水分胁迫对高产杂交稻功能叶光能转换特性的影响

以高产杂交稻"两优培九"为试验材料,采用盆栽方法,研究了水分胁迫下功能叶光能转换特性的变化。结果表明,在水分胁迫前期(0～6d),功能叶的净光合速率、PSⅠ的电子传递活性均没有发生显著性变化,但PSⅡ的电子传递活性则有不同程度的上升;室温条件下类囊体膜的可见吸收光谱峰值和荧光发射强度都增强;随着水分胁迫的进一步加剧,功能叶的光能转换受到明显的抑制:净光合速率、类囊体膜的电子传递活性均大幅度下降;类囊体膜多肽组分变化比较复杂:与PSⅠ有关的蛋白多肽组分没有明显变化,而与PSⅡ相关的多肽组分则大部分减少。类囊体膜的室温可见吸收光谱的峰值和荧光发射的强度仍然不断增强。     

杂交稻汕优63及其亲本系统Ⅱ光化学特性和多肽组成的比较

本文研究了杂交水稻汕优６３及其亲本ＰＳⅡ颗粒的光化学特性和多肽组成,结果表明,汕优６３ＰＳⅡ颗粒与放氧有关的多肽组成与亲本相比无显著差异,汕优６３类囊体膜和ＰＳⅡ颗粒的放氧活性及光合磷酸化的能力介于亲本之间,类囊体膜的吸收光谱及其室温荧光发射光谱显示,汕优６３比其亲本对光有更大的吸收能力。     

小麦返白系返白期间的蛋白质组分变化及其返白机制研究

小麦返白系是研究小麦新矮源1号时发现的自然突变系,其特点是春季发生阶段性叶片白化,后又复绿,4月中旬后植株恢复正常,白化叶片达2～3片,复绿过程中长出新生绿叶,幼嫩白化叶片亦可复绿,返白系自发现以来受到多方重视并进行了多方面研究,结果表明:返白特性是母系遗传,白化的直接原因是叶绿素合成受阻.返白系返白期间蛋白质含量变化很大,随返白可溶性蛋白水解酶活性升高,在复绿过程中趋势又相反.返白特性的表达受外界环境(光,温,水等)影响,尤其以温度影响最大,没有低温就没有返白.鉴于以上研究,本文利用SDS-PAGE及IEF,SDS-PAGE双向电泳对返白系近白期间的叶片可溶性蛋白进行了分析,探讨返白系返白期间的蛋白质组分变化与返白的关系.     

‘白叶1号’返白过程中泛素化酶基因序列分析与表达

‘白叶1号’(Camellia sinensis cv. Baiye 1)是一种遇低温发生阶段性返白的特异茶树品种。泛素化酶系统由泛素活化酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3组成,前期从‘白叶1号’阶段性返白过程叶片中分离了多个泛素化酶差异表达基因。本研究以‘白叶1号’返白前期、返白期和复绿期的鲜叶为原料,探讨了‘白叶1号’返白过程中主要生化成分含量与前期获得的五个泛素化酶基因表达模式的关系。返白期氨基酸、没食子酸、生物碱含量较高,儿茶素含量较低;5个基因在复绿期的表达量皆高于返白期。5个泛素化酶蛋白中都含有多个磷酸化位点,CsE3-2含有的磷酸化位点最多;CsE1-1、CsE1-2为细胞核内蛋白,CsE2定位在高尔基体膜上,Cs E3-1定位在核膜上,参与诱导细胞凋亡,CsE3-2可能为内质网膜内在蛋白,参与内质网相关降解(ERAD)通路;Cs E3-2蛋白的二级结构主要是α-螺旋,其他4个泛素化酶的二级结构主要是无规则卷曲。研究结果表明:(1)泛素化酶系统可能参与了‘白叶1号’返白过程中氨基酸含量上升的响应过程;(2)儿茶素含量在返白期的降低可能与叶绿体的解体有关;(3) 5个泛素化酶参与了泛素蛋白酶体途径和泛素非蛋白酶体途径中的多个调控过程。本研究对于进一步认识‘白叶1号’阶段性返白过程中的分子调控机制和揭示茶树生长发育的精确调控过程有一定的意义。     

高温逆境对菜豆类囊体膜脂的影响

以耐热性不同的菜豆品种为材料,研究高温胁迫下类囊体膜脂脂肪酸组成及饱和度的变化。结果表明：高温胁迫下,菜豆类囊体膜脂饱和度均提高,但耐热菜豆品种类囊体膜脂饱和度提高幅度远远高于热敏感菜豆品种。本实验在脂肪酸水平上说明耐热菜豆品种较热敏感菜豆品种对高温逆境有较强的耐受性。     

