高产杂交稻两优培九功能叶自然衰老的生理特性研究

以大田种植的高产杂交稻两优培九的上三片功能叶为对象,研究其自然衰老过程中的生理特性变化.结果表明,功能叶衰老过程中,叶绿素含量先上升后下降,且倒三叶的叶绿素含量的下降速度最快.Fo和Fv/Fm在不同叶位的功能叶之间没有明显差异.SOD、CAT活性在3片功能叶中都呈下降趋势,POD呈先上升后下降,且3种抗氧化酶都是在剑叶中活性最高.MDA和O2-含量在3片功能叶中呈上升趋势,可溶性蛋白和糖含量随着衰老的进程而逐渐降低,且剑叶中的可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著高于倒二叶和倒三叶.说明在两优培九衰老的早期,3片功能叶共同维持着水稻的光合产物向子粒中转运,而后期剑叶在进一步增加光合产物中起主要作用.     

超级杂交稻“两优培九”剑叶叶鞘的光合功能

以超级杂交稻“两优培九”及其父本“9311”、母本“培矮64S”和三系杂交稻组合“汕优63”为研究材料,采用14C同位素示踪等技术,研究了“两优培九”剑叶叶鞘的光合能力与叶鞘光合产物的分配。结果表明,两优培九剑叶叶鞘的净光合速率均值比汕优63高0.10 µmol CO₂ m^-2 s^-1,尤以第3期,即灌浆关键时期,极显著高于汕优63,其他时期差异不显著;其叶鞘叶绿素含量的均值比汕优63高2.36 SPAD值,各期均高于汕优63,其中,第1、3期显著高于汕优63;其剑叶叶鞘的Rubisco初始活性和总活性与汕优63差异不显著,但Rubisco活化率均值比汕优63高1.52%,具有平均优势,其中第3期显著高于汕优63;其叶鞘光合产物输送到穗部的量即转化为经济产量的量比汕优63高;与父母本相比,其剑叶叶鞘光合能力的均值具有平均优势或超亲优势;水稻叶鞘完全具有同叶片一样的光合能力,只有值的大小差异;水稻叶鞘的光合产物对产量的贡献一般为10%~20%。两优培九叶鞘及叶片光合功能都较强是其具有超高产特性的一个重要原因。     

不同作物光合蛋白复合物的提取及比较分析

以双子叶C₃光合模式植物拟南芥和本氏烟草、单子叶C₃光合模式作物水稻和C₄光合玉米、双子叶C₄光合白花菜、C₃-C₄光合中间型Moricandia suffruticosa（MS）二倍体物种以及多倍体C₃作物油菜、大豆和花生为材料,运用蓝绿温和胶[Blue Native (BN)-PAGE]技术手段,在生化分子水平对C₃与C₄型、单子叶与双子叶、二倍体与多倍体不同作物光合复合物的差异进行解析。首先以拟南芥为材料优化BN-PAGE体系,证明在膜蛋白非离子型去垢剂十二烷基-β-D-麦芽糖苷（n-Dodecyl-β-D-Maltopyranoside,DM）终浓度为1%、处理时间为10min时增溶效果最好。然后用优化后的体系比较不同作物种间光合/类囊体膜复合物的差异。结果表明,光合复合物及其相应代表性亚基在蛋白丰度和组成形式等方面显著不同。与C₃、双子叶和二倍体植物相比,C₄、单子叶和多倍体作物中光系统II（PSII）核心蛋白D1在复合物中的含量升高;水稻中Cyt b₆f含量最高,不同作物之间Cyt b₆f核心亚基Cyt f丰度差异较大;玉米中光系统I（PSI）核心亚基PsaA的含量显著高于其他8种作物,且C₄作物高于C₃作物;单子叶植物中ATP酶复合物核心亚基CF1β含量显著高于双子叶植物。本研究比较了不同植物间光合蛋白复合物差异,为改良作物的光合性状和提高光合效率提供参考。     

NaCl胁迫对两优培九幼苗离子含量的影响

3种浓度的NaCl胁迫杂交水稻两优培九幼苗4d后，根和地上部分的相对含水量明显下降。功能叶片中的游离脯氨酸和可溶性总糖含量以及幼苗根、茎、叶中的Na＋含量、Na＋／K＋、Na＋／Ca^2＋和Na＋／Mg^2＋与对照相比，随着盐处理浓度的增大而增大，K＋、Ca^2＋和Mg^2＋的含量则相反。试验结果表明，在盐胁迫下两优培九幼苗主要利用产生游离脯氨酸和可溶性糖等有机渗透调节物质来维持地上部分的渗透平衡；从离子平衡角度发现，两优培九幼苗在根部通过避Na＋机制来保持较高的Na＋／K＋以减轻盐胁迫对地上部分的伤害，在茎和功能叶片中则通过保持细胞中较高的K＋水平以减轻盐胁迫的伤害。     

