水稻根系活力测定方法及超级稻两优培九生育后期根系活力研究

以孕穗期的两优培九为材料,用伤流法测定根系活力,调查了影响根系伤流收集量的因素。结论如下：在两优培九孕穗期用脱脂棉收集伤流液,以2.0 g的脱脂棉填充量为宜;两优培九主茎和分蘖的伤流量差异显著（P＜0.05）;白天和夜晚的伤流量差异极显著（P＜0.01）;稻桩高低对伤流量影响不显著（P＞0.05）;连续两次测定的差异不显著（P＞0.05）。用上述最佳方法,对两优培九及其对照品种汕优63抽穗后的根系活力（根系伤流强度）进行了调查,结果如下：两优培九抽穗前的根系活力比汕优63相对较高,二者均在抽穗后1周左右出现峰值,随后呈下降趋势,但与汕优63相比,两优培九伤流强度下降幅度相对较大,且一直维持在较低水平。同时,对两个品种抽穗后剑叶叶绿素含量的测定结果表明,两优培九和汕优63的剑叶叶绿素含量抽穗后都迅速下降,但是相对于汕优63,两优培九剑叶叶绿素含量下降速度要慢,能维持相对较高的水平。因此,根系活力的下降可能是两优培九生育后期易早衰的原因。     

水稻生育后期剑叶氮代谢相关酶活性及动力学变化

以超级杂交稻"两优培九"为试验材料,"汕优63"和"9311"为对照,研究了水稻开花后剑叶叶片中有关氮代谢相关酶类[硝酸还原酶(NR)、谷氨酰氨合成酶(GS)、谷-丙转氨酶(GPT)、谷-草转氨酶(GOT)、谷氨酰氨脱氢酶(GDH)、蛋白水解酶(proteinase)]活性及部分酶动力学变化,同期测定了可溶性蛋白和游离氨基酸含量变化及穗部农艺性状,旨在了解超级杂交稻品种与其常规亲本及对照品种在生育后期与氮代谢相关酶活性及动力学变化的内在规律性,为杂交稻生育后期的氮代谢调控提供科学依据。结果表明,花后1周为3个品种剑叶叶片中有关氮代谢酶活性的高值持续期,接着进入速降期。不同品种间NR、GS、GPT和GDH活性及活性高值期具有显著性差异。花后1周"两优培九"具有较高的GS和GDH活性;花后7~14 d"汕优63"的NR和GS活性显著高于"9311"和"两优培九",灌浆后期其GS、GDH活性和活性高峰,也均高于和迟于其他2个品种;"9311"在开花和灌浆初期具有较高的转氨酶活性和催化活性,其氮代谢的启动早于其他2个品种。生育后期GDH和GOT的活性变化说明氧化脱氨可能是水稻体内的主要脱氨方式。生育后期NR和GS活性与其催化活性呈非线性关系,GPT在花后14 d催化活力表现最低,在灌浆后期3种酶仍具有较高的催化活力。叶片可溶性蛋白及ATPase变化说明,酶蛋白量是制约水稻生育后期有关氮代谢的酶活性和影响后期氮素代谢的重要因素之一,叶片的能量状态是影响生理活性发挥的重要限制因子。从主要酶活性变化、籽粒灌浆速率和穗部性状看,生育后期种间杂交种("汕优63")比亚种间杂交种("两优培九")具有较高的叶生理活性和较强的籽粒灌浆优势。     

田间杂交水稻单年单点5种不同逆境的批量筛选及聚类分析

以48个杂交水稻组合(sz744~sz791)为供试材料, 分别以三系杂交稻“汕优63”和两系杂交稻“两优培九”为对照材料, 在单年水稻生育后期, 在同一实验田中, 分别对其耐高光强、耐低光强、耐水分匮乏、耐高肥及抗早衰等特性进行筛选, 并在收获后考察其结实率。结果表明: 供试水稻材料对不同逆境的耐性表现不同, 结合叶绿素含量、植株干重、穗期田间晒田时叶片Fv/Fm、茎伤流、硝酸还原酶活性等逆境筛选指标以及后期结实率的联合筛选, 通过联合聚类分析, 可将供试水稻对上述5种逆境的耐性分为5类型, 其中结实率与高光强下叶绿素含量变化、叶片硝酸还原酶活性及孕穗期剑叶叶绿素含量的相关系数分别为0.426^**、0.295^*和0.566^**, 水稻当年的结实率也可作为水稻广适性筛选的参考指标     

