转玉米C4光合酶基因水稻株系中的光合C4微循环

用转PEPC、PPDK、NADP-ME、PEPC PPDK等酶基因的水稻株系及原种野生型(WT)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.用外源OAA或MA饲喂叶切片或离体叶绿体后,光合放氧速率在野生型水稻中增加了50%,在NADP-ME-和PPDK-转基因水稻中增加了50%～54%,在PEPC-和 PEPC PPDK-转基因水稻中增加了100%～150%.证明原种水稻Kitaake叶片中具有一个原初的和有限的C4光合微循环,除PPDK基因、NADP-ME基因外,外源PEPC基因或PEPC PPDK双基因导入原种水稻Kitaake后,可大幅度提高C4光合微循环的运行.水稻中C4光合微循环的增强有降低光呼吸速率(Pr)、增加净光合速率(Pn)的作用,在光能利用上,可增加PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qp)、降低非光化学猝灭(qN)的作用;这些结果为转C4光合酶基因水稻中建立C4微循环系统来提高光合作用效率的可能性提供了依据.     

转PEPC基因水稻接种固氮菌的效应

利用~(15)N-同位素技术研究转PEPC基因水稻及无PEPC基因水稻在接种不同固氮菌后的光合特性、产量性状和固氮能力的变化。结果表明:接种水稻联合固氮工程菌处理与未接种固氮菌处理相比,转PEPC基因水稻的PEPC活性、PS Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率均明显提高,生物学产量和经济产量也相应增加了38.08％和26.86％;与无PEPC基因水稻相比,转PEPC基因水稻能明显提高水稻联合固氮工程菌的固氮效率。这种水稻光合与固氮相互促进的机理值得深入研究。     

不同水稻品种各层叶片光合能力的比较

以亚种间两系组合培矮 6 4S/E32、培矮 6 4S/ 9311、X0 7S/紫徽 10 0及三系杂交组合冈优 881、汕优 6 3和中粳 95 16为材料 ,研究水稻不同生育期单株的叶面积和 2 2 5m2 小区的叶面积系数、不同叶层的光合速率和叶绿素含量、叶绿素荧光特性 (叶绿体PSⅡ的原初光化学效率Fv/Fm、光化学猝灭参数 qP和非光化学猝灭参数qN)等的变化 ,分析上述水稻品种的群体冠层结构 ,截光特点以及不同叶层的光合生理特性。结果表明 ,参试的 6个高产水稻品种 (组合 )的冠层结构均具有分层的特点 ,形成了分层的群体光合作用特性 :上层为光合速率限制区、中层为光能截获限制区、下层为光合速率和光能截获双限区 ,但与汕优 6 3相比 ,除培矮 6 4S/E32的株型显著改善 ,类似于粳稻的冠层结构外 ,其他两系或三系杂交稻的冠层结构改善不大     

主要农作物光合特性解析与在生产上的应用 Ⅲ.小麦不同生育阶段限制光合能力的主要环境因素

小麦一生中经历广幅变化的环境,诸如温光等外界条件.这些环境因子必然影响干物和产量形成的基本过程——光合作用.研究环境因子和光合作用的关系,解析综合环境因子中的主导因素,将能为栽培上创造有利光合作用的条件提供依据.Stoy(1965)曾从小麦个体发育变化中研究了光合、呼吸和外界环境的关系.武田(1978)面向日本关东地区,总结了麦类的光合与物质生产的关系.我们(1982～1983)从高产栽培角度出发,分析了小麦不同生育阶段限制光合能力的主要环境因素.     

水稻耐光氧化和耐阴特性的鉴定及其生理基础

水稻耐光氧化和耐阴特性的鉴定及其生理基础焦德茂，高亮之，金之庆，季本华，严建民（江苏省农业科学院，南京２１００１４；南通师范专科学校，南通２２６００７）关键词：光氧化；耐阴；光合特性ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＢａｓｉ...     

