水稻耐光氧化特性的研究进展

从光氧化产生的原因及其对水稻的伤害,水稻耐光氧化的遗传和生理机制,水稻耐光氧化的栽培、化学调控作用等方面综述了水稻耐光氧化特性的研究进展。     

水稻耐光氧化特性的QTL定位

利用由127个株系组成的来源于籼稻品种窄叶青8号和粳稻品种京系17的加倍单倍体群体,以耐性指数和敏感性指数为指标,采用QTL Mapper 1.6统计软件进行水稻耐光氧化反应特性的QTL定位和上位性分析,共检测到控制耐性指数的1个加性效应QTL,位于第3染色体上;控制敏感性指数的加性效应QTL 5个,分别位于第1、1、6、8和9染色体上。还检测到3对影响耐性指数的加性×加性上位性互作效应QTL和5对敏感性指数的上位性QTL。还对41个水稻材料进行了光氧化实验筛选。     

水稻耐光氧化种质资源的简易筛选、鉴定技术

 报道了水稻耐光氧化种质资源的简易筛选鉴定技术，即将离体叶片放入水中经高光强处理， 造成低CO₂、低0₂、高光强的人工光氧化条件，经过这种筛选压可选出耐光氧化的材料。经鉴定，在这种条件下，耐光氧化材料光抑制和光氧化伤害较轻，表现在光系统I、光系统Ⅱ电子传递活力和净光合速率受抑较小，光合色素衰减缓慢，用这种技术，已从165份种质中筛选出几个耐光氧化的材料。     

水稻高光效生理育种初探

本文综述了国内外在水稻高光效生理育种研究领域中的最新进展；分析了在良好株型育种的基础上开展水稻高光效生理育种是作物育种发展的趋势；指出了超级稻育种的主要途径、以及加强不同学科的相互合作、特别是开展高光效生理育种的重要性。     

大豆品种(系)间耐光氧化的差异及其与产量的关系

在人工光氧化筛选压下,测定了242份大豆品种(系)间耐光氧化程度的差异.结果表明,大豆品种(系)间耐光氧化程度存在明显差异,其R3、R5、R6期耐光氧化变异系数,分别为31%、30%、27%,全距为4级.大豆品种(系)耐光氧化程度与其产量呈明显正相关;同时筛选出哈03-4113、哈04-3208等8个耐光氧化品系.     

一个特性优良的大豆新种质—耐阴黑豆

耐阴黑豆的光合产物合成和积累多，每天运往豆荚、豆粒的干物质明显高于凤交６６－１２和京黄３号，它的ＣＯ２补偿点低，花荚脱落率低，产量也高。同时，经Ｎｏｒｔｈｅｒｎ斑点杂交测定，它的硝酸还原酶基因，二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因及３－磷酸甘油醛脱氢酶基因等在花荚期的叶片中表达能力均高于对照品种京黄３号，特别是在干旱和阴湿的逆境条件下，它们的高效表达更为突出。上述的特性表明，耐阴黑豆是一个特性优良的大豆析     

基因后代的耐光氧化特性

分别以转PEPC Kitaake和Kitaake作父本,以4份不同来源的保持系珍汕97B、K17B、Ⅱ32B和G2480B为母本构建F1,考查PEPC 的表达及其对光合性状和农艺性状的影响。导入PEPC 后,水稻净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和PEPC酶活性均表现为增加,最突出的是其PEPC酶活性均成倍增加。蒸腾速率方面,只有K17B/PEPC 表现为下降。珍汕97B的净光合速率、气孔导度和PEPC酶活性一般配合力相对效应值均最大。在农艺性状上,G2480B/PEPC 的有效穗数、结实率和单株产量均大幅度提高,分别增加了31.46%、1.39倍和1.83倍,千粒重也增加了7.84%。珍汕97B/PEPC 由于穗变短,即使结实率和千粒重大幅度增加,减产仍达9.84%。G2480B的穗长、每穗粒数、结实率和单株产量一般配合力相对效应值均最大,而珍汕97B最小。在耐光氧化方面,转PEPC 基因Kitaake明显优于Kitaake。说明PEPC 单个基因对改善籼型三系保持系的光合性能和增加产量有较重要的作用。在供试的4份保持系中选用保持系宜考虑G2480B,PEPC 在此遗传背景下的表达丰度较高,提高结实率和单株产量等农艺性状的正效应最好。     

耕作方式对水稻光合及根系生理特性的影响

以9311为材料,对水稻垄作和传统耕作方式下的光合特性、根系特点和主要农艺性状进行了比较研究.结果表明,与传统耕作方式相比,垄作方式下水稻的光合速率(PN)、气孔导度(g.)和水分利用率(WUE)等光合参数的值均显著增大,根条数、根干重、根系活力和根系CAT、SOD、POD酶活性极显著提高,MDA含量极显著下降,分蘖数和有效穗数分别增加16.67％和33.98％.垄作主要通过改善根系吸收,增加分蘖和有效穗数及提高光合速率,达到增产的目的.     

