外源C4二羧酸对转玉米PEPC基因水稻C4光合途径的促进作用

以转PEPC基因水稻和野生型水稻Kitaake为材料, 研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP苹果酸酶(NADP-ME)、NADP苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明野生型水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源草酰乙酸(OAA)或苹果酸(MA)饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明野生型水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低Pr/Pn比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qp)的增加,以及非光化学猝灭(qN)的降低。      

玉米C_4光合酶基因导入对拟南芥光合特性及抗旱性的影响

为了解玉米C_4型光合酶基因对C3植物拟南芥光合特性的影响及其对干旱胁迫的响应,分别以过表达ZmPEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)、ZmPPDK(丙酮酸磷酸二激酶)和ZmNADP-ME(依赖于NADP的苹果酸酶)单个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PC、PK、ME),以及过表达PEPC+PPDK和PPDK+NADP-ME两个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PCK、PKM)为供试材料,在开花期停止浇水,并分别于干旱胁迫处理前1天、第5天、第10天和结束干旱胁迫复水处理5d时测定转基因拟南芥中目标基因的表达量、光合速率、水分利用效率和酶活性。结果表明,在正常生长条件下,PCK类型株系的PEPC酶活性、PPDK酶活性、净光合速率(Pn)以及水分利用效率(WUE)较野生型拟南芥分别高52%、20%、24%和55%,除PPDK酶活性外,PCK类型株系各指标测定值的增幅均高于其他转基因类型株系,综合表现最优。不同类型株系的上述测定指标总体表现为PCKPCPK、PKMME。干旱胁迫处理5d时,各类型株系中目标基因的表达量、光合酶活性、Pn和WUE均有所上升。干旱胁迫处理10d时,拟南芥受到严重损伤,上述指标的测定值均下降。复水5d时上述指标得到不同程度的恢复,不同类型转基因株系的各项测定指标在不同干旱胁迫处理中总体仍表现为PCK最优,PC次之。各转基因株系均优于受体非转基因拟南芥。     

PEG胁迫对抗旱性不同的小麦幼苗光合关键酶活性的影响

为了解小麦幼苗叶片C4途径酶对干旱胁迫的响应,以小麦节水耐旱品种西农1043和水地品种陕253为材料,通过水培实验,分析了20%PEG胁迫后小麦幼苗叶片的叶绿素含量、相对含水量及C3、C4光合途径酶活性的变化。结果表明,随着PEG胁迫时间的延长,小麦叶片叶绿素含量、相对含水量和C3途径关键酶Rubisco活性均下降,且陕253的降幅相对较大,而C4途径关键酶活性均呈先升后降趋势。PEG胁迫下,C4途径酶CA、PEPC、NADP-MDH、NADP-ME、NAD-ME和PPDK活性最大增幅分别达到19.3%(P0.05)、34.7%(P0.05)、52.3%(P0.01)、93.7%(P0.01)、56.6%(P0.01)和91.3%(P0.01),且西农1043的C4途径关键酶活性较陕253增加明显。说明干旱胁迫下小麦幼苗叶片高活性的C4途径相关酶可能在光合固碳及耐旱生理机制中起着重要作用。     

