水稻外源DNA导入系的创建及主要性状分析

通过花粉管通道法将稗草总体DNA和玉米总体DNA导入水稻受体R122中,获得的D1代变异频率分别高达1．487％和3．81％。对稳定的3个玉米DNA导入系和4个稗草DNA导入系研究表明,与受体R122相比,导入系在株型、株高、生育期、分蘖力、着粒密度、粒形、稃尖颜色、稻瘟病抗性、稻米品质、恢复力和耐储藏性等生物学性状方面发生了广泛的变异。同时讨论了外源DNA导入水稻的变异频率和在水稻育种中的应用前景。     

稗草质源水稻渝819B光合特性分析

稗草是水稻属间植物,携带有水稻需要的有利基因。为了研究稗草外源基因导入后对水稻光合特性的影响,利用花粉管通道技术将稗草DNA导入到水稻保持系‘渝805B’中选育出水稻新保持系‘渝819B’,通过对‘渝819B’和背景亲本‘渝805B’在功能叶SPAD值和光合指标、产量结构及其组合产量进行比较分析,结果表明,‘渝819B’在叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2浓度、产量结构及所配组合的产量均明显优于‘渝805B’,而在光合指标的在蒸腾速率、气孔导度性状上又低于‘渝805B’的相应值。说明稗草质源‘渝819B’具有典型的高光效特性。     

小黑麦DNA导入普通小麦引起变异及后代选育

应用外源 DNA直接导入生物技术 ,将不同种属的小黑麦总 DNA导入普通小麦。可引起性状变异 ,部分变异可稳定传递给后代 ,选出的新品系植株性状发生明显变化 ,产量经济性状比原品种有明显改善。说明将小麦近缘植物的 DNA导入普通小麦的方法可创造出新种质     

水稻低叶绿素含量突变对光合作用及产量的影响

突变体水稻叶绿素含量仅是其野生型水稻的51%,但是其饱和光合值在低氮、中氮、高氮处理下,却比对照野生型水稻分别高3.7%、20.4%与39.1%。为了探究其生理学机制,分别在大田与盆栽试验中,不同氮肥水平研究了突变体材料与野生型材料的叶片Rubisco酶含量、气孔导度、水通道蛋白表达水平、叶绿素荧光、叶片解剖结构和叶绿体超微结构。叶绿体超微结构表明突变体材料虽然叶绿素含量降低,叶绿体的发育并未受到影响;叶绿素荧光试验结果表明,高光强下,低叶绿素含量突变体并未受到光抑制,光反应电子传递未受影响。气孔导度数据、叶片显微结构观察与水通道蛋白基因表达数据表明叶黄突变体具有较高的气孔与叶肉导度;同时低叶绿素含量突变体内较高的Rubisco酶含量也是其在高光照条件下具有较高光合速率的重要原因。产量数据表明,叶黄突变体虽然生育期短,但其产量水平与对照无显著差别,这可能与其高光强条件下有较高的光合速率有关。上述试验结果表明高叶绿素含量并不是叶片高光合速率的必需条件。在今后的高光效育种中,挑选叶绿素含量适宜的品种更有利于叶片内氮素在其他光合器官中的分配,提高光合效率,最终获得高光效品种。在本研究中使用的叶绿素含量降低突变体在高光效育种中有潜在的研究价值。     

小黑麦DNA导入普通小麦引起变异及后代选育

应用外源DNA直接导入生物技术，将不同种属的小黑麦总DNA导入普通小麦。可引起性状变异，部分变异可稳定传递给后代，选出的新品系植株性状发生明显变化，产量经济性状比原品种有明显改善，说明将小麦近缘植物的DNA导入普通小麦的方法可创造出新种质。     