两系杂交稻两优培九粒重因子的环境模型解析及生态特征分析

为探究两系杂交稻两优培九粒重对气候的反应和生态适应性,用2006年和2007年在南方稻区8个生态点29点次的田间种植试验资料,将粒重解析为谷粒长、宽、厚和比重4个因子,组建了谷粒面积(S)、厚度(H)和比重(ρ)的环境预测模型。相关分析表明,谷粒面积S的影响期在颖花分化期(III~IV期)至花粉母细胞减数分裂期(VI~VII期),温度是其主要影响因子,有利于谷粒长度和宽度发育的日平均气温( )为27~29℃,最高气温(T_max) 34℃,最低气温(T_min) 24℃。谷粒厚度H与抽穗后1~30 d的Tmax呈二次曲线关系,与 呈负相关。谷粒比重ρ与日照时数(SH)呈正相关,影响时期在抽穗后1~10 d;与Tmax呈负相关,影响时期在抽穗后1~30 d。有利于增加ρ的气象指标是SH达到8 h,T_max低于30℃。用1951—2002年的气候资料模拟计算了95个地区的两优培九千粒重,按7个水稻生态区归纳,平均值变化在25.93~28.01 g之间。千粒重的区域分布明显随纬度而递增,由于地形影响,在湘、赣、粤北地区还表现出一定的经向影响。晚季稻的千粒重则比早季稻高1.39 g。幼穗分化期的温度和灌浆结实期的温度、日照时数是造成两优培九粒重区域和季节特征的主要生态原因。     

两优培九制种低产的原因及对策

阐述两优培九亲本制种的不利特性,找出制种低产的原因,提出了高产制种的技术对策.     

两优培九在浙江台州作单季晚稻栽培的特征特性及其栽培技术研究

研究先后引进了33个杂交稻新组合,在6个试点开展了9组单季杂交晚稻新组合的比较试验,从中筛选出了丰产性、抗逆性和品质等综合性状较好的两优培九新组合。同时,明确了两优培九在台州作单季晚稻种植的特征特性,并利用通径分析的方法,分析了两优培九不同产量水平的穗、粒、重结构,研究提出了其高产高效栽培技术。     

两优培九杂交稻早衰原因分析及防早衰的对策

该品种系江苏省农科院与国家杂交稻研究中心合作选育的超级杂交稻组合。桐庐县于2000年引进、试种、示范，平均产量达9750kg／hm^2以上，该杂交组合表现出产量高、米质优、抗性强等优点，深受广大农户的欢迎。因此，其种植面积逐年扩大，2004年全县种植面积达5800hm^2，占单季稻面积的70％以上，两优培九已成为我县目前单季稻的当家品种。     

高产杂交稻“两优培九”功能叶抗氧化系统对水分胁迫的响应

主要研究了在不同程度的土壤水分胁迫下“两优培九”功能叶抗氧化系统的变化情况。结果显示，在水分胁迫的前期，抗氧化系统中各成分的反应并不完全一致，SOD活性略有下降，而POD和CAT的活性则快速上升；AsA和GSH的含量不同程度地下降；脯氨酸和可溶性蛋白的含量均大幅增加。O2．- 的产生速率及膜脂过氧化产物MDA的含量始终     

超级杂交稻两优培九及其亲本生育后期的光抑制和早衰特性

以超级杂交稻两优培九（培矮64S/9311）和母本培矮64S（PA64S）以及父本中籼9311为材料，研究亲本和后代在自然条件下叶绿素荧光和活性氧代谢的差异。结果表明：强光高温下，在叶片衰老过程中，两优培九的叶绿素、蛋白质含量、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）和光化学猝灭系数（qP）减少较少，非光化学猝灭系数（qN）增加不明显     

玉米持绿与早衰品种叶片衰老过程中光化学活性的变化

为了探讨不同衰老型玉米叶片在衰老过程中光化学反应及其对光合能力维持的贡献, 本研究使用持绿玉米品种“齐319”和早衰玉米品种“黄早四”, 在控制的条件下, 用乙烯利诱导离体叶片衰老, 通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)和820 nm光吸收等技术, 研究了衰老过程中叶片叶绿素含量、光合速率、光系统I (PSI)、光系统II (PSII)以及光合电子传递体活性的变化。结果表明, 在衰老过程中, 齐319叶片叶绿素含量和光合速率的下降速度明显慢于黄早四, 是功能型持绿品种。玉米叶片的衰老伴随着OJIP曲线的J、I、K、L点荧光的增加, 以及远红光诱导820 nm光信号落差的下降。与齐319相比, 黄早四叶片的OJIP曲线和820 nm光吸收曲线的变化更剧烈。我们认为, 在衰老过程中PSI和PSII光化学活性的快速下降和光合电子传递功能的衰退是玉米叶片光合能力迅速下降的重要原因之一。在此基础上, 讨论了衰老过程中玉米叶片中与光合作用有关蛋白与光合能力下降的可能关系。     