水稻“斑马叶”突变体B411叶绿体超微结构的观察

采用透射电镜技术,对水稻突变体B411"斑马叶"出现过程中叶片的叶绿体超微结构进行了研究。结果表明,在叶片包于叶鞘内的心叶期,叶片绿区叶绿体呈纺锤形,类囊体片层纵向整齐排列;黄区叶绿体呈不规则椭圆形,类囊体片层排列不规则。在叶片抽出叶鞘1d的嫩叶期,叶片绿区叶绿体类囊体片层增多并垛叠形成基粒结构,它们沿长轴整齐排列;黄区叶绿体类囊体膜断裂,片断化。在成熟期,叶片绿区叶绿体类囊体片层变得丰富和形成许多基粒结构;叶片黄区叶绿体内部结构严重解体,整个叶绿体呈高电子密度的囊泡状结构。在复绿期,叶片黄区逐渐变成绿色,叶绿体结构恢复正常,类囊体膜系统重建,且有序地沿叶绿体长轴方向排列,在基质中形成淀粉粒,表明其光合能力恢复。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

渗透胁迫对玉米幼苗类囊体膜上结合态多胺含量的影响

研究了渗透胁迫下,玉米品种农大108(抗旱性较强)和掖单13(抗旱性较弱)幼苗类囊体膜上非共价结合态(Noncovalently conjugated,NCC)多胺(Polyamines,PAs)和高氯酸不溶性共价结合态(Perchloric acid insoluble covalently con-jugated,PISCC)多胺(PA)含量的变化。发现渗透胁迫下,抗旱性弱的掖单13的NCC-亚精胺(Spermidine,Spd)、PISCC-腐胺(Putrescine,Put)和PISCC-Spd下降幅度明显大于抗旱性强的农大108;掖单13的NCC-Put含量明显上升,NCC-精胺(Spermine,Spm)含量明显下降,而农大108的NCC-Put和NCC-Spm含量变化不明显。外源Spd处理明显抑制了渗透胁迫下掖单13类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也提高了掖单13玉米幼苗的抗性;Spd生物合成的专一性抑制剂——MGBG处理,则明显促进了渗透胁迫下农大108类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也降低了农大108玉米幼苗的抗性。PISCC-PAs生物合成的专一性抑制剂——o-phen处理,促进了渗透胁迫下玉米幼苗类囊体膜上PISCC-PAs含量的下降,而且明显降低了玉米幼苗的抗性。表明玉米幼苗类囊体膜上NCC-Spd、PISCC-Spd和PISCC-Put在胁迫条件下的稳定有利于增强玉米幼苗适应渗透胁迫的能力。     

杂交稻幼苗期对低温胁迫的生理反应

研究了常规低温敏感型杂交稻汕优63和超高产杂交稻两优培九幼苗期对低温胁迫的抗性，处理低温为10℃，以常温25℃处理为对照。结果表明，随低温处理时间的延长，水稻幼苗叶片叶绿素含量逐渐下降、类囊体膜PSⅠ、PSⅡ活性明显下降，类囊体膜的室温吸收光谱、发射光谱也明显下降。低温使两优培九的O₂^．- 产生速率和MDA含量下降，而汕优63却出现相反的结果；同时，SOD的活性与对照相比两品种都有所提高，而CAT活性则是两优培九高于对照，汕优63低于对照。这些指标的变化幅度都是汕优63较明显。低温处理后，两品种的可溶性蛋白含量都上升，但两优培九增幅较汕优63高。SDS-PAGE表明低温处理后，可溶性蛋白条带增多，但类囊体膜蛋白条带没有明显的增加。对照组中，除了PSⅠ和PSⅡ活性外，其余各项指标都是汕优63较两优培九高，意味着幼苗期的两优培九光合功能虽不如汕优63高，但其对低温的抗性较汕优63强。     

水分胁迫对佛手叶片叶绿体的影响

随着水分胁迫的加剧，佛手叶片的相对含水量（RWC)、叶水势（ψw)下降，中绿体数目逐渐减少，类囊体片层松散、破裂并逐渐解体，叶绿素（chl）含量下降。与此同时，超氧物歧化酶（SOD）活性呈先略上升后下降的趋势，丙二醛（MDA）含量增加。因此，佛手叶对水分亏缺非常敏感。     