小麦不同进化材料叶与非叶器官C_4光合酶活性及δ~(13)C值差异

为明确小麦进化过程中C_4代谢酶活性的变化趋势,以二倍体小麦种(野生一粒小麦、栽培一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草)、四倍体小麦种(野生二粒小麦、栽培二粒小麦、阿拉拉特、提莫菲维小麦)及六倍体小麦种(斯卑尔脱小麦、普通小麦)为试验材料,对不同染色体倍数小麦种不同绿色器官光合碳同化酶(PEPC、RuBPC、NADP-MDH、NADP-ME、NAD-ME)活性及稳定碳同位素(δ~(13)C)值进行了比较分析。结果表明,在同一种内,非叶器官(叶鞘、穗下节间、芒、护颖、外颖)RuBPC活性显著低于旗叶,除六倍体小麦品种外,其余小麦材料的PEPC及其他C_4途径酶活性均高于叶片。在小麦进化过程中,随着染色体倍数的增加,旗叶片的C_3和C_4同化酶活性均上升,且PEPC/RuBPC活性比值显著增加;非叶器官的RuBPC活性增加,但PEP羧化酶及其他C_4途径酶活性下降,PEPC/RuBPC活性比值显著降低。旗叶和穗器官的δ~(13)C值均在C_3途径范围内,穗器官的δ~(13)C值高于叶片;随染色体倍数的增加,旗叶δ~(13)C值增高,而穗器官的δ~(13)C值下降。综合来看,小麦非叶器官具有较强的C_4光合酶活性,在进化过程中,其C_4酶活性趋向减弱,而旗叶的C_4酶活性则趋向增加。     

共转化法获得无筛选标记的转PEPC、PPDK基因水稻恢复系纯合体

用根癌农杆菌共转化的方法将pSB130/CK质粒[目的基因磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC)、磷酸丙酮酸二激酶基因(PPDK)与筛选标记潮霉素抗性基因HPT分别构建于2个T-DNA区]导入水稻恢复系R299,经PCR、Southern检测,筛选到T0代13个转基因植株。对T1～T3代转基因后代进行PCR跟踪鉴定,分离出无潮霉素抗性基因的转基因植株(PEPC PPDK HPT-),分离株系比率为15%～21%,分离株系中PEPC PPDK HPT-型单株分离频率为7.2%～10.0%。在T3代成功获得了无筛选标记的转基因纯合系3个(06D351,06D352和06D353),PEPC酶活性和光合速率分析结果表明,其PEPC活性比对照提高了1.5～4.9倍,光合速率提高了19%～40%,说明这些转基因纯系材料在水稻高光效育种上具有很大的应用价值。     

小麦与野燕麦杂交后代品系光合特性的研究

为了研究小麦与野燕麦杂交后代高产的原因,用LI-6400光合作用测定系统测定了小麦与野燕麦杂交后代及其亲本的开花期旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),并计算了水分利用效率,用方差分析和相关性分析方法对11个参试材料的光合特性进行了综合评价。结果表明,小麦与野燕麦杂交后代的净光合速率显著高于普通小麦和野燕麦;各品种(系)的气孔导度变化趋势与蒸腾速率变化趋势一致,气孔导度大的一般蒸腾速率也较高;光合速率与气孔导度和蒸腾速率显著相关,与产量正相关,但相关不显著;小麦与野燕麦杂交后代的光合能力高于亲本和普通小麦。     

交替灌溉对绿洲灌区间作小麦光合日变化的影响

为探讨分根区交替灌溉对玉米-小麦间作条件下小麦光合特性的影响,以常规灌溉(CW)为对照,测定和比较了低、中、高三种不同交替灌溉水平(AW1、AW2和AW3)下间作小麦叶片净光合速率、蒸腾速率及气孔导度的日变化,并采用方差分析、相关分析、通径分析等方法分析了部分生态因子与净光合速率的关系。结果表明,4个处理的小麦净光合速率日变化呈双峰曲线,峰值出现在12:00和16:00,且前者高于后者,中午有光合下调现象;CW、AW3处理的蒸腾速率日变化与其光合日变化趋势基本一致,峰值也出现于12:00和16:00,AW1、AW2处理的蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,相对滞后于其光合变化。光合有效辐射是影响不同处理间作小麦光合速率的主要环境因子,交替灌溉间作小麦净光合速率还受气孔导度和蒸腾速率的影响。此外,环境因子中,空气温度和大气相对湿度之间的互作对光合速率也有一定的影响。交替灌溉使间作小麦的光合速率并未发生明显下降,主要是通过调节小麦叶片的气孔导度来减少奢侈蒸腾,促进作物有效利用水分。     