水稻生育后期根系氮代谢生理活性变化的研究

以"两优培九"及其父本"9311"和"汕优63"为材料,测定不同水稻品种花后根系氮代谢相关酶[谷氨酰胺合成酶(GS)、谷-丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)]及蛋白水解酶活性、蛋白质和游离氨基酸含量、根系伤流液量以及伤流液游离氨基酸及糖含量.结果表明,"9311"的GPT和GDH活性高峰出现在开花前,GS和GOT峰值分别出现在花后第1、2周;"两优培九"除GS高峰在开花前,其余3种酶活性高峰均出现在花后1周;"汕优63"的4种酶活性高峰均出现在花后第2周."9311"和"两优培九"根系可溶性蛋白、游离氨基酸含量高峰出现在花后1周左右,"汕优63"的两峰值滞后于前两品种,分别推至花后第2周和第3周,这与3品种根系酶活性的变化趋势基本一致."两优培九"根系伤流液量的最大值出现在花后两周,早于"9311"和"汕优63"1周.伤流液的高峰和根系中游离氨基酸峰值相差1周,且滞后时间在品种间有所差别,"两优培九"相差1周,"9311"相差两周,而"汕优63"二者基本一致.3品种伤流液中"汕优63"糖含量显著高于其他两品种(P<0.01),而"9311"的氨基酸含量显著高于其他两品种(P<0.05).本试验结果表明,"两优培九"根系的氮代谢高峰早于其他两个品种,而峰值低于其他两品种,说明生育后期"两优培九"根系生理活性衰退早于其他两个品种;品种间根系的代谢高峰具有明显的强度和时间性差异;根系组织代谢高峰和伤流液峰值具有时间差,其差值因品种而异.     

水稻黄叶突变体的剑叶衰老与保护酶活性关系的研究

以野生型龙特甫B为对照,研究了其黄叶突变体黄玉B剑叶衰老与抗氧化酶活性的关系。结果表明,在花后5~25d,黄玉B剑叶的叶绿素、蛋白质含量的降低以及丙二醛(MDA)的增加幅度明显比龙特甫B慢,其酶促防御系统的保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性变化小,相对稳定,清除衰老过程中产生的活性氧自由基的能力强。本文还对水稻衰老生理指标判断的方法进行了探讨。     

灌浆结实期高温对水稻剑叶生理特性和稻米品质的影响

以水稻耐热品系996和热敏感品系4628为材料,在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理（9：00-17：00,37℃,17：00-翌日9：00,30℃）和适温处理（CK,9：00-17：00,30℃,17：00-翌日9：00,25℃）22d,研究高温胁迫对水稻剑叶光合特性、膜透性、抗氧化酶活性及稻米品质的影响,并进行对比分析.结果表明：（1）灌浆结实期高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量、叶绿素a/b和净光合速率均降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性表现出胁迫初期升高,高温处理5d后,随胁迫时间延长呈降低趋势,热敏感品系4628剑叶中叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性下降幅度大于耐热品系996;（2）高温下剑叶丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率增加,热敏感品系4628增加幅度大于耐热品系996;（3）高温胁迫下垩白粒率和垩白度显著增加,精米率和整精米率显著降低,直链淀粉含量降低,蛋白质含量增加.灌浆结实期高温胁迫下,水稻功能叶抗氧化酶活性降低,膜透性增加,光合能力及光合产物的运输与卸载能力下降,可能是稻米品质降低的重要原因.     

低钾对水稻不同叶位叶片光合特性及抗氧化系统的影响

研究了低钾条件下钾敏感型水稻品种"二九丰"不同叶位叶片的气体交换、荧光参数、色素和活性氧及抗氧化酶活性的变化。结果表明,随着叶位降低,对照和低钾处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著下降,而胞间CO2浓度(Ci)、激发压(1-qP)、非光化学猝灭(qN)、超氧化物自由基(O2.-)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量却急剧升高。与对照相比,低钾胁迫加速了各叶位Pn的下降和Ci的上升,而Gs并无降低,说明Pn的降低主要是由非气孔引起的。低钾胁迫还明显降低Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、Chl和SP含量、Chl/Car比率、及SOD和POD活性,促进了(1-qP)、O2.-产生速率、H2O2和MDA含量的升高。这些结果均说明低钾胁迫引起了PSⅡ光化学效率降低和能量耗散的不平衡,从而导致了叶片的早衰。相关性分析表明,PSⅡ的激发压的升高与Pn、Chl和SP的含量及SOD和POD活性呈极显著负相关,与O2.-产生速率、H2O2和MDA含量呈极显著的正相关。据此推测,激发压的升高可能介导了水稻在低钾条件下叶片早衰的起始过程。     