外源DNA导入水稻后代变异性的SSR分析

采用花粉管通道法,将高粱DNA导入水稻,获得了34个稳定的变异品系,从60对SSR引物中筛选出17对,对供体高粱、受体水稻及其外源DNA导入后代稳定材料进行了SSR分析,结果表明,高粱DNA导入水稻可以引起广泛的变异,在分子水平上产生了遗传多样性,聚类分析可将其分为五类,各类有其特有的遗传变异性。接受外源DNA三个片断,两个片断及一个片断的株系分别被聚成一类,与其他类的遗传差异分别为0.467,0.389及0.347,变异程度依次递减;未接受外源DNA两个片断的株系被聚成另一类。因此,接受外源DNA片断的多寡是水稻后代稳定品系变异程度的基础,也是它们分类的标准。     

超高产水稻的高光效特性和高光效材料的筛选

综述了超高产水稻的光合特性、光抑制、光合性状的遗传规律和高光效材料的筛选等内容,比较详细地介绍了光抑制部位及其表现,光抑制的原因以及光抑制中热耗散的可能途径及作用等。由于叶黄素循环在水稻耐光抑制、增加热耗散中起着十分重要的作用,也总结了叶黄素循环的功能。最后,讨论和展望了超高产水稻的高光效育种前景。     

油菜高光效育种研究进展

油菜是最主要的油料作物, 油菜产量的稳步提高对于确保食用油安全具有重要意义。近 30年来, 中国油菜育种在品质大幅度改良的同时产量却处于徘徊状态。高光效育种能从形态上改变油菜叶、分枝乃至荚果的空间分布状态, 增加光能截获量和利用率; 从生理上提高净光合速率, 降低呼气消耗, 从根本上突破油菜产量瓶颈。本研究从叶型、 植株高度、 分枝特性和角型 4个型态高光效性状, 干物质、 光合面积、 净光合速率、 叶绿素含量和根系性状 5个高光效生理性状上综述了目前中国油菜高光效育种的研究进展。认为中国目前油菜高光效育种存在一下 5个问题： ①对个体性状的研究较多, 群体性状研究较少; ②单一光合因子研究较多, 缺乏整体研究; ③静态研究较多, 动态研究较少; ④生理高光效研究仍处于探索阶段; ⑤油菜根系问题研究很少。并展望了油菜高光效育种的前景, 认为油菜高光效育种应该继承现有育种的成功技术与高油育种、 机械化、 生态育种、 杂种优势相结合。     

玉米穗位叶叶绿素含量的QTL定位分析

叶绿素含量是决定作物光合效率的重要因素,也是作物高光效育种的重要目标性状之一。本研究利用玉米自交系W22与玉米野生祖先种大刍草杂交衍生得到的包含866个家系的渗入系群体,结合均匀覆盖玉米全基因组的19 838个SNP分子标记,采用R/qtl的多QTL模型对玉米开花期穗位叶的叶绿素含量进行高精度的QTL定位分析。结果共检测到10个控制穗位叶叶绿素含量的QTL,分别位于第1、3、4、5、6、7、8和9染色体,单个QTL表型贡献率的变幅为2.02%～4.04%,加性效应的变幅为1.61～3.03,表明玉米穗位叶叶绿素含量属于典型的数量性状,由微效多基因控制。本研究可以为进一步解析玉米穗位叶叶绿素含量的遗传基础、图位克隆相关关键基因及分子标记辅助选择育种改良玉米植株叶绿素含量提供了重要的参考价值。     

油菜光合生理研究及高光效育种探析

为了推动油菜高光效育种工作的进展,实现以“高光效 杂优利用”途径来突破油菜30多年来产量水平长期徘徊不前的的局面,总结了大豆、小麦、水稻等作物光合生理和高光效育种工作进展,结合本研究团队10多年对油菜进行光合生理和高光效育种研究的工作基础,以作物光合性状的遗传规律、影响光合效率的相关生理指标、提高光合效率的方法途径为切入点,提出了开展油菜光合生理研究应开展的相关基础研究、高光效种质筛选的方法途径和高光效育种的思路和方法。     

