棉花叶片衰老生理研究进展

随着转基因棉花的大面积推广,棉花早衰发生加重,已经成为制约棉花发展的重要因素,有关早衰的研究成为学者关注的焦点。综述了近年来国内外有关棉花叶片衰老生理的研究结果,主要包括衰老过程中各种生理生化指标的变化特征,以及防止棉花叶片衰老的各种调控措施。文中概述了一些常用的棉花叶片衰老生理生化指标,如叶绿素、蛋白质、丙二醛(MDA)、活性氧清除系统(SOD、POD、CAT)、激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯、多胺)等。大量研究表明在棉花叶片衰老过程中叶绿素、蛋白质含量急剧下降,而MDA含量快速上升,活性氧清除系统酶活性产生相应的变化,各内源激素的含量也具有各自变化特点。针对棉花早衰的生理过程,通过采用植物生长调节剂,氮、钾、钙3种肥料,以及水分、光照、温度、气体等环境因子的调节措施来预防叶片早衰以及对出现叶片早衰后的稳产措施。最后对棉花叶片早衰的研究方向进行了展望。     

水稻库/源比对叶片光合作用、同化物运输和分配及叶片衰老的影响

两系杂交稻Ｎ３１ＳＳ／Ｐ４０水培稻株不同库／源比值株剑叶光合速率在灌浆结实前期去叶处理明显高于对照,去１／２花则降低光合速率;灌浆中,后期处理间差异较小。改变库／源比后１－７去,去叶处理剑叶的ＲｕＮＢＰ羧化酶活性,光合磷酸化和Ｈｉｌｌ反庆活性,蔗糖磷酸合成酶活性,叶片中无机磷含量,被同化碳在醇溶部分分配比例及光合同化物从剑叶输出的速率均明显高于对照,而叶片中蔗糖和淀粉含量低于对照。     

免少耕水稻的根系活力和叶片衰老研究

前文叙述免(少)耕水稻的干物质积累,光合产物运转效率及C/N比时,曾指出它们与根系活力等有密切关系(王永锐等,1992)。而关于免(少)耕水稻的根系活力和叶片衰老迟早问题,则未曾见过报道。本文的目的在于探讨免(少)耕水稻地下部根系活力和地上部叶片衰老状况,阐明免(少)耕稻比翻耕稻增产的生理基础。     

一个水稻叶片衰老上调表达基因的初步生物学功能分析

叶片衰老是其发育的最后阶段。通过对水稻叶片衰老机制的研究, 有计划地控制或延缓衰老的发生具有重要的理论价值和实践意义。本研究基于基因表达芯片数据挑选了一个叶片衰老上调表达候选基因A12 (LOC_Os 07g41230)。A12基因在水稻全生育期表达谱数据库中的表达模式及在水稻抽穗后不同时期剑叶中的表达量检测结果进一步证明其确为叶片衰老上调表达基因。生物信息学预测A12基因启动子区域存在大量的与激素诱导相关的顺式作用元件。实时定量PCR结果显示A12基因对茉莉酸(JA)和激动素(KT)的诱导有明显的响应, 但是对油菜素内酯(BR)、赤霉素(GA)、生长素(IAA)及脱落酸(ABA)的诱导则无明显响应。对A12基因对应的水稻T-DNA插入突变体观察发现, A12基因的突变会导致剑叶早衰。这些结果为进一步深入研究A12基因的生物学功能打下了基础。     

作物叶片衰老研究进展

叶片衰老是叶片发育末期的一个自然发育过程.在叶片衰老过程中,叶绿素和其他大分子被降解,叶片光合能力降低,衰老组织中的营养物质被运输到幼嫩组织和生殖器官中.叶片衰老受生长发育时期和环境胁迫的诱导,如黑暗、干旱、营养缺乏、高盐、低温、臭氧和病原菌感染等.这些过程常伴随着活性氧(ROS)的积累,以及细胞中抗氧化酶(SOD、CAT和APX)活性的降低.对作物生长不利的因素能够引起早衰,衰老进程加速,衰老相关基因(SAG)表达量上调,最终引起整个植株的过早成熟.田间管理和栽培措施,如氮素的施用水平、种植密度和化学调节剂,都能影响作物的衰老进程,最终影响作物产量,但是涉及的分子生物学机制仍不清楚.就作物叶片衰老研究方面的有关进展进行了综述,以期为相关的研究提供借鉴.     