籼稻2个杂种F1种子活力和劣变处理后生化性状的比较

为明确杂交稻种子在储藏过程中品种间抗老化能力的差异,采用人工老化方法研究了杂交籼稻“汕优63”F1;和“特优559”F1种子活力,比较了2品种劣变后9个生化性状的变化。结果表明：种子活力,SOD、POD、CAT、脱氢酶活性,可溶性蛋白含量随种子老化而降低,种子浸出液电导率、可溶性糖和MDA含量随种子老化增加。劣变后“特优559”的SOD、POD、CAT、脱氢酶活性降低程度及可溶性糖和MDA含量增加程度比“汕优63”低,说明“特优559”抗老化能力比“汕优63”强。SOD、POD、CAT、脱氢酶活性和可溶性蛋白含量与种子活力极显著正相关,电导率、可溶性糖、MDA含量与种子活力极显著负相关。     

氮素水平对杂交粳稻滇杂35叶片衰老的影响

本文以杂交粳稻滇杂35为试验材料,研究氮素水平对水稻叶片衰老的影响。结果表明,随氮素施用量的增加,滇杂35的叶绿素含量、叶面积、光合速率、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性显著提高,丙二醛(MDA)的含量显著下降,因而降低叶片的衰老进程,促进了植株对氮素的吸收和利用;施用氮素也增加了滇杂35的株高、有效穗数、穗长、千粒重、结实率。本试验以1.6 g氮素施用量为最佳,其光合速率、千粒重、结实率较高,叶片衰老速度是最慢的。     

不同供镁水平对水稻叶片叶绿素荧光特性和能量耗散的影响

以高产杂交稻汕优63为材料,研究了不同供镁(Mg)水平对水稻叶片叶绿素荧光特性和抗氧化酶类活性的影响。结果表明,缺Mg使水稻叶片叶绿素含量降低,光合电子传递速率下降、CO2同化受抑制而导致Fv／Fm、PSⅡ等下降、净光合速率降低,加重了叶片受到光抑制的程度。尽管缺Mg叶片所捕获和传递到PSⅡ反应中心的光能减少,但是在强光下仍然积累了大量过剩激发能。在13:00时,对照叶片的qP下降,qN升高,过剩的激发能通过非光化学猝灭途径耗散掉以避免光合机构受到伤害,而缺Mg叶片qP下降的同时qN也显著下降,这可能是由于缺Mg使叶黄素循环受阻而阻碍了过剩激发能的耗散。缺Mg叶片中没有能够通过能量耗散系统及时耗散掉的过剩激发能导致了活性氧自由基的生成比例增加,诱导了抗氧化酶类活性不同程度的增加。大量活性氧自由基不能被抗氧化酶类及时清除掉,积累到一定程度引起了膜脂过氧化加剧而使叶绿体结构受到损伤,最终使得叶片失绿坏死。     

限水灌溉和不同施肥方式对冬小麦旗叶某些光合功能的影响

用荧光诱导动力学技术研究了限水灌溉和不同施肥方式对冬小麦不同品种旗叶某些光合功能的影响。结果表明 ,在总施肥量相同的情况下 ,与春后不浇水和所有肥料作底肥的处理相比 ,春后浇两水 (拔节和灌浆水 )和一部分尿素 (150kg/hm2)用作拔节肥有利于 76选系 ,尤其是4041提高旗叶的PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率和总的光化学量子产量 ,光化学猝灭系数 (qN) ,表观光合电子传递速率 (ETR)而降低非辐射能量耗散。但是 ,春后浇两水和部分尿素作拔节肥并不改善抗旱品种山农45的光合功能。文中讨论了减少冬小麦春后的灌溉次数和全部肥料作为底肥施用的可能性。     

