高光效大豆光合特性的研究─Ⅵ高光效大豆C_4—途径的探讨

本文研究了不同大豆品种（系）的与Ｃ_４—途径有关的ＰＥＰ羧化酶，ＮＡＤ（Ｐ）—苹果酸酶和丙酮酸磷酸双激酶。结果表明，上述三种酶活性在大豆品种（系）间具有明显的差异，尤以高光效品种（系）的Ｃ_４—途径关键性酶类的活性明显地高于低光效的品种，说明在Ｃ_３—植物中存在着活跃的ＣＯ_２β—羧化作用，从而有利于提高光合效率。     

Preliminary study on the molecular mechanism of photoinhibition of rice photosynthesis

Photoinhibition occurs when crops grow under strong light and are simultaneously subjected to stresses such as high or low temperature, drought,etc. It causes a decrease of crop photosynthetic efficiency leading to an obvious decrease of the yield.     

水稻中的光抑制现象及其品种间差异

 试验证实了水稻在自然强光条件下存在光抑制现象,表现在强光下净光合速率、叶绿素含量及量子产量的下降。但美国品种Bellemont和Lemont在强光下的光抑制程度明显比中国品种桂朝2号轻。在形态学上,美国品种能随光强度的增强而增加叶片厚度,而桂朝2号则不能。桂朝2号在长期遮阴条件下,叶片衰老延迟,从而能比美国品种保持相对较高的光合能力。试验还表明施用氮肥可减轻光抑制的伤害程度及增强对强光的适应性。文中提出了水稻中存在两种光强生态型的初步看法,並讨论了通过育种栽培途径减轻水稻光抑制提高光能利用率的可能性。     

水稻适应广幅光强的光合特性及品种间差异

在自然条件下,水稻总是生活在一个开放变动的环境系统中,而强光和弱光都会使其光合受到抑制。近年来的研究指出,水稻品种间对光强的适应性存在明显差异。有关耐光氧化、耐荫特性及其鉴定技术也有大量报道。另外,还初步研究了水稻品种适应广幅光强的光合特性。在上述基础上,本文比较了籼粳杂交稻和籼型杂交稻的耐光氧化和耐荫特性,探讨了杂种F_1和亲本的关系及适应广幅光强品种的筛选技术和鉴定指标,为杂交稻抗逆稳产育种提供生理依据。     

玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的研究进展

高等植物按照CO₂不同的同化途径,分为C₃、C₄和CAM植物。由于C₄植物具有高光效基因,使其在高温、高光照、高氧分压条件下具有比C₃植物更高的光合作用效率。目前,很多学者致力于研究玉米中的高光效基因-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（PEPC）,并试图将此基因转入到C₃植物中,使C₃植物的光合特性得到一定改善,进而使其产量提高。本文综述将C₄高光效基因转入到C₃植物后,C₃植物的生理生化变化和对其光合作用的影响,对向C₃植物中导入pepc基因能否提高其光合作用效率和产量的潜在可能性进行探讨。     

外源C4二羧酸对转玉米PEPC基因水稻C4光合途径的促进作用

以转PEPC基因水稻和野生型水稻Kitaake为材料, 研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP苹果酸酶(NADP-ME)、NADP苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明野生型水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源草酰乙酸(OAA)或苹果酸(MA)饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明野生型水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低Pr/Pn比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qp)的增加,以及非光化学猝灭(qN)的降低。      