植物叶片衰老相关研究进展

植物叶片衰老是生命科学研究的热点之一。研究植物的衰老机理以及有效防止早衰具有重要的理论意义和实用价值。本文就国内外有关植物叶片衰老的影响因素、叶片衰老相关基因及其分子机制等的研究进展进行了概述,对今后的研究方向作了展望。     

水稻叶片保绿性的分子遗传研究进展

植物叶片的衰老是植物在长期进化过程中形成的适应机制,与收获器官的形成及营养转运密切相关,受植物内部因素调节,属于不可逆转的过程。作物叶片过早衰老将导致同化能力降低,影响作物的产量和品质。加强植物叶片功能研究将有助于改善我国农作物品质、增加产量。水稻作为我国的第一大粮食作物,延缓水稻叶片衰老,延长其光合功能期对提高产量有着重要的意义。本文将从水稻叶片保绿性的概念和分类、叶片保绿过程中叶绿素的功能及其降解等生理生化特点、叶片保绿性的表型遗传和基因效应等遗传特性以及叶片保绿性分子调控等几个方面的进行综述。理清水稻叶片保绿性的分子遗传机制,对具高保绿能力叶片的高产水稻品种选育及高产潜力水稻种质资源的挖掘都具有重要指导意义。     

4PU-30延缓杂交水稻叶片衰老的效果与作用

用４ＰＵ－３０喷施抽穗后１０天的杂交水稻植株,可显著延缓叶片衰老,表现为叶片衰老过程中叶绿素的降解明显减缓,同时,明显抑制衰老期间叶片超氧物歧化酶（ＳＯＤ）,过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性下降和脂质过氧化作用产物丙二醛（ＭＤＡ）增加,表明４ＰＵ－３０延缓叶片衰老与调节活性氧代谢有关,４ＰＵ－３０还能提高叶片光合速率和果糖１,６－二磷酸酯酶（ＦＢＰａｓｅ）活性,促进籽粒灌浆和干物质积累,增加粒重和产量。     

露地栽培甜瓜品种叶片衰老生理生化特性比较试验

露地栽培下,以薄皮甜瓜绿皮品种齐甜1号、日本甜宝、芝麻酥为材料,比较不同薄皮甜瓜品种植株叶片生理特性。旨在研究不同品种叶片衰老特性,为实现高产高效栽培、选择生长势强品种提供理论依据。结果表明,薄皮甜瓜植株叶片抗衰老能力随着生育期的延长而下降,总叶绿素和可溶性蛋白含量,丙二醛(MDA)含量升高,降低过氧化物酶(POD)活性。综合比较叶片抗衰老能力由强到弱依次为齐甜1号、日本甜宝、芝麻酥。     

外源6-BA和GA-_3对甜瓜叶片衰老过程中生理特性及产量影响

为探明植物激素在调控甜瓜衰老中的作用机制和防止甜瓜早衰中应用提供理论基础,以早熟品种‘F35’和中晚熟品种‘F28’为试材,分别在苗期、伸蔓期喷施6-BA和GA-_3,研究不同浓度植物激素对叶片叶绿素、可溶性蛋白和MDA含量、相关抗氧化酶活性等生理生化指标及产量的影响。结果表明,适宜浓度的6-BA和GA-_3均可提高甜瓜叶片叶绿素和SOD酶活性,降低MDA含量,有效地延缓叶片衰老,提高产量。其中,以6-BA 60 mg/L和GA-_3 80 mg/L处理效果明显优于其他处理。不同甜瓜品种对外源激素的敏感程度不同,总体来讲,早熟品种的敏感程度要高于中晚熟品种。     

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。     

水稻早衰突变体esl3的鉴定与基因定位

叶片早衰直接降低作物的光合作用、产量和品质。因此,鉴定早衰突变体和研究其基因功能对于作物的遗传改良具有重要的作用。esl3来源于水稻籼型恢复系缙恢10号的EMS诱变库,苗期叶片中上部即呈现褐化枯萎,该特征一直持续到植株成熟。与野生型相比,突变体衰老部位叶绿素和光合速率极显著下降,绿色部位光合色素和光合速率则略有升高。农艺性状分析发现,结实率无显著变化,有效穗、穗长、穗粒数、千粒重、株高和干物质重则显著或极限著下降。遗传分析表明,esl3叶片早衰枯死性状受1对隐性核基因控制。利用391株日本晴/esl3的F₂突变型单株,最终把ESL3基因定位在第5染色体SSR标记RM19085和Indel标记Ind05-2之间,物理距离91 kb,包含14个注释基因,为下一步调控基因的克隆和功能研究奠定了基础。     

