水稻叶色突变体高光合特性研究

标810S是温敏核不育系810S中的淡黄绿叶自然突变株,具有较高的光合速率。本文对突变体的光合色素、光合速率、荧光参数和光合关键酶活性等研究发现,标810S光合色素约为810S的一半,强光条件下标810S光合速率(P_n)比对照高,且没有明显的“午休”现象。标810S气孔导度(Gs)显著增加,叶绿素荧光动力学参数显示,标810S光量子转化效率高;光合酶1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)活性是对照的69.80%,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和NADP-苹果酸酶(NADH-ME)却比810S分别上升79.50%和69.06%。研究结果认为,光合色素含量下降是标810S叶片呈淡黄绿叶色的根本原因。突变体通过减少热耗散和提高光合电子传递速率来提高光能利用效率,为暗反应提供足够的同化力,而较高的PEPC活性和较大的气孔导度使其能更有效地固定CO2,光反应和暗反应的协同使突变体具有较高的光合速率。     

转玉米PEPC和PPDK基因对‘南林895杨’叶绿素参数影响的比较

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是C_4植物维持高效光合作用的关键酶,本研究通过农杆菌转化手段将玉米PEPC基因和PPDK基因成功导入‘南林895杨’,并进行叶绿素含量和荧光参数检测,结果显示:高光强胁迫下,所有转基因植株的叶绿素含量的下降幅度(34.2%～38.1%)均小于对照组(41.2%);转基因株系原初光化学效率下降幅度(29.0%～47.3%)和实际光化学效率下降幅度(29.5%～45.9%)均分别小于对照组(54.9%, 51.2%),二者具有一致性;高光照条件下,转基因株系光化学淬灭系数qP值(0.45～0.49)全面高于对照组(0.43);非光化学淬灭系数qN值显示转基因株系在高光照条件下与对照组相比没有明显的耐光氧化能力的提高。研究结果表明,转玉米PEPC和PPDK基因‘南林895杨’对于强光的利用能力增强,从而提高了转基因植株的光合性能。     

油菜素内酯对春玉米灌浆期叶片光合功能与产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,采用植物生长调节物质油菜素内酯(brassinolide,BR)对苞叶和穗位叶喷施处理,研究了BR对玉米穗位叶功能、籽粒灌浆及产量的调控作用。结果表明,灌浆期随生育进程,玉米穗位叶叶绿素含量、光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BPCase)以及蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性均显著下降。同时,籽粒蔗糖含量显著降低,但淀粉含量和粒重均显著增加。与对照相比,BR处理显著增加玉米穗位叶叶绿素含量,提高光合速率,增强PEPCase、Ru BPCase、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性。BR处理显著增加籽粒蔗糖和淀粉积累,提高玉米籽粒干物质积累。在产量构成上,BR显著缩短秃尖长度,增加穗粒数和千粒重,显著提高产量。本研究说明,灌浆期喷施BR可提高玉米叶源的活性,延长叶片光合功能持续期,促进籽粒灌浆和物质积累,从而实现增产。     

SNP对盐胁迫下南瓜种子萌发和幼苗光合碳代谢的影响

为探讨外源NO对NaCl胁迫下南瓜种子萌发和幼苗光合碳代谢的影响,以"银辉2号"南瓜品种为材料,在不同强度(0,50,150,250mmol/L)NaCl胁迫下,分别复合(0,30,90,150mmol/L)的SNP浸种6h,研究SNP对南瓜种子发芽率、发芽势;同时采用盆栽法研究SNP对NaCl胁迫下南瓜幼苗叶绿体色素含量、碳代谢相关酶活性及代谢产物的影响。结果表明:150～250mmol/L NaCl胁迫,极显著抑制了南瓜种子的萌发;90mmol/L SNP浸种,显著提高了NaCl胁迫下对南瓜种子的发芽率和发芽势。外源NO通过增加光合色素的含量,明显缓解NaCl胁迫对南瓜幼苗光合作用的抑制。通过提高二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPcase)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase),促进了可溶性糖的积累,表明外源NO维持了盐害下南瓜幼苗碳代谢的正常进行,提高了耐盐能力。     

玉米不同自交系幼苗光合对 UV-B 辐射增强的响应

为了探讨玉米不同自交系对UV-B辐射增强的响应，在摸拟光照培养条件下，研究了增强UV-B辐射对玉米不同自交系气体交换参数的影响。结果表明，五叶期UV-B辐射处理6 d后，供试的48个自交系中近一半以上材料的幼苗叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低10％以上，其材料比例分别为64．6％，47．9％，54．2％；而有62.5％的材料胞间CO2浓度表现为显著增加；相关分析发现，气孔导度与蒸腾速率对UV-B辐射增强的响应值间存在极显著正相关关系；根据气体交换参数对UV-B辐射增强的响应程度将48个材料分成6类，其中对增强UV-B辐射反应比较敏感的材料和能够忍耐UV-B辐射增强的材料均占12．5％。说明玉米不同自交系幼苗叶片气体交换参数对UV-B辐射增强反应敏感程度具有显著的基因型差异，从中能够筛选出对UV-B辐射增强反应敏感和有忍耐能力的材料。     

