夹竹桃叶色白化的原因探讨

[目的]从叶片结构,叶绿体等亚细胞结构以及色素组成研究该突变体叶色白化的原因。[方法]以叶色白化的夹竹桃叶片为材料,用光学显微镜观察不同发育阶段的叶绿体形态;用板层析技术分析叶片中光合色素的组成。[结果]突变型与野生型的叶肉细胞无明显差异,但白化叶片中栅栏组织和海绵组织几乎看不到绿色存在;分离2种叶色的叶绿体发现,突变型的成熟叶绿体数量很少;板层析结果显示,白化夹竹桃中光合色素基本缺失。[结论]夹竹桃叶色白化可能是因叶绿体合成受阻引起叶绿素缺失造成的。     

粳稻9522中脉白化突变体的生物学特性

为揭示所获叶色突变体的特征特性,对上海交通大学通过60Coγ-射线辐射诱变获得的粳稻9522中脉白化突变体及野生型进行生物学特性的比较观察,以期为后续的研究提供理论基础和应用指导。结果表明,突变体叶色表现为中脉白化。突变体与野生型的生育时期、主茎总叶片数及叶龄动态均无明显差异。突变体形态农艺性状表现较明显的负效应的是倒4叶夹角>倒2叶夹角>有效穗数>株高,正效应的是绿叶总面积>主茎绿叶数>倒4叶面积>剑叶面积。突变体产量性状表现较明显的负效应的是空粒数>二次枝梗数≈单株产量>穗颈粗>总粒数>结实率,正效应的是一次枝梗数。     

拟南芥白化突变体反射光谱及色素含量研究

通过T-DNA插入诱变筛选到1个拟南芥白化突变体410(定名为alfo-1),为进一步研究白化原因,测定了白化叶、白化带绿叶及野生型绿叶苗的反射光谱值和色素含量,观察白化苗的叶绿体结构。结果表明:(1)在764nm处反射光谱存在1个最高峰,白化叶的峰值最高、绿叶次之、白化带绿叶最小,说明3种叶片的色素含量、代谢功能存在差异。(2)白化苗的叶绿素、类胡萝卜素、花青素含量均最少,分别为对照的45.6%、19.7%和37.6%。(3)电镜观察到白化叶片的叶绿体结构正常,分析其白化不是由于叶绿体发育造成的。     

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。     

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。     

黄瓜白化突变体分析与突变基因al的精细定位

【目的】对黄瓜白化叶片突变体进行生理和遗传分析,并对该突变基因al进行精细定位,为阐明影响黄瓜叶绿体发育的重要代谢或调控机制提供参考。【方法】以2个不同背景的黄瓜材料Gy14和9930为亲本,分别与携带白化突变基因的杂合材料649构建F_2群体。对F_2群体中的野生型和白化突变体进行光合色素含量测定及叶绿体结构观察,同时筛选多态性分子标记引物,结合基因组重测序技术,对突变基因al进行精细定位。【结果】对al突变体进行表型观察,发现刚出土时其子叶颜色浅黄,之后逐渐白化,确定该白化突变为致死突变性状。与野生型相比,al突变体光合色素含量均极显著低于野生型,且叶绿素a、叶绿素b含量平均降低了90%以上。通过透射电镜对叶肉细胞内叶绿体结构进行观察发现,与野生型相比,al突变体子叶叶肉细胞中几乎无法观察到叶绿体的存在。对al突变体进行遗传分析发现,该白化性状是由一对隐性核基因控制的质量性状。通过BSA、分子标记定位、基因组重测序和染色体步移等方法,最终将al基因定位于黄瓜第7号染色体上约66 kb区间内。【结论】黄瓜白化突变的形成与叶绿体的形成密切相关,由单基因突变产生,定位于黄瓜第7号染色体上。     

水稻白化转绿叶色突变体研究进展

水稻作为重要的粮食作物之一,随着人口增长、耕地减少及环境条件的不断恶化,进一步提高单位面积产量是育种家的重要目标。通过提高光合效率来增加生物量是进一步提高水稻产量的有效手段。叶绿体是植物光合作用的主要场所和细胞的能量供应中心,对植物的生长发育和细胞的新陈代谢至关重要。鉴定和克隆参与叶绿体发育和调控的关键基因,揭示其调控网络和分子机制,对于调控光合作用和植株的生长发育以及培育高光效水稻新品种均具有重要的科学意义和实践价值。植物叶色多种多样并且容易进行区分,因此叶色突变体常被用作探究植物光合作用机制、叶绿素生物合成、叶绿体结构和功能以及遗传发育调控等的重要材料。水稻叶色突变体较为常见,白化转绿突变体较容易区分,在研究水稻叶绿体发育、叶绿素合成、光合作用效率及遗传育种等领域具有重要的应用价值。从白化转绿突变体的表型、分类、来源、作用机制、遗传方式及影响因素等方面进行综述,以期为水稻白化转绿突变体的理论研究和实际应用提供参考。     