世界水稻核心种质的耐储藏特性鉴定

通过人工老化方法(温度42℃,相对湿度RH 88％),对来自3K基因组中的456份世界水稻核心种质进行耐储藏特性鉴定.结果初步表明,世界水稻核心种质耐储藏特性差异很大,基本呈连续分布.不管是籼稻还是粳稻,热带或亚热带起源的水稻材料均比温带起源的水稻材料更耐储藏,来自印度尼西亚、孟加拉国和菲律宾等亚洲热带国家的水稻材料最...     

大豆抗旱性和抗光氧化特性相互关系的研究

采用地理来源不同的５０份大豆种质资源，利用人工控水法研究了它们的抗旱性。将上述材料的离体叶片在夏季放入水中，在晴天日照形成的光氧化逆境下处理４ｄ后，根据供试材料光合色素的衰退情况，决定各品种的抗光氧化级别。将大豆的抗旱性和抗光氧化特性进行相关分析，两者的相关系数为ｒ＝０．８３６６＊＊。初步结果说明大豆的抗光氧化性和抗旱性有着较高的相关性。     

耐光氧化水稻体细胞无性系变异体的筛选与初步鉴定

 选用已知耐光氧化的中粳02428与中国91，不耐光氧化的中籼842、酶选明恢63-38、酶选明恢63-53、桂朝2号为供体亲本进行体细胞无性系的培养。从不耐光氧化亲本中可以产生耐与较耐光氧化的无性系变异体，并且突变频率较高，耐光氧化亲本的无性系后代仍然是耐光氧化的，初步观察到耐光氧化变异体具有遗传稳定性。源于中国91的变异体CX1的R5代与R6代孕穗期倒2叶光氧化级数均为Ⅰ级，源于842的变异体842后实的R2代与R3代孕穗期倒2叶光氧化级数均为Ⅱ级。     

施氮量和遮荫对不同基因型水稻产量及一些生理特性的影响

以培杂泰丰、粤晶丝苗和天优998为材料,分别设置不施氮、中氮和高氮3个不同的氮肥水平(即施纯氮0、120和180kg/hm2,依次记为NN、MN、HN),研究始穗期遮荫(分别为双层遮荫、单层遮荫和不遮荫,依次记为DS、SS、CK)对不同基因型水稻产量及一些生理特性的影响。结果表明,与不施氮处理相比,遮荫处理结束后恢复5d高氮显著增加水稻叶面积指数、茎鞘干质量、总干质量、茎鞘物质输出量和茎鞘物质转运率,水稻剑叶的光合速率和气孔导度也显著提高。高氮处理下水稻的收获产量、有效穗数和每穗总粒数显著高于不施氮处理,而结实率和千粒重却显著降低。与不遮荫相比,双层遮荫处理水稻叶面积指数、茎鞘干质量、总干质量、剑叶的光合速率和气孔导度显著降低,双层遮荫处理水稻的收获产量和有效穗数也显著降低。氮肥和遮荫的互作效应对水稻叶面积指数、茎鞘干质量、总干质量、有效穗数以及收获产量的影响也达到显著水平。在单层遮荫条件下,增施氮肥可以减轻遮荫对水稻叶面积指数、叶片干质量、茎鞘干质量、总干质量、有效穗数和收获产量的不利影响。对不同品种而言,超级杂交稻天优998受到氮肥和遮荫的影响更大。     

重度遮阴及复光条件下茶树根系的生理响应及抗氧化酶活性动态变化

遮阴是改善夏秋茶品质的重要措施之一,关于遮阴对茶树鲜叶的影响已有诸多研究,但对茶树根系影响的研究还鲜见报道.通过盆栽试验,探讨湘妃翠和金萱在95％遮阴处理0、4、12 d及复光4 d的生理指标和抗氧化酶活性的动态变化.结果表明,遮阴持续12 d,茶树新发吸收根与一级侧根数增加,复光后4 d下降,根系活力变化趋势与此一致...     