拟南芥植物型PEPC基因人工小RNA表达载体的构建与遗传转化

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是植物中具有多种生理功能的酶。为探索拟南芥中植物型PEPC基因对模式植物拟南芥脂肪酸含量以及抗逆性等方面的影响,本文构建了同时敲除拟南芥Atppc1、Atppc2和Atppc3基因的人工小RNA（amiRNA）植物表达载体pFGC-amiAtppc123,经根癌农杆菌EHA105介导,用花序浸染法转化拟南芥,成功获得转基因植株。RT-PCR半定量分析表明人工小RNA在转化植株中成功进行了超量表达。该试验为分析拟南芥脂肪酸含量以及抗逆性方面提供了基础材料。     

玉米PEPC基因和PPDK基因在籼稻明恢63中的整合及与光合作用相关的特性分析

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）是C4植物光合作用途径中,二氧化碳固定的关键酶。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是在C4和景天酸（CAM）植物光合作用的初级碳同化中的一个关键酶,该酶介导不可逆的β羧化反应,将磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸和磷酸。本研究将编码玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）基因的质粒和编码玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因的质粒通过基因枪轰击转化的方法同时导入籼稻明恢63中,PCR-Southern印迹杂交的结果表明,玉米丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）基因已经整合到明恢63中。在温室条件下,分析了转基因明恢63植株的剑叶全氮含量,结果表明,不同的转基因明恢63植株,其剑叶的全氮含量是不同的,大部分转基因明恢63植株剑叶的全氮含量高于非转基因明恢63对照的全氮含量,转基因明恢63植株ZHM3-50剑叶全氮含量为3．82％,比非转基因明恢63对照高0．45％。对转基因明恢63植株的产量构成因素的分析结果表明,在温室条件下,不同的转基因明恢63植株之间,产量构成因素差异比较大,比如植株干重、收获指数等。这些有助于育种家们选择不同的育种材料。     

5-氮杂胞苷对高表达转玉米C4-PEPC基因水稻耐旱性的影响

为了揭示DNA甲基化在高表达转C4-PEPC基因水稻植株对干旱耐性的作用,以高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因(C4-PEPC)水稻(PC)和受体Kitaake(WT)为材料,通过发芽、水培和盆栽试验,研究了施用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5-azaC)联合干旱处理下,水稻芽期、苗期...     

增补UV-B辐射对药用植物黄檗幼苗生长及光合生理影响

[目的]为了研究紫外辐射对药用植物生长和光合生理影响机制,[方法]通过设置三个实验处理对黄檗(Phellodendron amurense)幼苗进行40d的增补UV-B辐射处理,对照组(CK组)自然光照、T1组为自然光照下增补UV-B辐射强度为3.26 μw.cm_-2.nm_-1,T2组为自然光照下增补UV-B辐射强度为9.78 μw.cm_-2.nm_-1。[结果]结果表明黄檗幼苗在增补UV-B辐射处理后,与对照相比,不同辐射强度下单株生物量增长量显著低于对照组(P<0.05),而根冠比则显著降低(P<0.05),并且二者随辐射强度增大均减小;光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著低于对照(P<0.05),并随辐射强度升高而降低;叶绿素初始荧光(F₀)、最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(F_V/F₀)、光化学猝灭系数(qP)和表观电子传递速率(ETR),均随UV-B辐射强度增大而降低(P<0.05),非光化学猝灭系数(qN)在低UV-B辐射强度下升高,随辐射强度增大而又降低,但仍高于对照组(P<0.05)。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素a/b等光合色素含量均随增补UV-B辐射强度增大而降低。[结论]说明UV-B辐射处理抑制了黄檗幼苗的生长,降低了光合色素的含量和PSⅡ反应中心传递电子的能力,导致光合作用强度下降,并且上述作用均具有剂量效应。     