导入玉米pepc基因杂交稻的光合特性和杂种优势

用含pepc基因的改良蜀恢881与3个不育系冈46A、776A、2480A配组,同时以野生型亲本蜀恢881与上述3个不育系杂交得到的F1为对照,比较了3个含有pepc基因F1及其相应对照在分蘖初期、分蘖盛期、拔节期、始穗期、齐穗期、成熟期以及剑叶完全展开后不同时期的光合指标的动态变化。含有pepc基因的3个F1在不同生育期和剑叶展开后的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）活力均显著高于各自对照,净光合速率也有所提高,分析表明PEPCase活力与净光合速率有极显著的相关性（0.6081**）。3个含有pepc基因F1的表观量子效率、光补偿点、羧化效率均高于对照,CO2补偿点较对照低,在光饱和点和CO2饱和点时的净光合速率也高于相应对照。在单株产量表现中,含pepc基因的F1较对照的平均增幅达37.10%。试验表明,杂交稻由于pepc基因的导入,光合特性得到了一定改善,奠定了水稻高产的生理基础。     

不同叶色水稻叶片的衰老及对光强的响应

以淡绿叶水稻近等基因系fgl及其正常叶色的轮回亲本浙辐 802为材料,比较了不同叶色水稻抽穗后叶片的衰老进程,并在水稻抽穗后施以不同强度的光照,研究水稻生育后期光照强度对不同叶色水稻叶片衰老的影响。在自然光强下,淡绿叶水稻fgl的衰老慢于轮回亲本浙辐 802,fgl的叶绿素、叶面积指数和净光合速率的下降速率均慢于浙辐 802,特别是在灌浆前期和后期;开花后浙辐 802的SOD活性下降和MDA含量的上升均快于fgl。15%的遮光处理有利于提高浙辐 802的气体交换特性和光合性能,提高SOD活性,降低MDA含量;而浅叶色的fgl的光合速率较稳定,受光强的影响较小。     

庐山不同海拔茶树光合响应差异研究

为明确茶树光合活性和光系统Ⅱ(PSⅡ)的光抑制对海拔梯度的响应规律,以茶树品种庐山本地群体种为材料,观测了庐山5个不同海拔高度茶树叶片的光合气体交换和叶绿素荧光参数。结果表明,叶片厚度、最大净光合速率(Pnmax)、PSⅡ最大相对电子传递速率[rETR(Ⅱ)max]、光补偿点(Ic)、光饱和点(Isat)、半饱和光强(Ik)、水分利用效率(WUE)等随海拔升高呈增加趋势,水汽压亏缺(VPD)、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、暗呼吸速率(Rd)等随海拔升高而呈下降趋势。PSⅡ潜在最大光化学量子产量(Fv/Fm)随海拔升高而增加;PSⅡ非调节性能量耗散量子产量[Y(NO)]随海拔升高而降低。PSⅡ实际光化学量子产量[Φ(Ⅱ)]、光化学淬灭(qP)、PSⅡ相对电子传递速率[rETR(Ⅱ)]均随海拔升高而增加。综上分析,茶树在庐山低海拔处的光合作用和PSⅡ活性显著低于高海拔处,这与低海拔处叶片PSⅡ受到光抑制密切相关。     

缺钾胁迫对水稻光合特性及光合防御机制的影响

以钾敏感型品种二九丰和钾钝感型品种原丰早为材料,研究了缺钾对水稻光合和叶绿素荧光特性的影响以及光合防御机制,并对缺钾条件下的光合防御机制进行了讨论。在缺钾条件下,两品种的净光合速率(Pn)随气孔导度(Gs)的下降而下降;光合作用的关键酶Rubisco含量降低,而抗氧化酶系统的关键酶SOD活性显著上升。进一步的叶绿素荧光特性研究表明,随着钾胁迫时间的延长,缺钾水稻叶片中的 Fv/Fm、ФPSⅡ、qP及ETR均显著下降,说明PSⅡ反应中心受到伤害。缺钾也降低了水稻叶片的光饱和点,PSⅡ吸收的光能超过了光合作用所能利用的光能。缺钾叶片NPQ显著上升,说明钾胁迫下的水稻叶片通过启动热耗散机制耗散过剩的激发能,以减轻因PSⅡ吸收过多光能而引起的光抑制和光氧化从而保护光合机构免受伤害。从品种间的差异来看,原丰早在缺钾条件下,由于仍有较强的光合能力和抗光抑制能力,因此对缺钾有更强的耐性。     