转玉米PEPC基因水稻株系JAAS45的选育路径与技术

连续对转玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC)基因水稻植株PEPC活性进行测定,选取PEPC为1 200μmol/mg·h以上的稳定的转PEPC基因水稻H7 代种质(命名为HPTER)为父本,以水稻品种 (系 )9516为母本,通过杂交获得F1 杂种,对其进行花药培养,获得 189个再生植株,其中二倍体植株占总株数的 65 6%。测定了71个株系的PEPC活性,鉴定出 3个株系:H137、H45和H119,其光合效率较对照 9516增加 18 9% ~25 1%,单株产量较对照增加 7 1% ~29 8%。对H45进行剂量为150Gy、250Gy、300Gy和350Gy的γ射线辐照,选育出生育期与 9516相近,重穗、大粒的株系JAAS45。本研究结果证明,通过定向选育的高表达转PEPC基因水稻种质HPTER,采用杂交、花药培养及γ射线辐照等方法,可以将玉米PEPC基因快速转移到普通水稻品种中,培育出高光合效率和高产的水稻品系。     

光氧化条件下两个水稻品种光合电子传递和光合酶活性的变化

在低ＣＯ２、低ＣＯ２、中等光强的光氧化条件下,测定了耐光氧化品种０２４２８和对光氧化敏感品种金刚３０的光合电子传递和碳代谢有关的酶活性变化。处理１天后,当耐光氧化品种ＰＳⅡ活性开始下降时,ＰＳⅠ活性有增加现象。随着叶内活性氧产生增加,两个品种的ＲｕＢＰｃ活性受到明显抑制,但耐光氧化品种的碳酸酐酶（ＣＡ）和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性出现诱导性增加。上述结果表明：在光氧化逆境下,光俣电子传递和碳同化的     

光抑制条件下不同水稻品种叶片的PSⅡ光化学效率和CO_2交换特性的差异

比较了光抑制条件下两个水稻品种叶片的PSⅡ电子传递活性、D1蛋白量、叶绿素荧光Fv／Fm、净光合（PN）和光呼吸（PR）速率、碳酸酐酶（CA）、PEPC和RuBP羧化／加氧酶活性的变化,并对RuBP羧化酶进行了动力学分析。经光抑制处理后,耐光抑制品种02428较对光抑制敏感品种3037中D1蛋白净降解少、PSⅡ活性和PSⅡ原初光化学效率高,光抑制较轻;RuBP羧化／加氧酶活性和RuBP羧化酶的Km（CO2）和Vmax（CO2）值没有变化,且在品种间无差异。CA和PEPC活性出现诱导增高,尤以品种02428中活性诱导的幅度更高。CO2交换特点发生了显著变化,在PN降低的同时,Pa／PN比值明显增加,品种3037的PR／PN比值比02428的更大。在水稻耐光抑制特性上,D1蛋白、CA和PEPC可能分别对PSⅡ光化学效率和CO2交换起着重要的调节作用。     

光抑制条件下不同水稻品种叶片的PSⅡ光化学效率和CO2交换特性的差异

 比较了光抑制条件下两个水稻品种叶片的PSⅡ电子传递活性、D1蛋白量、叶绿素荧光Fv／Fm、净光合（PN）和光呼吸（PR）速率、碳酸酐酶（CA）、PEPC和RuBP羧化/加氧酶活性的变化,并对RuBP羧化酶进行了动力学分析。经光抑制处理后,耐光抑制品种02428较对光抑制敏感品种3037中D1 蛋白净降解少、PSⅡ活性和PSⅡ原初光化学效率高,光抑制较轻;RuBP羧化/加氧酶活性和RuBP羧化酶的Km(CO₂)和Vmax(CO₂)值没有变化,且在品种间无差异。CA和PEPC活性出现诱导增高,尤以品种02428中活性诱导的幅度更高。CO₂交换特点发生了显著变化,在PN降低的同时,PR／PN比值明显增加,品种3037的PR／PN比值比02428的更大。在水稻耐光抑制特性上,D1蛋白、CA和PEPC可能分别对PSⅡ光化学效率和CO₂交换起着重要的调节作用。     

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。