木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

木薯品种华南12号（SC12）同源四倍体诱导及鉴定

多倍化可伴随产生一些优良的农艺性状,如抗逆性增强、器官体积变大、生物量增加等,多倍体育种为木薯新品种培育提供了一个重要途径。本研究以木薯品种SC12离体单芽茎段为诱导材料,比较不同浓度秋水仙素对外植体诱导率的影响,并对木薯二倍体与同源四倍体不同株系进行形态学、解剖学和农艺特性比较。结果表明,以0.03 g/L浓度的秋水仙素诱导SC12同源四倍体效率最高,为7.78%;通过流式细胞仪和根尖染色体数目观察对筛选的20个植株进行倍性鉴定,获得了11个同源四倍体和5个嵌合体植株,同源四倍体为检测株系的55%,变异植株为检测株系的80%;二倍体和同源四倍体植株表现出显著的形态和生理差异,在形态上表现为四倍体植株变矮、茎杆变粗、叶尖盾化,叶片由披针形向拱形过渡,同源四倍体裂叶长/裂叶宽显著降低、叶绿素含量显著增加;通过解剖学发现四倍体叶片保卫细胞的长、宽、叶绿体数目均显著增加,分别比二倍体增加2.33%、28.99%、117.79%;气孔数显著降低,比二倍体减少40.06%;四倍体变异株保卫细胞呈椭圆形,二倍体保卫细胞趋近于圆柱形;四倍体叶片厚度和栅栏组织厚度均显著高于二倍体,比对照分别增加24....     

木薯二倍体及其同源四倍体开花结实特性的比较

以木薯品种‘新选048’和‘华南205’的二倍体及其同源四倍体为材料,采用定株观察的方法,比较二倍体及其同源四倍体开花结实特性的差异,探究染色体加倍后对木薯开花结实特性的影响,为开展木薯多倍体材料创制及鉴定提供科学参考。结果表明：2个木薯品种四倍体的开花结实物候期都要迟于二倍体,且四倍体的雌花、雄花、花药、果实、种子的形态大小均大于二倍体;2个木薯品种不同倍性间花药分布情况存在差异,‘新选048’的四倍体会出现两性花且其雌花花被颜色与二倍体存在明显差异;2个木薯品种不同倍性间开花及坐果数量也存在不同程度的差异,其中‘新选048’四倍体的单序总花量和雌、雄花总量显著大于二倍体的,但2个品种在不同倍性间开花及坐果数量的差异中呈现不同的规律。因此,木薯染色体加倍,可延迟开花结实的时间,增加生殖器官的大小,改变花形态特征和雌雄花的数量及花总量,但这种改变具有品种依赖性。     

不同木薯品种留叶数处理的叶绿素荧光和产量差异

以紧凑型品种SC205、GR4和伞型品种SC12、SC15为试验材料,设计9、36、63、90片留叶数和不摘叶等5个处理,研究不同品种和不同留叶数处理的叶绿素荧光和鲜薯产量差异,以期明确不同生育时期和留叶数的功能叶叶绿素荧光差异以及叶片数对产量的影响。结果表明：随着留叶数的增加,鲜薯产量增加,薯数、茎叶鲜重和收获指数呈先增后降的趋势。9、36、63、90片留叶数和不摘叶处理的平均单株产量分别为0.94、2.22、2.65、2.91、3.35 kg。紧凑型品种的最大荧光产量(F_m)和最大量子产量(F_v/F_m)大于伞型品种,紧凑型F_m、F_v/F_m分别为0.885、0.739,伞型分别为0.838、0.707。最小荧光产量(F₀)小于伞型品种,2种株型品种分别为0.219、0.231。随着摘叶时期的递进,F₀、F_m、F_v/F_m、ETR和Y(Ⅱ)下降。随着...     

不同油菜品种角果光合特性及叶绿素荧光参数的差异

通过气体交换和荧光猝灭动力学等技术研究了4个不同熟期冬油菜品种的角果光合特性和叶绿素a荧光参数。结果表明：不同油菜品种角果皮叶绿素含量存在明显差异,早熟品种角果发育前期叶绿素含量随生育进程上升较快,但后期下降也快;叶绿素含量与籽粒产量、含油量之间无显著相关。油菜产量、含油量和角果发育期间的光能利用率存在一定相关性,其中华协102和同富油3号光能利用率较高,产量与含油量也较高。不同品种角果皮叶绿素a荧光参数—光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR )、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭（NPQ)存在较大差异,华协102和同富油3号的角果皮天线色素对光能吸收及电子传递链效率优于其它品种,在光能转化利用中占有优势,其ETR、EQY、qP值较高,NPQ较低。可见,晚熟和杂交品种的产量高于早熟和常规品种与其后期角果皮光能利用率和电子传递链效率较高等生理因素有关。     