DEHP对玉米苗期光合特性及抗氧化能力的影响

以玉米品种郑单958为试验材料，设置空白对照组(CK)及C1(50 mg/kg)、C2(100 mg/kg)、C3(150 mg/kg)3种不同浓度的DEHP(邻苯二甲酸二乙基己酯)处理玉米幼苗，对幼苗的生长情况、叶绿素含量、光合特性以及抗氧化酶活性等多个指标进行测定。结果表明，随着DEHP浓度的升高，玉米幼苗生长发育的抑制作用越明显，叶片中叶绿素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)显著降低，胞间二氧化碳浓度(C_i)显著升高，PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)与光合性能指数(PI_ABS)均呈下降趋势，1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BP羧化酶)活性与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)活性均显著降低，超氧化物歧化酶(SOD)活性显著上升，抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著下降，过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的趋势，在DEHP浓度为50 mg/kg时达最大值。     

水稻光合对不同光强的响应及品种间差异

 报道了水稻光合对不同光强的响应能力及品种间差异。应用14C同位素示踪技术在连续强光和遮荫条件下，测定了籼粳杂交稻亚优2号及其亲本粳稻02428，籼稻3O37和籼型杂交稻汕优63的光合速率，双磷酸核酮糖羧化酶(RuBPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性。结果表明：籼粳杂交稻亚优2号在强光和弱光下光合速率和C3光合酶RuBPC活性比籼型杂交稻汕优63抑制较少，表现有比较稳定的光合特性。值得注意的是在光抑制条件下，耐光抑制水稻品种的C4光合酶PEPC有诱导增加活性的现象。与其两个亲本相比较，籼粳杂交稻亚优2号的光合特性更相似于粳稻02428。因此，在配组具有优良光合性状的籼粳杂交稻品种时，广亲和高光效种质02428是一个值得利用的材料。     

种植密度对超高产小麦生育后期光合特性及产量的影响

在超高产栽培条件下 ,多穗型小麦品种豫麦 49四个密度处理生育后期的光合特性及产量存在着差异。每公顷基本苗 15 0× 10 4处理的旗叶净光合速率 (Pn)、RUBP羧化酶 (RU BPcase)活性、叶绿素 (Chl)含量、群体光合速率 (CAP)、群体叶源量 (CL SC)等几个重要光合指标均表现出明显优势 ,且产量极显著高于其它处理。研究结果表明 ,多穗型小麦品种豫麦 49超高产栽培应适当控制基本苗数 ,协调好群体与个体的关系 ,以提高生育后期光合能力 ,增加干物质积累 ,提高产量     

引黄灌区水肥一体模式下春玉米磷素吸收特征与磷肥适宜用量研究

以玉米品种宁吉198为试验材料，设6个磷肥量级，对玉米磷素吸收特性、磷肥利用率和玉米产量等相关指标进行测定分析，所有处理N、K₂O用量一致，确定银川平原引黄灌区水肥一体化模式下最佳磷肥施用量。玉米生育期内取样测定，分析不同磷肥处理对玉米叶面积指数、磷素积累量、磷肥利用率、灌浆速率和产量等指标的影响。结果表明，施用磷肥180 kg/hm²表现最佳，与其他处理相比植株磷素积累量和干物质积累量最高，对子粒贡献率上升8.57%～26.28%，干物质积累量显著增加5.71%～11.44%，产量增加4.9%～17.7%。滴灌水肥一体模式下磷肥施用量180 kg/hm²可以提高玉米叶面积指数、干物质积累量、植株磷素积累转运量和肥料利用率，产量最高可达14 492.13 kg/hm²。通过一元二次方程将2年产量数据进行拟合，得出最高产量下对应磷肥施用量为175.43 kg/hm²，是银川平原引黄灌区磷肥最佳施用量。     