水稻早衰突变体esl2的遗传分析和基因定位

利用EMS诱变水稻籼型恢复系缙恢10号, 从其后代中鉴定出一个早衰突变体esl2, 苗期正常, 孕穗期开始叶尖和叶缘黄化衰老。与野生型相比, 孕穗期和抽穗期光合色素含量均显著下降, 抽穗期倒一叶的超氧化酶歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白(SP)含量降低, 活性氧(ROS)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)含量或活性增加。超微结构观察表明, esl2衰老部位的细胞多中空且形状不规则, 伴随细胞裂解、细胞质溶解等特征; 同时, 叶绿体结构异常, 叶绿体膜溶解、基粒模糊, 基质片层疏松, 类囊体发育异常。遗传分析表明, 该突变体受一对隐性核基因调控。利用1 005株西农1A/esl2的F₂隐性定位群体, 最终将Esl2定位在第4染色体SSR标记RM17122和swu4-13之间, 物理距离约244 kb, 这为Esl2基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻白条纹叶突变体wsl1的遗传分析及基因精细定位

从粳稻日本晴和籼稻R1128杂交衍生的重组自交系群体中获得一个稳定遗传的白条纹叶突变体wsl1(white stripe leaf 1),世代为F10。与亲本R1128相比,突变体wsl1表现出白条纹叶,同时叶脉呈现白化,该性状在苗期就出现并持续整个生育期;突变体的株高、每穗总粒数、剑叶长、生育期显著增加,而结实率显著下降,其他农艺性状没有显著变化。分蘖期突变体wsl1的叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素含量较杂交亲本R1128显著下降;透射电镜观察表明,与野生型相比,突变体的叶绿体形状异常,不规则。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性核基因控制。精细定位后发现,目标基因WSL1位于第1染色体短臂上标记M1-54与标记M1-70之间,两者相距89.7kb。生物信息学分析表明候选区间内共有8个开放阅读框,暂未发现已报道的叶色相关基因;其中LOC_Os01g02080编码肽基脯氨酰顺反异构酶,GO(Gene Ontology)分类显示其可能与类囊体形成有关,后续将通过比较测序、qRT-PCR等分子实验来确定候选基因。     

水稻斑马叶突变体zebra1349的表型鉴定及基因精细定位

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。与野生型相比,突变体六叶期斑马叶黄区部位的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量分别下降了55.86%、61.02%、39.34%和47.03%。透射电镜(TEM)观察表明,突变体斑马叶绿区部位叶绿体发育正常;黄区部位叶肉细胞中叶绿体结构异常,类囊体膜退化和分解严重,类囊体基粒片层数量明显减少,片层间距拉大,排列疏松。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控。利用1192株zebra1349/02428 F2隐性定位群体,最终把ZEBRA1349基因定位在水稻第12染色体In Del标记indel39和indel44之间,其遗传距离分别为0.04 c M和0.17 c M,根据日本晴基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为89 kb。本研究为ZEBRA1349基因的图位克隆和功能研究以及分子标记辅助育种奠定了基础。     

水稻白穗突变体wp4的鉴定与基因精细定位

水稻开花灌浆期,内外颖呈绿色,含光合色素,为阐释非叶片组织叶绿体发育的分子机制,本文对EMS诱变获得的新型白穗突变体wp4进行了研究。抽穗灌浆期,wp4的穗轴呈绿色,内外颖呈乳白色;内外颖叶绿体发育不健全,无类囊体结构,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量极显著降低。此外,wp4全生育期叶片呈淡黄色,叶绿体内基质片层较少且排列松散;与野生型相比,wp4的叶绿素a含量显著降低,叶绿素b和类胡萝卜素含量虽略低,但差异未达到显著水平。农艺性状分析发现,与野生型相比,wp4的有效穗和结实率略有增加,其他性状则略有降低,但变化均未达到显著差异水平。遗传分析表明wp4受一对隐性核基因调控,利用1200株西农1A/wp4的F2隐性群体,最终将WP4精细定位在第8染色体约79 kb的物理范围内,根据水稻基因组注释计划,该区间包含14个基因,这为WP4的功能和作用机制研究奠定了基础,也为水稻标记性状育种提供了新的资源。     