高产杂交籼稻Ⅱ优129光合碳同化特性的研究

从光能利用率差异的角度探讨了高产杂交籼稻Ⅱ优129和对照汕优63的光合碳同化特性。结果表明：a)Ⅱ优129的光能利用率和产量显著高于汕优63，但其叶面积指数、消光系数及生育期无显著差异，说明光合效率及光合功能期是导致两组合光能利用率差异的主要原因；b)Ⅱ优129剑叶的CO2日同化量、叶源量及单茎CO2同化量均极显著高于汕优63，说明前者的碳同化能力较后者强；c) 提高一个耐光抑制等级即可减少约3％的CO2日同化量的损失，提高品种的耐光抑制等级可进一步提高光能利用率；d)用光合速率高值指数作为衡量叶片一生中光合机构高效运行状态的一个生理指标，有助于揭示光合功能衰退对产量影响的生理机制，提高光合速率高值指数是提高光合效率的一个重要途径。     

水稻籼粳杂种光合作用对强光适应力的比较研究

杂种优势所以受到重视,是因为它有较高的生产潜力,而生产潜力的发挥,与光合能力密切有关。光是制约光合作用的主要因素。强光对光合作用的抑制,已有许多报道,我们以前的研究,已明确品种间有差异。光合抑制的发生是由于过剩的激发能与氧结合产生超氧自由基引起的危害,而一个有抵抗能力的品种,应具有防御和清除自由基危害的能力,当清除能力大于光抑制时,植物可以恢复,否则会发生光氧化。近年来,正在进行籼粳杂种F_1优势的利用,关于它的光合优势发挥和稳定性方面的研究,尚未见到报道。本文是对已有产量优势的杂种及其亲本,进行光抑制的比较研究,特别是对强光适应力的差     

水稻灌浆期耐热性的品种间差异及其与剑叶光合特性和内源多胺的关系

对65个不同来源的早籼稻品种进行了灌浆期耐热性的鉴定研究,并比较了耐热性相差很大的品种灌浆期高温胁迫前后的生理反应。结果表明：秕粒率、实粒重、整精米率、垩白度、蛋白质含量的胁迫指数可作为水稻品种灌浆期耐热性田间直接鉴定的 5个指标,可采用隶属函数值法对各品种的耐热性进行综合评价;不同品种的耐热性存在相当大的差异,筛选出了几个耐热性很强的品种;高温胁迫严重影响水稻的光合能力,但耐热性强的品种剑叶的光合速率高温胁迫后下降幅度明显较小,胁迫解除后恢复的程度也更高,叶绿素含量、RuBPc 活性及内源多胺含量的变化趋势与光合速率相一致,是水稻耐高温逼熟的重要生理特征。     

水稻灌浆期耐热性的品种间差异及其与剑叶光合特性和内源多胺的关系

 对65个不同来源的早籼稻品种进行了灌浆期耐热性的鉴定研究,并比较了耐热性相差很大的品种灌浆期高温胁迫前后的生理反应。结果表明：秕粒率、实粒重、整精米率、垩白度、蛋白质含量的胁迫指数可作为水稻品种灌浆期耐热性田间直接鉴定的 5个指标,可采用隶属函数值法对各品种的耐热性进行综合评价;不同品种的耐热性存在相当大的差异,筛选出了几个耐热性很强的品种;高温胁迫严重影响水稻的光合能力,但耐热性强的品种剑叶的光合速率高温胁迫后下降幅度明显较小,胁迫解除后恢复的程度也更高,叶绿素含量、RuBPc 活性及内源多胺含量的变化趋势与光合速率相一致,是水稻耐高温逼熟的重要生理特征。     