不同冬小麦品种(系)叶绿素荧光差异分析

为了了解不同冬小麦品种光合作用微观机理差异,为华北地区高光效冬小麦品种筛选提供理论依据,对7个冬小麦品种(系)的旗叶叶绿素a荧光参数和叶绿素含量差异用LI-6400便携式光合测定系统和分光光度计法分别进行了测定分析。结果表明,不同品种间叶绿素a荧光参数(Fo、Fm、Fv／Fm、Fs、qP、qN、ψPs。等)存在较大差异,导致叶片及作物群体光能利用率、光合作用速率、产量产生差异。试验结果进一步显示：(1)科农9204、高优503和石4185的光能利用率较高,而科农9204的产量最高,收获指数较大;(2)小麦产量和灌浆期旗叶的光能利用率有一定关系;(3)旗叶叶绿素含量在品种(系)间有一定差异,但其与产量之间没有相关关系。     

不同品种油茶叶绿素荧光参数的比较研究

采用叶绿素荧光技术测定了不同品种油茶的叶绿素荧光参数。结果表明：在供试的3个品种中,博白大果油茶的PS II最大光化学效率、通过PS II 的电子传递速率ETR、最小饱和光强最大,而义安1号相对最小。由此可推测,在这3个品种中博白大果油茶生长较快,具有较高潜在生物产量的生理基础。不同品种油茶光响应曲线以及对光强度响应的初始斜率进一步证实了以上论点。     

低温与光照对茶树叶片叶绿素荧光参数的影响

为了揭示低温与光照对茶树叶片发生光抑制的影响,本文采用人工控制温度及光照的方法,以茶苗适宜生长温度(25℃)为对照,研究了茶苗在低温(0、5、10、15℃)、光照(3、4、6、10、15.5klx)条件下叶绿素荧光参数的变化,结果表明:在25℃和光照3～15.5klx条件下,茶苗叶片的叶绿素荧光参数值均保持稳定水平,无...     

土壤水分胁迫对槟榔幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响

以海南长蒂种槟榔幼苗为供试材料,通过控制土壤相对含水量,设置5个土壤水分胁迫水平的单因子盆栽试验,研究土壤水分胁迫程度对槟榔幼苗叶绿素荧光动力学特性的影响。结果表明,长期、持续处于土壤水分胁迫会抑制槟榔幼苗的PSⅡ原初光能转化效率,光合电子传递能力、PSⅡ的光化学活性,PSⅡ潜在活性和PSⅡ潜在光合作用活力。土壤相对含水量≤30％,槟榔幼苗不能持续进行有效的热耗散,但具有较高的热耗散能力。其PSⅡ反应中心会出现不易逆转的破坏。其伤害部位可能位于PSⅡ氧化传递链或PSⅡ反应中心或PSⅡ原初电子受体。     

水稻苗期盐胁迫下叶绿素荧光参数的QTL分析

 应用247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其相应的含250个分子标记的高密度分子遗传图谱,通过复合区间作图法,对苗期水培和盐胁迫条件下水稻叶片叶绿素荧光参数进行了数量性状座位（QTL）分析。检测到控制水稻叶片叶绿素荧光参数（Fo、Fm和ΦPSⅡ）的7个主效应QTL,分布在水稻的第1、4、5和11染色体上,贡献率为598%～10.74%。其中,控制水培条件下Fm的QTL与控制盐胁迫下Fo的QTL均位于第5染色体的CDO82-RG413标记区间,说明此区间的QTL具有多效性,可同时影响Fm、Fo两个叶绿素荧光参数。     

水分胁迫对玉米苗期叶绿素荧光参数的影响

以玉米品种京科25和吉单261为试验材料,研究苗期叶片叶绿素荧光参数。结果表明,水分胁迫对叶绿素荧光参数的影响非常显著,玉米叶片的基础荧光增大,而可变荧光、PSⅡ光化学效率及PsⅡ潜在活性显著降低;在水分胁迫条件下,吉单261 PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)及电子传递速率(ETR)的下降较少,非光化学淬灭系数(qN)增加较少。表明吉单261在水分胁迫条件下,光合机构受破坏较轻,其吸收的光能可以较多的用于光化学转化,通过热耗散的能量较少。     

低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响

为了研究白及对低温胁迫的生理响应,以一年生白及为试材,分别进行22、18、14、10℃4个低温处理,之后再置于26℃进行恢复培养,分别于处理0、7、14、21、28 d和恢复培养的3、7 d测定叶片光合速率和叶绿素荧光动力学参数。结果表明,14和10℃处理下,白及叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)呈现先下降后上升的趋势,在14 d时Ci最低;叶绿素荧光参数F_o上升,F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR大幅度下降,植株不能恢复生长。说明10℃和14℃对白及叶片PSⅡ光合系统造成严重损害,导致植株不能正常生长。18和22℃处理下,Pn、Gs、Tr和Ci均缓慢下降,说明气孔因素是导致Pn下降的主要因素,其中18℃处理条件下F_o小幅度上升,而F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR有小幅度下降,说明PSⅡ光合系统受到轻微损伤,22℃处理7 d时,Y(Ⅱ)、qP和ETR有轻微下降,F_o轻微上升,之后无显著变化,而F_v/F_m一直处于正常范围之内,说明7 d后白及可以适应22℃的温度环境,且Fo、Y(Ⅱ)、qP和ETR的变化均在正常范围之内,未对白及的光合系统造成伤害。研究结果表明,10、14℃严重抑制了白及的生长和光合作用;18℃处理下,白及的生长形态未受到影响,但光合作用受到轻度抑制;22℃对白及的生长和光合作用不造成影响。     