遮阴对淀粉型甘薯生长发育及生理特性的影响

为探究淀粉型甘薯对光照强度的响应,采用人工遮阴的方法,研究不同遮阴程度[0(CK),30%,70%]对甘薯地上部性状、产量、淀粉含量及生理特性的影响。结果表明,随遮阴程度的加重,甘薯叶片变大,节间距加大,叶柄和茎蔓伸长,茎粗变细,产量和淀粉产出率减少;叶片的叶绿素含量增加,叶绿素a/b值降低,SOD活性减小,POD活性、CAT活性、MDA含量和脯氨酸含量增加;与自然光照相比,轻度遮阴(遮阴30%)对淀粉型甘薯桂经薯2号生长发育影响较小,而重度遮阴(遮阴70%)造成弱光胁迫,地上部徒长,组织抗性降低,物质积累不足,影响了甘薯的产量和品质形成。因此,在间套种种植模式中,采用合理的田间配置才能实现高产高效。     

抽穗前后遮光对超级粳稻产量形成的影响

大田条件下以超级粳稻南粳44和宁粳3号为材料,设置3种遮光处理(L0:不遮光,L1:抽穗前遮光20d,L2:抽穗后遮光20 d),研究抽穗前后遮光对超级粳稻产量形成的影响。结果表明,抽穗后遮光处理的产量高于抽穗前遮光的处理,但都低于不遮光的处理(产量L0L2L1)。其中,与L0相比,L1降低了抽穗期LAI、粒叶比及拔节至成熟阶段的干物质积累量,同时增加了齐穗后剑叶SPAD值和净光合速率,表现为贪青迟熟;与L0相比,L2主要影响了抽穗至成熟阶段的光合物质积累,但L2对粒叶比和SPAD值的影响大于L1。株型特征方面,与L0相比,L1降低了齐穗期水稻穗长和倒3叶的透光率,增加了株高及上3叶的叶基角、叶开角、披垂度。     

Response of Osmotic Regulation Substance Content and Protective Enzyme Activities to Shading in Leaves of Different Rice Genotypes

Effects of shading at the flowering and grain filling stages on osmotic regulation substance content and protective enzyme activities in the leaves of different rice genotypes (e.g.,IIyou 498,Gangyou 188,Dexiang 4103,Gangyou 527 and Chuanxiang 9838) were investigated.The results showed that the malondialdehyde content of Gangyou 188 significantly increased under shading,whereas those of IIyou 498,Dexiang 4103,Gangyou 527 and Chuanxiang 9838 showed no significant differences compared to the control.The soluble sugar content significantly decreased in IIyou 498,Gangyou 188,Dexiang 4103 and Chuanxiang 9838,whereas it did not significantly increase in Gangyou 527 under the weak light conditions (shading).Moreover,the soluble protein content in the leaves of different genotypes tended to decrease under shading.Further,the protective enzyme activities in the leaves varied in different rice genotypes under the shading treatment.Based on the osmotic regulation substance content and the protective enzyme activities in the leaves of different rice genotypes,it was concluded that Gangyou 188 and Gangyou 527 had strong abilities to adapt to the low light conditions.In addition,the mechanism of damage to rice leaves in different genotypes under shading was discussed.     

转铁蛋白基因增强水稻对氧化胁迫与稻瘟病菌的抗性

对转豌豆铁蛋白（pea ferritin,Fer）基因水稻T1代的53个株系进行PCR检测,52个株系能扩增出阳性PCR产物。通过测定光合作用过程中最大光化学通量（Fv/Fm值）分析了由百草枯处理引起的T1代水稻叶片的氧化损害。与未转基因水稻相比,转Fer基因水稻的叶片对氧化胁迫的耐受能力有不同程度的增强。百草枯处理后转基因植株叶片叶绿素含量与水处理叶片相比没有明显下降,而未转基因植株叶片叶绿素含量降低至水处理叶片的20％左右。选取9株对氧化胁迫耐受能力较强的水稻进行了Northern blot分析和子代的稻瘟病抗性测定,其中5株转基因植株Fer mRNA 积累增强。病原菌接种后T2代转基因植株的病斑数量明显少于非转基因植株。表明转Fer基因水稻对氧化胁迫和病原菌有较好的抗性。     

Saline-Alkali Tolerance in Rice: Physiological Response,Molecular Mechanism,and QTL Identification and Application to Breeding

Salinity-alkalinity is incipient abiotic stress that impairs plant growth and development. Rice (Oryza sativa) is a major food crop greatly affected by soil salinity and alkalinity, requiring tolerant varieties in the saline-alkali prone areas. Understanding the molecular and physiological mechanisms of saline-alkali tolerance paves the base for improving saline-alkali tolerance in rice and leads to progress in breeding. This review illustrated the physiological consequences, and molecular mechanisms especially signaling and function of regulating genes for saline-alkali tolerance in rice plants. We also discussed QTLs regarding saline-alkali tolerance accordingly and ways of deployment for improvement. More efforts are needed to identify and utilize the identified QTLs for saline-alkali tolerance in rice.