外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分和光合特性的影响

为了研究外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分以及光合特性的影响,以ML7113小麦为受试材料,以硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)作为外源NO的供体,预先用0.1 mmol/L的SNP浸种24 h,设置4个处理组：对照组(CK)、紫外线UV-B胁迫处理组(B)、UV-B胁迫和SNP复合处理组(B+SNP)、SNP单独处理组。待幼苗生长7天后取其叶片进行可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O₂^-)、过氧化氢(H₂O₂)、气孔密度、光合色素及叶绿素荧光参数等指标的测定。结果表明,NO供体SNP能显著增加经UV-B胁迫后小麦幼苗的株高,并使其小麦幼苗可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量分别提高19.69%、15.25%、41.36%,同时使其小麦叶正面气孔密度增大10.34%。SNP单独处理使得光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）的含量较CK分别提高12.43%和5.99%,叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/F0较CK显著提高0.5%和5.16%。此外,SNP能使小麦幼苗丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)的含量较CK显著降低27.30%和74.92%,超氧阴离子(O₂^-)的产生速率较CK显著降低24.47%。通过体内相关生理指标物质含量的变化来响应UV-B胁迫对小麦幼苗造成的伤害,而适宜浓度的外源NO(0.1 mmol/L)可以缓解UV-B胁迫下对小麦幼苗的伤害作用,从而增强小麦幼苗对UV-B胁迫的适应能力。     

修剪对青蒿花蕾青蒿素含量的影响

研究修剪青蒿植株下部衰老叶片后青蒿花蕾青蒿素含量。试验采取盆栽,3次重复,以6个不同来源地的青蒿为材料,在修剪和未修剪2种栽培模式下,研究修剪青蒿植株下部衰老叶片后青蒿花蕾青蒿素含量、叶片总黄酮含量、叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性含量、叶片的叶绿素含量和叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP)活性含量以及青蒿植株花蕾鲜重的变化。青蒿花蕾青蒿素含量、叶片总黄酮含量、叶片苯丙氨酸解氨酶活性含量、叶片的叶绿素含量和叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性含量以及青蒿花蕾鲜重均增加。经过方差分析,6个青蒿材料各项指标在修剪和未修剪2种栽培模式下差异显著。     

拟南芥RBCS-1A基因受光调节表达模式及其启动子遗传转化应用评价

RBCS编码光合碳同化关键酶核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的小亚基, 是控制植物光合作用的重要基因之一。本研究利用实时荧光定量PCR技术分析拟南芥RBCS-1A受光调节表达模式, 结果表明, AtRBCS-1A表达受光诱导, 同时具有组织表达特异性; 运用生物信息学手段分析发现, 该基因启动子序列中存在多个参与光应答的顺式作用元件; 采用PCR技术从拟南芥基因组中分离到长度为1 691 bp的AtRBCS-1A启动子片段, 将该片段与GUS报告基因融合构建植物表达载体并转化野生型拟南芥, 对获得的转基因植株进行GUS染色, 结果显示, AtRBCS-1A启动子是光诱导型和组织特异型启动子。以上结果初步证明, AtRBCS-1A启动子应用于植物遗传转化切实可行, 具有重要应用价值。     

半夏凝集素基因对油菜的遗传转化及REAL-TIMEPCR分析

以甘蓝型油菜陇油2号子叶为转化受体材料,通过农杆菌介导将半夏凝集素抗虫基因(pta)导入陇油2号,经常规PCR检测获得阳性植株3株。以油菜磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(pep)作为内参基因、选pta全长序列中高度保守区域中145bp的pta2为目的片段对转基因植株进行REAL-TIMEPCR分析,初步证明外源pta基因已整合到油菜细胞基因组中。     

稗草(Echinochloa crusgalli)根型ppc基因对水稻的遗传转化及其对光合速率的调节效应

稗草(Echinochloa crusgalli)是稻田中的C4光合型杂草,为了探索稗草ppc基因(Eppc)对水稻遗传转化的可行性及其对光合速率的调节效应,首次将含有稗草根型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)基因ppc c DNA的2个植物表达载体p Ubi-Eppc、p Rbc S-Eppc通过农杆菌介导法对水稻进行了遗传转化。对分化植株进行的PCR、RT-PCR、克隆测序和Western杂交等结果均表明稗草ppc基因已经整合到了水稻基因组中,并且在转录和翻译水平都得到了表达。转基因水稻PEPC活性和气体交换参数测定结果表明T0代多数植株的PEPC活性高于对照,最高达到了对照的5.85倍;T0代大多数转基因植株叶片的净光合速率(Pn)比对照提高了20.00%,最大地提高了47.16%,同时叶片水分利用效率(WUE)也得到增强;T6代大部分转化植株的PEPC活性及Pn仍保持高于对照,本研究表明C3根型ppc基因过量表达也可以提高水稻的Pn,且证明稗草PEPC对光合作用具有较强的调节作用。     

Rubisco与Rubisco活化酶的分子机理研究进展

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)首先作为植物光合作用反应固定CO_2的关键酶,而且还参与光呼吸途径,消耗了光合产物,光呼吸造成净光合效率可达50%的损失,Rubisco作用机理对提高植物的光合效率至关重要。自从Calvin等(1953)通过研究光合碳循环首次证明了Rubisco的存在,目前已对其的分布、三级结构、类型以及功能等均有了深入地认识。本研究就Rubisco的结构、功能、分布和性质等以及其活化酶的分子机理的研究进展作了介绍,并对其未来的研究方向做了展望。     