水稻黄叶突变体yl的遗传分析与基因定位

[目的]水稻叶片作为重要的光合器官,是作物产量的形成基础。叶色突变体不仅可以作为育种标记,还是研究叶绿体发育和培育高光效水稻品种的先决条件之一。[方法]从籼稻品种‘9311’的~(60)Co-γ射线辐射诱变突变体库中筛选获得了1个水稻黄叶突变体yl。利用yl/‘宁粳4号’杂交的F2群体进行基因定位。[结果]与野生型相比,yl突变体的幼叶表现出明显的黄化,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量下降。突变体叶绿体中类囊体片层结构排列松散。与野生型相比,yl突变体的每穗粒数、结实率和千粒质量下降。该性状受1对隐性核基因控制。该基因初步定位于第9染色体长臂上,进一步开发分子标记把定位区间缩小在14.5 kb内,该区域包含3个候选基因。经测序比对分析发现,yl突变体的第3个ORF的第5外显子发生碱基突变(2131CTA→G),从而造成蛋白第233位氨基酸发生改变并导致翻译提前终止,形成了1个包含原有232个氨基酸和16个新形成氨基酸残基的蛋白,该基因与已报道的水稻黄叶基因YLC1是等位基因。[结论]本研究明确了YLC1参与叶绿素的合成,为叶绿体色素合成和叶绿体发育的研究提供了基础。     

水稻致死突变体基因克隆与分子机制研究进展

水稻致死突变体主要有叶片白化致死突变体和叶片早衰致死突变体2大类，这2类突变体相关基因的克隆和功能分析对于解析水稻白化致死和早衰致死具有重要意义，主要涉及光合色素的合成与降解、叶绿体发育与调控、蛋白质的合成与降解、激素合成与调控途径、细胞程序性死亡与转录因子调控等相关基因。本文综述了水稻致死突变基因的克隆与分子机制，并分析了它们的育种价值；并提出在阐明水稻衰老调控机制的基础上，从分子水平和栽培技术上设计调控水稻衰老的策略，发掘其育种和生产价值。     

水稻白条纹叶突变体wsl7的表型鉴定及候选基因分析

[目的]水稻白条纹叶突变体是一种可利用的种质资源。通过对突变基因的定位,可将白条纹叶性状作为一种隐性标记导入到不育系中,在保证杂交种纯度方面有着非常广阔的应用前景。[方法]从籼稻品种‘93-11’的化学诱变突变体库中发现1个水稻白条纹叶突变体white striped leaf7(wsl7)。利用wsl7与‘02428’杂交构建F2群体进行遗传分析及基因定位。[结果]与野生型相比,突变体wsl7在幼苗期表现出叶片白条纹的表型且光合色素含量较野生型极显著下降,以3叶期最明显。5叶期以后叶片开始由下向上转绿。低温处理条件下,wsl7白条纹叶表型较正常温度处理更为显著。透射电镜观察发现,突变体叶绿体观察不到明显的类囊体片层且出现大量空泡状结构。遗传分析表明,该突变性状受单隐性核基因控制。利用混合群体分离分析法(BSA)将该基因初步定位于第6号染色体上。进一步通过开发分子标记和扩大群体进行精细定位,将基因缩小到72.3 kb。经测序发现wsl7突变体中1个编码线粒体载体蛋白基因的3个外显子发生单碱基缺失,导致编码蛋白翻译提前终止。[结论]水稻突变体wsl7的白条纹叶性状由6号染色体上的1个编码线粒体载体蛋白基因突变所致。     

温光处理对节瓜幼苗光合作用的影响

试验以江心4号节瓜为试材,研究了温光处理对节瓜苗期叶片光合作用的影响,结果表明:低温导致了叶片光合色素含量明显降低,且随处理时间的延长而下降;低温下强光促进光合色素含量降低。低温处理下叶绿素a/叶绿素b比值明显提高,且随处理时间的延长而上升。低温下叶绿体类囊体解体、排列无序、联结断开,基粒片层肿涨,淀粉粒、质体球增加,淀粉粒体积变大;持续低温强光导致了叶绿体膜的解体;常温弱光下类囊体排列混乱、质体球增加。低温下叶片Fv/Fm明显下降,低温下强光明显降低Fv/Fm。低温、强光都会造成Fv/Fo的下降,而且低温和强光存在互作。低温下乙醇酸氧化酶活性上升,低温下强光增强了乙醇酸氧化酶活性,低温下较强的光呼吸有利于防御低温光抑制造成的伤害。     