杂交中籼稻稻米RVA的基因型差异及与籽粒充实的关系

以12个杂交中籼稻组合为材料,研究了籽粒充实性状和RVA特征值的差异及RVA特征值与籽粒充实性状的关系.结果表明,不同杂交中籼稻组合间的籽粒充实性状和RVA特征值差异均达到了极显著水平,但所有参试组合的RVA特征值与籽粒充实性状间不存在简单的直线相关.经过动态聚类分析将供试组合分成3类,不同类别杂交稻组合的RVA特征值与籽粒充实性状间的相关性不同.最终粘度、最低粘度越小的类别,最终粘度、最低粘度与籽粒充实度相关越显著;最高沾度越大的类别,最高粘度与籽粒充实指数相关越显著;消减值的绝对值越大的类别,随消减值绝对值的增大,籽粒充实指数显著减小.     

南方晚粳杂交稻与常规稻籽粒灌浆及后期叶片光合特性的差异

以南方杂交晚粳秀优5号和常规晚粳秀水110为材料,应用Richards方程对两个品种的籽粒灌浆过程进行拟合,研究了两个水稻品种的灌浆特性,并测定分析了两类品种的后期叶片光合特性。 秀优5号的起始灌浆势、最大灌浆速率和平均灌浆速率均略低于秀水110,但活跃灌浆时间明显长于秀水110,说明杂交晚粳灌浆更为平缓、灌浆期长,有利于获得较高粒重,也有利于缓解其穗型较大引起的籽粒间物质的激烈竞争。齐穗后10 d,秀优5号的光合和叶绿素荧光参数与秀水110无显著差异,但齐穗后25 d,秀优5号除初始荧光值的增加幅度未达显著水平外,其他参数均显著高于秀水110。研究结果表明,南方杂交粳稻在灌浆后期仍保持较高的物质生产能力,是它具有较长籽粒灌浆持续期,大穗与较高粒重相协调,最终实现高产的重要生理基础。     

午间强光下籼粳杂种稻的叶黄素循环和CO2交换特性

以籼亚种３０３７、Ｐａｌｇｈａｒ和粳亚种０２４２８、０２９及其籼粳亚种间杂种Ｆ１、为材料进行试验。水稻叶片中叶黄素循环（叶黄素组分紫黄质、环氧玉米黄质、玉米黄质的含量Ｖ、Ａ、Ｚ）、Ｐｒ／Ｐｎ、非光化学猝灭、表现光合量子效率、ＰＳⅡ光化学效率和Ｄ１蛋白量有明显的日变化,且在不同基因型水稻间有显著差异。在午间强光下,与籼亚种相比,粳亚种有较高的ＡＱＹ、Ｆｖ／Ｆｍ和Ｄ１蛋白量,较低地（Ａ＋Ｚ＋Ｖ）、Ｐｒ     

不同超级稻品种对移栽密度的反应特性研究

为探明高产条件下不同超级稻品种对种植密度的反应特性,选用两优培九、Y两优1号、Y两优2号、Y两优900、超优1000等5个超级稻品种,以常规稻品种黄华占为对照,于2016年在湖南省郴州市桂东县进行小区试验。结果表明,两优培九、Y两优1号、Y两优900、超优1000均以高密度(24万丛/hm^2)处理产量最高,分别为11 469.33、13 438.75、11 125.56和11 969.35 kg/hm^2,比低密度处理(12万丛/hm^2)增产11.71%、9.41%、25.80%和9.90%,增产原因在于这4个品种在高密度种植下单位面积有效穗数较低密度和中密度处理分别高出40.76%和33.24%。Y两优2号在插植密度为12万丛/hm^2时,有效穗数较高并且千粒重显著高于其他两种种植密度,因而有着较高的实际产量,达到11 172.44 kg/hm^2。24万丛/hm^2处理时所有超级稻品种齐穗期与成熟期干物质生产总量均较高;黄华占则在低密度下(12万丛/hm^2)有着最高产量和干物质生产量。