氮素对玉米灌浆期叶片光合性能的影响

以玉米自交系齐319(Q319)为材料,采用单株盆栽种植方式,借助叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和820 nm光吸收曲线,研究了氮素对玉米灌浆期叶片光合性能的影响。2年研究结果表明,在本试验条件下,氮素对Q319灌浆期叶片叶绿素含量无明显提高作用,但其净光合速率(Pn)和单株干物质积累量、子粒产量显著增加。JIP-test分析表明,氮素显著提高了叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心电子供体侧和受体侧性能;显著提高了Q319 PSⅡ反应中心电子受体侧之后的电子传递链性能,增强了电子由PSⅡ向PSⅠ的分配,从而显著地提高了PSⅡ与PSⅠ之间的协调性。可以认为,施氮后灌浆期叶片叶绿素含量的变化不是Pn提高的主要原因,而两个光系统性能的改善及二者间协调性的提高增强了光合电子传递链的性能是灌浆期Pn升高与成熟期产量增加的主要原因。     

外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制

  【Objectives】  The phosphorus (P) deficiency is one of the main factors limiting photosynthetic carbon fixation and high-quality yield in peanut production. Calcium can enhance peanut growth and yield in low to medium yielding farmlands. Therefore, we explored the effects of exogenous calcium on alleviating P deficiency-induced photosynthetic inhibition in peanuts.  【Methods】  Peanut cultivar ‘Liaoning Baisha’ was used in a pot experiment conducted in an artificial climate chamber. The P deficiency treatment was imposed by adjusting the P concentration in Hoagland nutrition solution to 0.5 mmol/L (–P) from the normal level of 1 P mmol/L. The treatments were normal P + spraying ddH₂O (CK), –P + spraying ddH₂O, –P + spraying CaCl₂, and –P + spraying trifluoperazine (TFP, a calmodulin inhibitor). We measured the photosynthetic functions, plant growth and thylakoid membrane integrity at 9 and 10 days after treatment imposition in peanuts.   【Results】  Compared with CK, P deficiency reduced the dry matter weight, total leaf area, relative chlorophyll concentration and limited the growth and development of peanuts. The P deficiency reduced the net photosynthetic rate, transpiration rate, and stomatal conductance of peanut leaves. It also reduced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ of peanuts by 18% and 5.4%, respectively. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the dry matter weight and total leaf area of peanuts under P deficiency by 26.7% and 31.9%, respectively. Exogenous Ca2+ alleviated P deficiency inhibition based on photosynthetic level and enhanced the net photosynthetic rate and the stomatal conductance of peanut leaves under P deficiency. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ, alleviating the photoinhibition in peanut leaves under P deficiency. Exogenous Ca2+ enhanced the size of the PQ pool, the rate of cyclic electron flow, and the activity of ATP synthase. However, it reduced the ?pH of thylakoid in peanut leaves under P deficiency. TFP increased the thylakoid membrane damage, reduced cyclic electron flow rate, and ATP synthase activity in P deficiency stressed peanuts compared with –P treatment.  【Conclusions】  P deficiency limited the growth and development of peanuts, reduced the activity of ATP synthase of thylakoid, Y(Ⅰ), Y(Ⅱ), and caused peanut photoinhibition. Exogenous Ca2+ alleviated inhibition of the dry matter weight, total leaf area, and relative chlorophyll concentration of peanuts. Exogenous Ca2+ ralleviated the Y(Ⅰ) and Y(Ⅱ) inhibition. The peanut CaM (Ca2+-modulin) acceptor for exogenous calcium (Ca2+) played an important role in the nutritional signalling of Ca2+, alleviating photosynthetic inhibition under P deficiency.     

旺长期烤烟叶片的叶绿素荧光特性与激发能分配

以烤烟品种龙江911为试验材料,研究了烤烟植株上、中、下3个部位叶片实际光化学效率(ΦPSⅡ)和PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)的日变化,以及激发能的分配特性。结果表明,烤烟叶片Fv/Fm和实际光化学效率(ΦPSⅡ)中午降低,PSⅡ功能下调,有明显的光抑制。在光合有效辐射(PPFD)逐渐增强过程中,Fv/Fm和ΦPSⅡ降低,非光化学猝灭(NPQ)增加,激发能由PSⅠ向PSⅡ分配的比例增加,说明引起烤烟光抑制的原因除了NPQ之外,分配给PSⅡ能量增加是光抑制非常重要的因素。PPFD逐渐减小时,光抑制逐渐减缓,光化学效率恢复,激发能分配不平衡性系数(β/α-1)下降,PSⅡ能量负荷减轻,失活的PSⅡ恢复活性。     