不同穗型水稻剑叶光合特性及叶绿素荧光参数的研究

环境对光合作用影响可以通过叶绿素荧光的变化反应出来,农艺措施中以种植密度和施N量的变化对光合作用的影响尤为明显。本研究以不同穗型水稻品种（穗重型品种‘龙粳27’和穗数型品种‘龙粳25’）为材料,设4个密度处理和4个施肥时期处理,研究密度和氮肥运筹对不同穗型水稻光合指标及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,穗重型水稻‘龙粳27’的叶绿素含量、光合速率、光合功能期均显著高于穗数型品种‘龙粳25’。适当稀植和氮肥后移对水稻剑叶的光合特性有明显的促进作用,穗重型品种‘龙粳27’在D2 (29.7 cm×13.2 cm)密度处理下,穗数型品种‘龙粳25’在D3 (33 cm×9.9 cm)密度处理下,N肥后移会显著提高二者产量。     

外源甜菜碱对盐胁迫下水稻幼苗光合功能的改善

以水稻为试材,研究了盐胁迫下外源甜菜碱对水稻幼苗光合作用及抗盐生理生化特性的影响。结果表明:一定浓度范围内的甜菜碱可明显增强水稻对盐胁迫的抗性。外源甜菜碱能使叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Fo,Fv/Fm增高,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获和转换,明显促进植物生长,降低盐胁迫对植物的抑制作用;外源甜菜碱能增加过氧化物酶活性,延缓叶片叶绿素含量减少的趋势。     

两系杂交稻PA64S/E32生育后期的光抑制和光合产物分配

以两系杂交稻PA64S/E32和汕优63为材料，在自然条件下测定叶绿素荧光参数和同化产物分配等关键指标。在中午（高光高温）和叶衰老过程中，PA64S/E32的叶绿素、蛋白质含量、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）、量子产量（φPSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）的降低较少；非光化学猝灭系数（qN）增加较少。表明在自然条件下，两系杂交稻PA64S/E32吸收的光能能较多的转化为化学能，通过热耗散的能量较少，表现耐光抑制。通过用同位素14C对光合同化产物运转分配进行研究，发现两系杂交稻PA64S/E32光合同化产物向穗部的运转速率和分配比率均较高，表明其具有较好的源库协调性。上述有关光合和同化产物的分配特点可能是两系超级稻高产的生理基础。     

盐胁迫下水稻叶绿素荧光特性与离子积累的相关性分析

以4个北方常规粳稻品种为材料,于孕穗期施加80 mmol/L的NaCl胁迫测定了水稻叶片叶绿素荧光参数及体内离子含量的变化,以揭示盐胁迫下水稻离子积累与叶绿素荧光特性的相关性。结果表明盐胁迫下水稻叶片最大荧光(Fm)、最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ的实际光合效率(PhiPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)和光化学猝灭(qP)均呈下降趋势最小初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(qN)呈升高趋势。盐胁迫导致水稻体内Na⁺、Cl^-积累显著增加,K+积累显著下降,SO₄^2-、PO₄^3-和NO3-含量较对照差异不显著。盐胁迫下水稻叶绿素荧光参数与Na⁺、Cl^-和SO₄^2-含量呈显著负相关,与K+和PO₄^3-含量呈显著正相关,与NO3-含量相关性不显著。以上结果表明水稻体内有害离子在盐胁迫下会过量积累这是导致水稻叶片光合结构破坏和光合作用效率下降的重要原因。     

遮光对杂交水稻组合生育后期光合特性和产量的影响

对6个光敏感性不同的杂交稻组合在遮光处理条件下的光合特性及其对逆境的适应机理进行了研究。结果表明,在田间通过抽穗期遮光处理(80%遮光率) 15 d,及恢复自然光照15 d后,水稻的产量显著降低;水稻剑叶叶绿素含量增加,恢复生长15 d后,并未恢复到正常水平;弱光降低功能叶片的净光合速率,减少光合产物向籽粒的运输,增加MDA含量和叶面积指数,而SOD活性变化不一。杂交水稻适应弱光环境的能力是由自身因素决定的,组合之间存在很大差异。弱光胁迫下剑叶能保持较高的净光合速率、量子效率、叶绿素含量以及较低的MDA含量、SOD活性,是耐弱光水稻品种的生理基础。     