水稻白化突变体alb24的遗传分析及其基因定位

[目的]对水稻叶色发育缺陷突变体的研究有助于阐释高等植物叶绿体发育和光合作用所必需的基因网络。[方法]从籼稻品种华粳籼74发展的一个株系中出现幼苗期叶片白化、四叶期枯死的表型分离,通过与粳稻中花11构建F_2群体和分子标记,对突变体进行遗传分析和基因定位。[结果]该白化突变体由一对隐性核基因控制,暂命名为alb24,定位于第6染色体SSR标记RM276和Indel标记ID4955-1之间,遗传距离分别为5．0和0．1cM。[结论]ALB24基因的初步定位为进一步的精细定位和克隆该基因奠定了基础。     

水稻OsABC1K3突变体鉴定及其对强光胁迫的响应

【目的】强光胁迫能够抑制植物光合作用,严重时造成光合器官破坏,影响作物生长和产量。以T-DNA插入突变体为材料,研究水稻ABC1（activity of bc1 complex）激酶基因OsABC1K3响应强光胁迫的生理功能。【方法】根据水稻基因组注释数据库预测的OsABC1K3不同转录本共有序列设计引物,采用3′ RACE对OsABC1K3可变剪接进行验证;从水稻T-DNA插入序列数据库中获得该基因的T-DNA插入突变体osabc1k3,通过加代繁殖和PCR检测取得纯合突变体,调查突变体株高、结实率、种子大小等农艺性状,采用Arnon法测定叶片色素含量,利用LI-6400便携式光合测定系统测定抽穗期旗叶光合速率,采用透射电镜分析叶绿体超微结构;将生长于300 μmol·m^-2·s^-1光照强度下的野生型和突变体幼苗转移至800 μmol·m^-2·s^-1光照强度进行强光处理,观察植株表型,分析叶绿体超微结构和叶绿素含量变化;用含20 μmol·L^-1甲基紫精（MV）和0.1%吐温20的水溶液喷洒野生型和突变体幼苗叶片表面,以单独用0.1%吐温20喷洒的幼苗作为对照,观察叶片表型,测定处理后超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量;采用实时荧光定量PCR分析突变体淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结果】OsABC1K3仅检测到一个转录本LOC_Os05g25840.3。osabc1k3突变体株高和结实率下降,种子变小,其中,粒宽下降了13.4%,粒厚下降了6.8%,千粒重下降了18.2%,而粒长与野生型无显著差异。突变体叶片叶绿素含量下降,而叶绿素a/b和类胡萝卜素含量高于对照。突变体叶绿体形态正常,但缺乏淀粉粒。光合活性分析表明,突变体叶片光合速率与野生型无显著差异。强光处理7 d后,突变体叶片发生黄化;9 d后,部分植株枯死。强光处理后突变体叶绿体类囊体结构紊乱,出现大量的空泡。进一步对叶绿素含量进行测定表明,突变体叶片叶绿素衰减程度显著高于对照。然而,MV处理后突变体叶片坏死程度、SOD活性及MDA含量与野生型无显著差异。此外,OsABC1K3突变影响了叶片淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结论】OsABC1K3可能不参与水稻氧化胁迫的防御,而通过遗传控制的信号途径调控强光胁迫响应。     

遮阴处理对土沉香幼苗生长和叶片解剖特征的影响

研究不同光处理（100%,50%,25%和5%自然光）对土沉香幼苗形态和解剖特征的影响,以了解土沉香幼苗叶片形态结构对光的适应规律。结果表明,不同光强对3个土沉香种源（大白、大黄和云南）的解剖结构和生长参数有不同程度的影响。随着光强的减弱,3个种源幼苗的主脉、叶厚、栅栏组织、叶上表皮细胞厚度总体上都呈显著下降的趋势（P<0.05）,而海绵组织厚度呈上升趋势,叶片下表皮细胞厚度变化幅度不一;随着光强的减弱,3个种源的叶面积比和比叶面积升高,云南种的总生物量和绝对生长速率随之下降,而大白和大黄的总生物量和绝对生长速率在50%和25%光强下高于100%和5%光强下的值。除大黄的比叶重为50%高于其他光强下的值,大白和云南的比叶重以及3个种源的根重比均随着光强的减弱而下降。总之,3个土沉香种源幼苗在不同光强下通过其形态上的一系列改变来适应光环境,云南种在自然光强下（100%）生长良好,而大黄和大白在中光环境下（50%）生长最好。     