不同品种羽衣甘蓝生长期色素含量变化规律研究

基于对彩叶植物羽衣甘蓝彩色形成机理的探索,以12个羽衣甘蓝品种为研究对象,分析了生长发育过程中其内叶（变色叶）、外叶（非变色叶）的叶绿素、类胡萝卜素和花青苷含量变化。试验结果表明,各品种外叶的叶绿素a、b及总量,类胡萝卜素含量在整个生长期内均呈现由高到低的变化规律。观赏期外叶叶绿素含量显著降低,至抽薹期‘名古屋红’叶绿素总量仅占幼苗期的65.7%。内叶叶绿素总量下降幅度大于外叶,降幅最大的是‘名古屋白’,观赏期含量比幼苗期降低了96.1%。内叶类胡萝卜素含量呈上升的变化趋势。内叶的叶绿素a/b比值和类胡萝卜素与叶绿素比值均高于外叶。品种间色素含量也存在较大差异。在幼苗期和观赏期,‘名古屋红’的外叶叶绿素总量、叶绿素a和类胡萝卜素含量最高,‘粉鹤’最低。幼苗期品种间类胡萝卜素含量差异不大,而其他时期则存在显著差异。所有羽衣甘蓝品种在幼苗期均未检测到花青苷,观赏期和抽薹期只有紫色品种的内叶检测到花青苷。花青苷含量由高到低依次是‘红鹤’、‘大阪红’、‘桃鹤’、‘名古屋红’、‘红寿’、‘红鸥’、‘粉鹤’。     

低氮诱导小麦灌浆期旗叶衰老与膜脂的关系

小麦产量主要来自于小麦灌浆期旗叶的光合产物, 低氮造成的灌浆期旗叶早衰对小麦产量影响极大。本试验以小麦品种“长旱58”为试验材料, 在大田环境下设置低氮(120 kg hm ^-2)和正常氮(180 kg hm ^-2)处理, 研究低氮诱导的小麦旗叶衰老与膜脂的关系。结果表明, 开花14 d后, 低氮处理小麦旗叶的光合速率、叶绿素含量、旗叶总氮含量均显著降低; 旗叶中膜脂各组分含量均显著下降, DGDG/MGDG的比值升高; 以C18:3、C18:2为代表的不饱和脂肪酸含量显著下降, 以C16:0为代表的饱和脂肪酸含量显著增加, 不饱和双键指数显著降低; 此外类囊体蛋白质堆积密度也显著降低。综合分析认为低氮处理导致小麦灌浆期旗叶早衰, 早衰过程伴随着膜脂降解和组分改变, 降低了膜的流动性和通透性, 导致叶绿素降解, 使光合功能受损。同时, 植物通过调整DGDG/MGDG比例来响应低氮胁迫, 利用DGDG的双层特性来部分弥补其它双层膜脂的降解对膜功能造成的损伤。     

栽培密度对亳州桔梗生长生理特性的影响

为探讨密度对桔梗生长生理特性的影响,设计5个密度栽培试验,测定了不同密度处理桔梗植株茎高、根长、根粗,叶片的光合色素含量和光合特性,桔梗植株对氮磷钾的吸收和体内分布情况以及根中桔梗总皂苷含量。结果表明,密度处理显著影响单株桔梗茎高、根长、根粗、单株干重、光合色素含量、净光合速率、水分蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度以及总皂苷含量。高密度条件下,单株发育较差,生长生理指标显著下降;低密度条件下,单株发育良好,生长生理指标及总皂苷含量较高,但单位面积生物产量较低。植株对氮、磷的吸收趋势一致,生育前、中期吸收逐渐增加,中期达到吸收高峰,后期逐渐降低,前期主要分布在叶片、茎中,中期分布在花果比例较大,后期转移至根部,密度与单株氮、磷吸收量成反比。相比氮、磷吸收,桔梗对于钾的吸收量较小,前后生育期在体内分布趋势相似,中期分布均衡,密度对钾的吸收、分布无显著性影响。综合生物产量和药用部位产量及药效成分含量考虑,闽北、中部地区南桔梗的种植密度在M3左右(约49.5万~45.0万株/hm~2)为宜。     

两优培九剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物的变化

为探讨高产杂交稻两优培九在衰老过程中,剑叶光合膜蛋白质复合物的含量变化规律及其与光能吸收、转化、传递的关系,以大田栽培自然衰老剑叶为材料,利用活体叶绿素荧光动力学技术,并结合类囊体膜蛋白质复合物蓝绿温和胶电泳分析。结果表明,两优培九剑叶叶绿素含量、光合性能、类囊体膜蛋白稳定性等都在抽穗期达到顶峰,随后开始衰退,在扬花期、灌浆期尚保持较高水平,而进入籽粒成熟阶段衰退明显;随着衰老进程,光合膜蛋白质复合物有序非同步降解,稳定性为LHCII > PSIIcore > PSIcore > ATPase & Cyt b₆/f > LHCI;PSI和PSII蛋白和相应电子传递活性的稳定性及下降幅度差异较大;衰老过程叶绿素a/b的不断下降与相对于反应中心更稳定的捕光天线有关,剑叶生长后期LHCII维持高水平保持了叶片对光能的吸收,并可能在调节光系统间能量分布和协助过剩能量耗散中起重要作用。