性初探

[目的]通过比较超级稻P88S/0389与其亲本P88S和R0389剑叶的光合特性,探索P88S/0389高产的光合机理。[方法]采用W ellburn和Lichenthaler的方法测定剑叶叶绿素及类胡萝卜素含量,并使用便携式光合测定仪测定光合速率及叶绿素荧光参数。[结果]杂交种的叶绿素含量居于双亲之间,生育期前期偏母本而后期偏父本;同时,杂交种有较强的光能吸收、转化和碳固定能力,其剑叶的净光合速率(Pn)、PSⅡ活性(FV/FO)和PSⅡ原初光能转化效率(FV/Fm)、叶绿素荧光光化学猝灭系数(qP)等参数均高于亲本,且下降速率都比亲本慢,非光化学猝灭(qN)较亲本低,上升速率也比亲本慢,表现出不易早衰等超亲优势。[结论]杂交种P88S/0389吸收的光能主要用于光化学反应,热耗散较少。在水稻生产中,选择同时具有较高光合速率和较长的光合速率高值持续期的品种对水稻的高产尤为重要。     

低叶绿素b水稻突变体的抗氧化酶系统研究

[目的]研究低叶绿素b水稻突变体抗氧化酶系统在缓解光氧化伤害中的作用。[方法]以低叶绿素b水稻突变体和野生型为材料,对其叶绿体中过氧化氢(H2O2)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性和同工酶谱进行了比较。[结果]与野生型相比,突变体叶片细胞及叶绿体中抗氧化酶SOD、POD和CAT的同工酶种类相对较多,酶活性相对较高;强光条件下,突变体叶绿体H2O2的含量低于野生型叶绿体。[结论]较强的内源活性氧清除系统减轻了强光下过剩光能对光合膜的光氧化伤害,是该突变体PSII具有较高稳定性的重要原因。     

低叶绿素b水稻叶片自然衰老过程中光合作用与叶绿素荧光参数的变化

以水稻低叶绿素b突变体及其野生型(镇恢249)第5叶为材料,研究了水稻叶片自然衰老过程中净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数、Rubisco相对含量的变化.结果表明,叶片全展后随着衰老进程,突变体与野生型的Pn、叶绿素荧光参数以及Rubisco大小亚基相对含量都呈下降趋势.低叶绿素b突变体的净光合速率高于野生型且下降慢于野生型,但是二者叶绿素荧光参数之间差异不显著,而野生型Rubisco相对含量下降较突变体快,因此低叶绿素b对水稻第5叶衰老和Pn的影响主要表现在碳同化阶段.     

水稻花后颖壳和果皮光合特性的研究

[目的]研究水稻颖壳和果皮叶绿素荧光参数的变化规律，探讨水稻颖壳和果皮的光合功能。[方法]以扬稻6号为试验材料，测定了颖果发育过程中颖壳和果皮叶绿素含量、光合速率以及荧光参数的变化情况。[结果]颖壳和果皮也具有叶绿素荧光特性，但它的Fv／Fm值不如正常叶片中Fv/Fm值高；叶绿素荧光各项参数的变化表明，叶绿体的PSⅡ的结构随着颖壳和果皮的发育进程和衰老不断受到损害，使Fv／Fm、qP、ФPSⅡ和NPQ下降；随着颖果发育天数的增加，颖壳和颖果叶绿素含量先上升，然后下降；光合速率的变化趋势与叶绿素含量的变化趋势相一致。[结论]水稻果皮具有光合功能，颖壳和果皮光合能力的强弱与颖果的发育状况相适应，颖壳和果皮的叶绿素含量和光合能力可以作为颖果成熟度的一个指标。     

低叶绿素b水稻突变体的抗氧化酶系统研究(英文)

[Objective] The mitigative effect of antioxidase system of a rice mutant with low chlorophyll b on photooxidative damage was studied.[Method] A rice mutant with low chlorophyll b and its wild type were taken as experimental materials to comparatively research their peroxide (H2O2) contents, the activity and isozymes of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) in chloroplast.[Result] Compared with the wild type, there were many kinds of SOD, POD and CAT isozymes in leaf cells and chloroplast cell of mutant, and the activity of SOD, POD and CAT isozymes in leaf cells and chloroplast cell of mutant was also correspondingly higher. Under intense light condition, the H2O2 content of chloroplast in mutant was less than that in the wild type. [Conclusion] The higher activity of scavenging active oxygen can relieve the photooxidative damage made by excessive light energy of intense light on photosynthetic membrane, which is an important reason for higher photosystem Ⅱ (PS II) stability of this mutant.     

超表达杨树SBPase基因促进拟南芥光合作用及营养生长

目的卡尔文循环是植物光合作用中极为重要的生理过程,对植物的生长发育具有显著影响。前期研究表明,高光合速率的速生欧美杨的景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酯酶(SBPase)基因表达水平在速生期显著上调,预示该基因在光合碳固定过程中可能起着关键作用。方法为进一步解析SBPase在木本植物光合速率和生长发育中的作用,本文从速生欧美杨品系NE19中克隆得到了PdSBPase基因,并构建35S:PdSBP:GFP表达载体,采用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,通过抗生素筛选,PCR鉴定和组织定位等多种方式鉴定并成功得到了超表达PdSBPase拟南芥株系。结果在正常生长状态下,超表达植株的叶面积、根长、株高都优于野生型和突变体,其中叶面积是野生型的1.79倍,根长是野生型的1.93倍,而突变体表现为植株矮化,叶子明显发黄短小,叶绿素含量低于野生型株系。转基因株系SBPase酶活是野生型1.4倍,是突变体的1.9倍,RuBP产量以及淀粉含量均要高于野生型和突变体株系,RuBP产量分别是野生型和突变体的1.37和1.76倍,转基因株系的淀粉含量达到了50.26μg/g,而突变体的淀粉含量未检出。结论这些结果说明,PdSBPase对RuBP的形成和淀粉等多糖的合成起到关键作用,能促进植物积累更多的碳水化合物,进而正向调控植物的光合能力。      

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。     

Preliminary Study on the Photosynthetic Characteristics of Super Hybrid Rice P88S/0389

[Objective] The aim of this study is to understand the high yield often photosynthetic mechanism of super hybrid rice P88S/0389.[Method] Chlorophyll and carotenoid contents were measured via the method of Wellburn and Lichtenthaler,and the photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters were measured using portable photosynthesis system.Through comparison of above measured indices between P88S/0389 and its parents,the photosynthetic characteristics were obtained.[Result] The pigment content of P88S/0389 lied between their parents,and detailedly was closer to its female parent at earlier growth stage and to its male parent at latter stage,respectively.The Pn,Fv/Fo,Fv/Fm and qP of the flag leaf of P88S/0389 were all higher than those of its parents,while the degradation rates of these parameters were slower than those of its parents.The qN of flag leaf was lower than those of its parents,and the increasing rate of qN of P88S/0389 was also slower than those of its parents,indicating the great heterosis of P88S/0389 to its parents in photosynthetic capacity.The data show that P88S/0389 is endowed with stronger capacities in light energy absorption,transformation and carbon fixation compared to its parents.[Conclusion] The light energy absorbed by hybrid mainly contributes to photochemical reaction,and little for heat dissipation.For ensuring high yield,the rice cultivars selected for production should synchronously possess higher photosynthetic rate and longer high value duration.