磷营养对水稻不同耐冷品种光合特性的影响

以不同磷水平的营养液培养水稻幼苗，比较研究了低温处理后耐冷性不同品种光合特性的变化。低温下2个品种的水稻叶片的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp均降低，冷敏感品种比耐冷品种的降低幅度更大。与缺磷和正常磷水平培养的材料相比，高磷培养的材料在低温下具有较高的叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp；缺磷培养的材料在低温下叶绿素含量、光合速率、F_v/F_m和qp下降加剧，耐冷品种的NPQ升高，但冷敏感品种的NPQ变化不大。磷营养水平对冷敏感品种光合作用的影响比对耐冷品种更明显，通过体外施磷，可以提高水稻的耐冷性。     

Chlorophyll Dynamics in Rice (Oryza sativa) Before and After Flowering Based on SPAD (Chlorophyll) Meter Monitoring and its Relation with Grain Yield

The rice plant at any point in time is composed of leaves of physiologically different ages, so it follows that the leaves differ in their contributions to the growth of the whole plant and its grain yield. As the leaf chlorophyll content (Soil Plant Analytical Division value) is the best indicator of photosynthetic activity in rice, the chlorophyll content of rice before and after flowering was determined in a weed management field experiment on direct wet seeded rice. The results indicated that the leaf chlorophyll content at 79 days after sowing correlated well with the grain yield of rice. Multiple regression models also indicated the dependence of rice yield on leaf chlorophyll content before and after flowering.     

低温强光对超级杂交稻及其亲本苗期光合特性的影响

研究低温强光对两优培九和母本培矮64S（PA64S）以及父本中籼9311苗期叶绿素荧光参数和光合特性的影响。结果显示低温强光处理后，与父母本相比，两优培九的光合速率、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）和光化学猝灭系数（qP）降低和光化学猝灭系数（qN）增加较少，说明在低温强光下，超级杂交稻两优培九吸收的光能能较多的转化为化学能。试验结果表明在苗期杂交稻两优培九在低温强光下具有超亲偏母本的现象。     

铁、镉及其互作对水稻光合原初反应的影响

铁（Fe）在植物光合作用中发挥着重要作用,而镉（Cd）则对光合作用产生多方面的干扰。叶绿素荧光能够反映光合系统活性及电子传递效率。研究Fe、Cd及其交互作用对光合速率及叶绿素荧光参数的影响,揭示水稻光合原初反应对Fe、Cd处理的响应及其机制。采用土培盆栽方式,研究0（Fe0）、1.0（Fe1）和2.0g/kg（Fe2）3个Fe浓度以及0（Cd0）和2.0mg/kg（Cd2）2个Cd浓度处理下水稻光合作用参数、叶绿素荧光参数和即时荧光动力学曲线（OJIP）的变化规律。结果表明,水稻生长前期Fe1处理光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）及叶绿素荧光强度提高,而Fe2和Cd2处理均降低。水稻生长后期Fe1和Fe2处理均有利于维持较高的P_n、C_i、G_s及叶绿素荧光强度,但Cd对这些指标表现为抑制作用。水稻生长前期,Fe、Cd均提高最大光化学效率（F_v/F_m）,生长后期Fe0Cd2或Fe2Cd2处理F_v/F_m却显著降低。Fe1处理不仅对水稻光合作用具有明显促进作用,还能缓解Cd对光合作用的干扰,而Fe2处理显著抑制光合作用,降低水稻干物质累积。Cd2处理导致光合作用下降,同时扰乱Fe在光合作用中的生理功能。因此,稻田土壤中施用适量的铁肥有利于促进水稻光合作用,降低Cd毒害。