施氮量对超高产小麦开花期旗叶光合功能的影响

在田间条件下,采用开放式气路测定了小麦旗叶的光合功能的相关指标,研究了施氮量对超高产小麦旗叶开花期荧光动力学参数的影响。结果表明,氮素对超高产小麦开花期的荧光动力学参数和光合特性有较大的调节作用。随着光照时间的延长,小麦旗叶的荧光参数ΦPSII（作用光存在时PSII实际的光化学量子效率）、qP（光化学猝灭系数）、F’v/F’m（开放的PSII反应中心的激发能捕获效率）、NPQ（非光化学猝灭系数）、ETR（电子传递速率）逐渐上升并在20 min左右趋于稳定,与光合同步;但在高氮条件下ΦPSII和qP反而较低氮处理的降低。表明在合理的施氮范围内,施氮能通过提高F’v/F’m、NPQ、ETR来增强光合机构对环境的适应能力,进而保护光合器官。在本试验条件下,超高产麦田的适宜施氮量为N 300 kg/hm2。     

氮肥水平对玉米灌浆期穗位叶光合功能的影响

本文在棕壤长期定位实验的基础上,测定了不同水平氮肥处理下灌浆期玉米（郑单958）穗位叶气体交换和叶绿素荧光等光合参数以及SPAD值。结果表明, 施用氮肥可以引起荧光诱导曲线（OJIP曲线）显著变化,其中K、 J 和 I 点的荧光强度值明显降低;施用氮肥显著提高捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游的其他电子受体的概率（o）和以吸收光能为基础的性能指数（PIABS）,显著降低K点的可变荧光Fk占振幅Fo-Fj 的比例（Wk）和J点的可变荧光Fj占振幅Fo-Fp 的比例（Vj）,说明PSⅡ反应中心电子传递链综合性能以及供体侧和受体侧的电子传递能力均明显提高,并且可以看出受体侧性能的改善大于供体侧;随着施氮量的增加,PSⅠ的最大氧化还原活性I/Io呈先升后降的趋势变化,说明适量施氮可以增强P700的最大氧化还原能力,并可以显著提高叶片PSⅠ与PSⅡ两个光系统之间的协调性Ф（PSⅠ/PSⅡ）。     

钛对小麦旗叶光合功能及穗部性状的影响

研究了钛对小麦旗叶某些光合功能和穗部性状的影响。结果表明,钛能提高小麦旗叶的叶绿素和类胡萝卜素含量、PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率以及潜在光合作用量子转化效率;加速小麦的灌浆进程,促进穗粒数和千粒重的增加,有利于提高小麦产量。由于钛能改善植物的光合功能和作物产量的构成因素,因此,钛制剂在农业生产上将有良好的应用前景。     

空间环境对小麦叶绿素荧光及光合特性的影响

以小麦品种西农1043、陕253为材料,经空间诱变处理后将种子在地面种植,测定小麦功能叶片的叶绿素荧光参数和光合特性的变化。研究表明:空间诱变处理后,2个供试材料的PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学猝灭系数(qP)均比对照低,同时处理的净光合速率也低于对照,非光化学猝灭(qN)较对照有所升高。表明小麦种子经过空间诱变处理后,光合系统的发育受到一定程度的影响,光合电子传递、光合原初反映过程受到抑制,光合作用能力下降,植株形态受到影响,千粒重有所下降。     

超级杂交稻光合同化物的运转分配特性

采用盆栽法和14C-同位素示踪技术,以杂交稻组合汕优46为对照,研究了超级杂交稻组合"两优293"、"准两优527"的光合能力和光合同化物运转分配特性。结果表明,在不同生育期,两个超级杂交稻组合与对照组合汕优46相比,其单株同化14CO2的总量均显著高于对照,达到对照的1.49~1.96倍;14C-光合同化物最终分配至穗中的比例也较对照高,且其14C-光合同化物运输至穗中的速率也比对照快。表明超级杂交稻组合"两优293"、"准两优527"具有较强的光合同化物生产和运输能力。