小麦旗叶与根系衰老的研究

小麦衰老期间（开花１４天之后）叶片和根超氧化物歧化酶活性下降，过氧化物酶活性和丙二醛含量升高，叶片和根的变化趋势一致。衰老后期，根系活力、叶片光俣速率和叶绿素含量快速下降，叶片气孔阻力增加。     

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。     

大豆叶片旱促衰老及其与膜脂过氧化的关系

干旱导致大豆叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量下降,膜透性增加。不同叶位比较以生理老叶受影响较大。分析表明,干旱条件下叶片膜脂过氧化作用加强,H_2O_2累积,过氧化物酶活性提高;而活性氧清除系统的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性以及抗坏血酸和还原型谷胱甘肽水平降低。干旱6天不同叶位叶间以生理老叶具较高的丙二醛和H_2O_2     

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。     

追氮时期对超高产冬小麦旗叶和根系衰老的影响

采用水泥池栽培和田间土柱栽培相结合,研究了超高产条件下追氮时期对冬小麦旗叶和根系衰老及产量的影响。结果表明,拔节期较起身期追施氮肥提高了旗叶和根系开花后的活性氮清除能力,降低了膜质过氧化水平,提高了ｉＰＡｓ的含量,减少了ＡＢＡ的积累,延缓了旗叶光合能力和根系活力的下降,提高了籽粒生长速率,从而增加了粒重和产量。     

转Bar基因小麦及其杂交后代旗叶光合特性的研究

Nong4是Bar基因插入在受体小麦D染色体组上的转Bar基因小麦,由于其具有抗除草剂功能,转Bar基因小麦将成为选育高产优质抗除草剂小麦品种的重要材料。笔者以转Bar基因小麦及其与当地常规品种皖麦48的杂交F1代为材料,结合光合和叶绿素荧光参数等指标,系统地研究了转Bar基因小麦及其F1代的产量性状、旗叶的光合特性,探讨了转Bar基因小麦及其F1代产量性状产生的影响,并从光合特性的角度揭示其原因所在,为转Bar基因小麦的高光效杂交后代的选育提供了科学依据。研究结果表明在农艺性状、光合特性的表现上,以Nong4为亲本的正交F1Nong4×Wanmai48比反交F1Wanmai48×Nong4有更好的优势表现,呈较强的中亲优势或一定的超亲优势,如其穗长、千粒重超亲优势率分别达到5.17%和4.41%。笔者研究分析Nong4及其正交F1Nong4×Wanmai48产量优势产生的原因可能是其光能转化效率高、电子传递能力强、光合产物积累多等的综合表现。所以,在选育抗除草剂小麦杂交后代时,可以以Bar基因插入在D染色体组上的Nong4为父本,以当地优质高产品种为母本,从而获得高光效的杂交后代。     

谷子和玉米叶片光合荧光参数对烟嘧磺隆胁迫的响应差异

为探明谷子和玉米对烟嘧磺隆胁迫差异的光合生理机制,采用盆栽试验,选用谷子（张杂10号和晋谷21号）及玉米（迪甜8号和农大108号）为试验材料,在四叶一心期喷施5个不同剂量的烟嘧磺隆,分别在处理后7d和15d测定幼苗株高、叶面积、SPAD值、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）、叶片最大光化学产量（F_v/F_m）、实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、光化学猝灭系数（q_P）和非光化学猝灭系数（NPQ）的变化。结果表明,除7.5g/hm²的烟嘧磺隆处理之外,张杂10号、晋谷21号和迪甜8号的株高、叶面积、SPAD值、P_n、G_s、T_r、F_v/F_m、Y(Ⅱ)和q_P在用药后7d和15d时均显著低于对照,各指标在用药浓度15.0~60.0g/hm²处理之间的下降幅度均随烟嘧磺隆剂量的升高而增大;而C_i和NPQ却呈相反趋势。在15.0~120.0g/hm²处理之间,处理后7d和15d农大108号的所有指标均与对照差异不显著。综上所述,谷子对烟嘧磺隆的抗性弱于玉米,品种间也存在差异,部分原因是烟嘧磺隆显著降低了敏感品种叶片的叶绿素含量,虽然增加了光能热耗散,但PSⅡ功能还是受到抑制,导致光合能力下降。