重金属污染胁迫对杂交狼尾草生理生化特性的影响

为了探讨杂交狼尾草(Pennisetum americanum×P.purpureum)的耐重金属性,用杂交狼尾草为试验材料,就不同程度重金属污染胁迫对其叶片中叶绿体色素、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)质量浓度,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性以及叶膜电解质相对渗透率的影响进行了研究.结果表明,随着重金属胁迫的加重,杂交狼尾草叶片中的叶绿体色素、可溶性蛋白质质量浓度呈下降趋势,MDA质量浓度和叶膜电解质相对渗透率呈上升趋势,SOD、CAT和POD活性呈先上升后下降趋     

Effects of Light Intensity on Growth,Developmenl 3nd Formation on Fagopyrum cymosum

在自然光照100％（A）、85．2％（B）、75．8％（C）、59．7％（D）4种光照强度条件下,研究了不同光照强度对金荞麦生长发育及形态的影响。结果表明,光照强度减弱缩短了金荞麦营养生长时间,提早进入生殖生长阶段,生殖生长时间明显延长,整个生育期延长。光照强度的减弱会造成单株叶片数量、叶面积、一级分枝数、光合产物减少,下降幅度随光照强度减弱程度的增加而增大,适度遮光（处理 B）增加了茎的高度,生长前期（分枝期）叶面积增大。     

水稻yl1黄叶突变体的基因克隆与功能分析

叶片是植物进行光合作用的重要器官,是作物产量形成的基础。作物叶色突变体不仅是研究叶绿体发育机制、培育高光效新种质的前提,而且可以作为性状标记,应用于良种繁育及杂交育种。在经化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理的粳稻品种Kitaake突变体库中,筛选得到黄叶突变体yl1,yl1突变体的株高、穗粒数、千粒重与野生型相比均降低。遗传分析表明,yl1黄叶表型由单隐型基因控制,图位克隆表明yl1编码叶绿素酸酯a氧化酶(chlorophyllide a oxygenase,OsCAO1,LOC_ Os10g41780)基因发生点突变;yl1突变体OsCAO1突变位点位于催化功能域,没有改变其在叶绿体中的定位,且在不同物种之间高度保守,这表明该位点可能是OsCAO1的酶活关键氨基酸位点。     

玉米EMS突变体库构建及突变体初步鉴定

[目的]构建玉米诱变变体库,创制玉米新种质资源.[方法]采用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变玉米优良自交系B73和郑58,构建变体库;选取小叶夹角突变体rla1、rla2进行密植产量测定和遗传学分析.[结果]2个突变体库的M2代含有表型丰富的突变体,尤其是一些突变体表现出优良农艺性状,如叶夹角小、棕色叶中脉、矮化、抗性,具有重要的育种价值.rla1、rla2表型相似,较初始材料耐密植,在试验各种植密度下,单位面积产量均高于对照组;且产量随着密度增大而提高,其最大密植度在100000株/hm2.遗传学分析显示,rla1、rla2都是单基因隐性突变,而且是等位基因突变.[结论]B73和郑58的EMS突变体库为玉米育种提供了宝贵的材料资源.     

光照强度对菠菜光合色素的影响

本丈以400、240、50μmol·m^-2·s^-1 3种不同光照强度处理菠菜,测定菠菜叶片中叶绿素a、叶绿素b、β-胡萝卜素和叶黄素含量的动态变化。结果表明：菠菜叶绿素a、叶绿素b的含量随着光照强度的增强而逐渐升高,且在高光强（4000μmol·m^-2·s^-1）下．植株叶片中2种色素含量随处理时间的延长呈逐渐升高的趋势,对照（2400μmol·m^-2·s^-1）植株含量在处理期间无明显变化．低光强（500μmol·m^-2．s^-1）下,2种色素含量呈降低的趋势,30d时各处理间差异显著;β-胡萝卜素含量随着光照强度的降低呈升高的趋势,30d时低光强处理植株含量显著高于对照和高光强处理植株;叶黄素含量：低光强〉高光强〉对照,20d和30d时．低光强处理植株含量显著高于高光强和对照植株。可以推论,高光强有利于菠菜叶绿素的合成,低光强有利于类胡萝卜素的形成。