水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展

叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分,是当前水稻高产育种关注的重点。本文通过对已克隆多个叶形相关调控基因综述了水稻叶片形态(叶片卷曲度、倾角、披散程度以及叶片宽度)建成的分子遗传学研究进展。综合分析认为,水稻叶片的卷曲主要是通过卷叶基因调控叶片近轴/远轴间的发育、泡状细胞的发育及其膨胀和渗透压、厚壁组织的形成以及叶片角质层的发育等来实现。影响植株空间伸展姿态的叶倾角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育;唯一被克隆的影响叶片披垂度的披叶基因DL1是通过控制叶片中脉发育而改变叶片形态的;而窄叶基因则主要通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布,影响叶片维管束数目及宽度。但到目前为止,所有已克隆的叶形调控基因间相互调控关系的研究还不够深入,还不能完整清晰地勾勒水稻叶形建成和发育的分子调控网络。因此,在已有的研究基础上更深入地探索水稻叶片形态建成的分子调控机制,对进一步构建相关的调控网络,塑造水稻理想株型具有重要意义。     

植物叶片衰老研究进展

叶片衰老是植物叶片生长发育过程中衰变的重要信号，在此综述了植物叶片衰老的特性、机理、与叶片衰老相关的基因、影响叶片衰老的因子（即器官、植物激素、氧化胁迫等），同时又介绍了叶片衰老相关基因表达的调控，并对开展植物叶片衰老研究的综合发展趋势作了分析。     

水稻早衰突变体psls1的基因定位及克隆

水稻叶片早衰直接影响作物的光合效率,减少产量,降低品质。深入研究早衰的分子机制对控制和延缓衰老具有重要意义。本文报道了一个早衰突变体psls1(premature senescence leaf with spots)的基因定位及克隆结果。突变体在发育到七叶期以后,叶片自下而上叶绿素含量下降,过氧化氢过量积累,突变体叶片逐渐黄化至枯萎;其他农艺性状如株高、分蘖数、主穗长、结实率和穗粒数也相应变差。电镜观察进一步发现,psls1衰老叶片中叶绿体降解、类囊体基粒片层模糊,嗜锇颗粒明显增多。遗传分析表明,psls1受1对隐性基因控制,利用psls1×IRAT129杂交组合F2分离群体中的1690个早衰个体,将基因PSLS1定位在第7染色体分子标记ZS-3和ZS-8之间89 kb的范围内。测序研究发现,区间内一个编码铁氧还依赖的谷氨酸合酶基因LOC_Os07g46460的第2外显子末位的G被替换为A,导致转录本的错误剪切,突变体的c DNA缺失了57 bp碱基片段。在突变体中该基因表达量下降,谷氨酸合酶活性降低,其产物谷氨酸含量显著下降、其他氨基酸代谢紊乱。水培低氮处理下可诱发突变体psls1早衰。研究结果表明,由于PSLS1突变使得谷氨酸合酶失活,氮代谢异常而导致突变体psls1早衰。     

萝卜叶片衰老过程中光合性能变化研究

研究了萝卜品种CR0502和CR0509叶片生长衰老过程中光合性能的变化。结果表明，萝卜叶片展开至衰老过程中，除气孔限制值（Is）随叶片展开时间的延长而缓慢降低外，叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和叶绿素荧光参数（Fv／Fin、ψPSⅡ）的变化趋势一致，呈抛物形，在25d时达到峰值，此后逐渐下降。不同品种间存在明显差异，品种CR0502在叶片衰老期的下降速率明显高于品种CR0509。叶片初展时，气孔和非气孔因素同时影响叶片的Pr，而叶片衰老时，非气孔因素占主要因素。     

水稻航天衰老突变体基因psl2的表型和遗传分析

叶片是植物最主要的光合作用器官,是水稻的源器官。其生长、发育和衰老的分子机理的研究对水稻经济产量和生物产量具有重要的意义。2006年我单位在参加农业部实践8号卫星航天育种工程的空间辐射诱变籼稻(Oryza sativa L.indica)泸恢H103中得到一叶片早衰突变体。初步研究结果表明,该早衰叶突变体表现的特点是:抽穗期前心叶抽出时,先前抽出的倒4叶片就开始变黄衰老,抽穗初期时先前抽出的倒3叶表现衰老,抽穗后期先前抽出的倒2叶表现衰老,灌浆期剑叶表现衰老,完全成熟时剑叶完全衰老死亡。利用该突变体分别与其野生型泸恢H103、R527、R602杂交,获得F1及其衍生的F2群体,对早衰叶突变体进行遗传分析。遗传分析表明由一隐性核基因psl2控制。本研究为最终定位和克隆目标基因奠定了基础。     

水稻悬浮培养研究进展

悬浮细胞培养是现代植物生物技术和植物细胞的分子机理研究的最重要方法之一.其中水稻悬浮培养足近年来的研究热点.本文从水稻悬浮培养外植体的选取、基因型的选择、愈伤组织的诱导、悬浮培养方法的优化、悬浮细胞的彤态特征和生理生化变化以及其在生命科学研究中的应用等方面进行了概述,并提出了目前水稻悬浮培养中尚待加强研究的问题.