4个椰子品种光合、蒸腾作用日变化特征及影响因素

以结果盛期的黄矮椰子﹑香水椰子﹑本地高种椰子﹑文椰78F1 4个椰子品种为研究对象,对椰子叶片的光合作用﹑蒸腾作用的日变化规律及温度﹑湿度﹑光合有效辐射和CO2浓度等环境因子之间的互作进行研究。结果表明,不同椰子品种的光合速率和蒸腾速率日进程表现为明显的双峰型日变化,本地高种椰子的光合速率和蒸腾速率都比较高,香水椰子和文椰78F1居中,黄矮椰子最低。光合有效辐射、叶片温度对椰子光合速率有重要影响,空气湿度和叶片温度是影响蒸腾速率的重要环境因子。     

红麻冠层发育 光能截获及群体生长的关系分析

红麻旺长期的冠层光能利用率以叶面积系数3.5最高,超过4则形成大量消费叶。小于2则冠层透光率过大,光能利用不足。旺长期后,由于红麻植株冠层顶部变尖,株型向有利于吸收更多光能的方向改变,叶面积系数在5以上能获得更大的光合产量。红麻的生长速率在旺长初至旺长中期上升最快,旺长中期与开花前都维持较高水平,但旺长后期(7/下—8/上),叶面积系数达最高4左右,个体与群体生长明显不协调,这以后中下部大量叶片转化为消费叶,从而导致8月下旬出现生长速率低谷。净同化率则在苗期、旺长中期及纤维积累盛期均较大,而旺长中期之前,由于新叶发生速度快,叶面积系数迅速上升及旺长后期叶片衰老,叶面积比下降幅度大,相对生长速率降低,这两个时期的净同化率相对较低。     

玉米单倍体成株诱导率和加倍率研究

利用吉诱SM6278-2对31份不同种质基础材料进行单倍体杂交诱导,在三亚南滨农场基地进行自然加倍自交试验。结果表明,不同材料单倍体诱导成株率存在差异,差异不显著;单倍体诱导成株率最高达4.7%,最低为0.3%,平均为1.0%;不同材料单倍体雄穗加倍率存在极显著差异,最高为47.1%,最低为1.6%,平均为16.7%;不同材料单倍体结实株率存在极显著差异,最高为23.5%,最低为0%,平均为6.1%;不同材料单倍体雄穗加倍形成的花粉亲和力差异极显著。单倍体雄穗加倍与自交结实密切相关,单倍体雄性的育性问题是单倍体自交结实性的关键因素。     

反式儿茶素类与表儿茶素类浸提规律的比较研究

利用HPLC分析技术,测定茶叶儿茶素中8种单体在沸水浸提过程中的浓度-时间变化,结合浸提动力学基本模型,对表儿茶素类与反式儿茶素类单体的沸水浸提动态进行系统研究,分析EGCG/总儿茶素、GCG/总儿茶素的动态变化。结果表明,表儿茶素类的浸提速率显著快于反式儿茶素类,浸提率于5min时达到最大值,之后随着时间延长而下降;反式儿茶素类的浸提率则一直处于明显增长状态,浸提结束时达到最高值。根据浸提速率常数K_obs,8种单体的浸出快慢顺序为：EC>EGC>EGCG>ECG> GC>C>GCG >CG。     

Stress and recovery of hill pastures in the North Island of New Zealand

Moisture and treading treatments were imposed on intact turves that were relocated to a glasshouse after being removed from three hill pastures of different soil fertility in the North Island of New Zealand. The experiment consisted of a 2‐month stress phase, where the treatments were wetting (W), wetting and treading (WT), drying (D) and control (C). In this phase, herbage accumulation rate, tiller density and leaf extension rate were lower on the D turves, and herbage accumulation rate and tiller density were lower on the WT turves than for the C turves. Herbage accumulation rate was higher on the W treatment than on the C treatment. In the 2‐month recovery phase, herbage accumulation rate and leaf extension rate on the D turves were higher than those of the C treatment. Herbage accumulation rate and tiller density took longer to recover on the WT turves but by the end of the recovery period tiller density on these turves exceeded that of the C turves and the original tiller densities on the WT turves. Changes (increase or decrease) in leaf extension rate were associated with the W treatment and tiller density with the WT treatment. Moisture was limiting on the D and C turves, but on the W and WT turves, where moisture was adequate for plant growth, nutrients were limiting, notably phosphorus on the W and WT turves and sulphur on the W turves. The D treatment turves recovered very quickly once the stress was removed but the WT turves were slower to recover. Under the experimental conditions applied, the hill pasture turves were more resilient to the drying treatment than the wetting and treading treatment.     