低剂量60Co-γ辐射种子预处理对黑麦草紫外线B辐射伤害的保护作用

将经过低剂量60Co-γ辐射(0、5、10、20和30 Gy)种子预处理的黑麦草(Lolium perenne L.,品种‘Victorian’)幼苗在室内控制条件下进行紫外线B辐射[6.5 kJ/(m2.d)]处理。UV-B辐射导致严重的苗体伤害,比如衰老加快、生长抑制和膜脂过氧化,然而低剂量的60Co-γ辐射(LDG)种子预处理显著降低了苗体UV-B伤害,尤其是20和30 Gy(1 Gy=1 J/kg)。抗坏血酸和UV吸收化合物在LDG处理下显著升高,UV化合物进一步被UV-B辐射提高了2倍以上;30 Gy处理的叶片光合色素一直维持在较高的水平。因此我们推测植株UV-B耐性在LDG处理下的提高至少部分归咎于抗坏血酸和UV化合物含量的提高,以及保持高水平光合色素的能力。本研究还探讨了LDG和UV-B复合处理的耐性机制。     

硅及其吸收基因Lsi1调节水稻耐UV-B辐射的作用

硅能提高植物对生物和非生物胁迫的抗性,水稻是吸收硅较多的作物之一。本研究以UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular及其硅吸收基因(Lsi1)的转基因水稻为材料,研究硅与水稻耐UV-B辐射的关系。结果发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular叶片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase, PAL)和光裂解酶(Photolyase, PL)基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都分别低于加硅的处理; UV-B辐射后,上述指标在不同硅处理的两水稻中都增加和增强,但缺硅培养的水稻仍显著低于加硅培养的水稻。进一步分别以Lsi1被抑制、增强的两种转基因Lemont水稻,以及Lsi1增强的转基因Dular水稻为材料,采用加硅培养的方式对转基因水稻的上述指标进行研究,结果也发现,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、PL基因表达也下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似; 增强表达Lsi1基因则结果相反。UV-B辐射后,上述指标也增强和增加,但在相同的水稻品种中仍表现为Lsi1被抑制的植株最低,Lsi1增强的植株最高。研究结果表明,通过调节水稻Lsi1能够改变水稻耐UV-B辐射的能力。     

盐胁迫下棉花叶片差异蛋白表达的分析

以耐盐的陆地棉品种中07为研究材料,在其生长的三叶期,用未处理和0.4%NaCl胁迫处理24h的幼苗,分别提取其叶片全蛋白。通过等电聚焦和第二向SDS-PAGE技术获得完整的棉花叶片总蛋白图,利用ImageMaste-2DElite5.0软件分析各个差异蛋白在对照和0.4%NaCl胁迫24h后棉花叶片中的相对表达量,并选取质量好、实验重复性高的10个特异的差异表达蛋白质点进行基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)鉴定。结果表明,从对照和盐胁迫处理的双向电泳图谱中共检测到24个差异蛋白质点,这些差异蛋白质点的等电点分布集中在5.0～6.5之间,分子量分布集中在40.0～110.0kD之间;进一步质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)分析鉴定的10个差异蛋白质点,其中4个蛋白质点获得了鉴定结果,这4个差异表达蛋白质点分别为1,5-二磷酸核酮糖羧化/氧化激酶α2(编号4)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶大亚基(编号5)、未知蛋白产物(编号19)和OEE2(编号32)。我们初步推测OEE2和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶可能与棉花耐盐胁迫特性有关。     

五味子休眠前叶片的叶绿素荧光参数变化研究

运用叶绿素荧光参数来指示植物早期休眠的状态,为调控植物休眠提供便捷有效的参考指标。以五味子一年生幼苗为试材,运用叶绿素荧光成像系统对五味子叶片休眠前的叶绿素荧光参数进行测定。结果显示,PSⅡ的最大量子效率Fv/Fm,光化学猝灭系数qP,非光化学猝灭系数NPQ的成像中叶脉变得突出;五味子进入休眠前,初始荧光Fo,qP及非调节性能量耗散Y(NO)显著升高,而最大荧光Fm,Fv/Fm,NPQ及调节性能量耗散Y(NPQ)显著降低。说明随PSⅡ反应中心原初光能转化效率降低,反应中心受到损伤失活,电子传递严重受阻,无法将过剩的光能以热的形式耗散,光损伤情况加重,光保护能力下降。综上,Fv/Fm,Y(NPQ)及Y(NO)或许可以作为指示五味子在休眠前期机体光合结构受到损伤的标准。