不同穴距对水稻生育及产量影响

以超级稻盐丰47为材料,采用小区对比试验方法探讨了不同穴距对水稻生长发育及产量形成的影响。结果表明,随着穴距的加大,提高了植株分蘖发生率和成穗率能力,增强了植株抗病性。行穴距为33 cm×15 cm的X2处理,其单位面积收获穗数、成熟期干物质产量以及齐穗至成熟期干物质积累量占其籽粒产量的百分比均居首位,该处理产量为697.8kg/667 m2,比X3、X1、分别增产了2.3%和5.5%。X1、X2、X3处理的单株成穗数分别为3.9、4.5、4.8株。     

寒地水稻有效穗率与产量的关系探讨

以牡响1号和牡丹江32为试验材料,通过改变水稻施氮量、插秧密度及插秧株数,探讨寒地粳稻有效穗率与产量的关系。结果表明,有效穗率与产量有显著或极显著正相关的趋势,究其原因发现,单位面积穗数随有效穗率的增加而增加,有效穗率与每穗实粒数有极显著的抛物线关系。为达到水稻最高产量不同品种有不同的栽培措施,对于牡响1号这种多穗型品种应通过提高施氮量来增加产量,而对于牡丹江32这种大穗、大粒型品种则应通过适当降低栽培密度和施肥量来达到高产。     

茶叶中稀土氧化物总量现状及其溶出特性研究

为明确当前我国茶叶中稀土氧化物总量（∑REOs）的现状及其溶出特性,分析了2007~2010年全国各地1245只茶叶中∑REOs的现状,并对不同含量及不同加工方式的茶叶进行溶出特性研究,结果表明：我国的茶叶中∑REOs中值约为2mg/kg,含量范围介于未检出至13.80mg/kg之间;90%以上的茶叶∑REOs小于5mg/kg,∑REOs残留量小于2mg/kg的茶叶比例为45%~65%;乌龙茶∑REOs残留量小于2mg/kg的茶叶比例低于50%,其他茶类如绿茶、花茶等,其∑REOs残留量小于2mg/kg的茶叶比例均在70%以上。当茶叶磨碎后其稀土浸出率均显著高于原样。茶叶加工过程中对芽叶的挤压程度可能是影响稀土浸出率的一个主要因素,各类茶的稀土浸出率为：针形茶<扁形茶<卷曲形茶<粉茶。茶汤中∑REOs以第1次冲泡最高,随着冲泡次数增加而递减。3次冲泡的总浸出率以乌龙茶粉最高,约为60%;其次是乌龙整茶,约为50%;针形绿茶的稀土浸出率最低,仅为5%。即使对总浸出率最高的乌龙茶粉而言,当乌龙茶粉干物质中的∑REOs达到6mg/kg,茶汤中的∑REOs也仍低于饮用水的限量指标。     

玉米单倍体诱导、加倍技术及相关机理探讨

以生物诱导为基础的DH育种已发展成为玉米育种的核心关键技术,能够显著缩短自交系选育周期,加快育种进程。近年来,单倍体规模化诱导技术已经相当成熟,但批量加倍还是亟待解决的技术难题。文章综述玉米单倍体获得的技术途径、加倍措施、诱导率和加倍率QTL定位及相关基因的研究进展,对单倍体的不同加倍方法以及不同加倍药剂的加倍效果进行分析,通过元分析剖析诱导位点的遗传结构。