氮素对小麦不同叶位叶片叶绿素荧光参数的调控效应

为了解氮素对小麦不同叶位叶片光合能量利用的影响,测定和分析了旱地和水地小麦品种在3个氮素水平下不同叶位叶片的叶绿素荧光参数.结果表明,随氮素水平的提高,小麦幼苗叶片最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和非光化学猝灭系数(qN)都呈上升趋势,而光化学猝灭系数(qP)则呈下降趋势;但旱地品种叶片荧光参数对氮素更敏感,旱地品种小麦幼苗叶片的Fm、Fv、 Fv/Fm、Fv/Fo和qN均高于水地品种,qP低于水地品种.旱地和水地品种在不同氮素处理下各叶位叶绿素荧光参数表现不同,光合能量利用随叶位的降低逐渐升高.     

玉米叶片水分利用效率与叶绿素a荧光参数的关系

利用Handy PEA植物效率仪测定叶绿素a荧光参数,研究玉米自交系叶片水分利用效率(WUE)与叶绿素a荧光参数的关系。结果表明,玉米自交系叶片WUE与叶绿素a荧光参数呈极显著的正相关。其中,F_o与高水分利用效率(HWUE)玉米自交系WUE的相关系数大于低水分利用效率(LWUE)玉米自交系WUE的相关系数;最大荧光(Fm)、可变荧光(F_v)、PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)与水分利用效率不同的玉米自交系叶片WUE的相关系数恰好相反,这是造成不同玉米自交系WUE存在差异的生理原因之一,同时也说明叶绿素a荧光参数可以作为选育HWUE玉米自交系的重要指标。     

不同光强下义安油茶幼苗生长和叶绿素荧光特性分析

在不同光强处理下,对义安油茶幼苗光合色素含量、叶绿素荧光特性、比叶重、植株的生长特征和生物量分配等指标进行测定分析。结果表明：在光照强度为自然光50％和80％光照下油茶幼苗的植株高度、茎直径和叶面积最大,且与自然光强下的相应指标差异显著,根生物量比及根冠比随着光照强度的减弱显著减小,叶生物量比显著增加;随着光强的加强,义安油茶幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b,类胡萝卜素以及可溶性糖的含量呈下降趋势;随光强的增强叶绿素荧光参数Fo、Fm、ETR呈上升趋势,Fv/Fm和Fv/Fo呈下降趋势。经分析初步认为,自然光     

同源四倍体水稻胚乳发育:糊粉层细胞壁纤维素物质发育、胚乳淀粉积累及胼胝质“套”的形成

 利用荧光显微术观察，发现同源四倍体水稻与其二倍体原种的糊粉层细胞壁纤维素物质都存在一个“充实”的过程。授粉后5～6 d，糊粉层开始分化形成，此时其细胞壁上未观察到纤维素物质；授粉后6～8 d，糊粉层细胞壁上开始积累纤维素物质；授粉后8～9 d，糊粉层细胞壁积累了大量的纤维素物质。胚乳淀粉的积累存在一个变化的过程：初生胚乳核周围可见一些淀粉体，随着胚乳游离核的增多，游离核周围淀粉体的数量逐渐减少，胚乳细胞化后，胚乳细胞内开始大量形成淀粉体。利用苯胺蓝染色连续切片荧光观察，发现同源四倍体水稻及其二倍体原种胚乳发育过程中，在珠心表皮和内珠被之间存在一层胼胝质物质，围绕着胚囊并包裹住珠心呈“套”状。这个结构的形成变化过程为：授粉后30 min在珠孔端珠心表皮细胞与内珠被之间开始积累少量的胼胝质，之后胼胝质逐渐增多并向合点端扩展延伸；授粉后1～2 d包裹着整个胚囊外的珠心而仅在维管束处断开；授粉后9～13 d，胼胝质“套”消失。该结构可能与胚和胚乳在发育期间的水分和养分的调节等有密切关系。同源四倍体水稻还存在糊粉层细胞壁发育不同步、糊粉层细胞壁结构异常以及胼胝质“套”不消失等异常现象。这些现象有可能会影响同源四倍体水稻的结实率。     

同源四倍体及其原二倍体黑皮冬瓜光合光响应模型筛选

为了筛选出最适合黑皮冬瓜Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.的光合光响应模型,为其育种提供理论依据,以同源四倍体及其原二倍体黑皮冬瓜为试验材料,对8种经典的光合光响应模型适用性进行了比较分析。结果表明：二次多项式能够表现出光抑制情况,但在拟合过程中出现暗呼吸速率为正值、光补偿点为负值及无法解释当光强达到饱和后光合速率快速下降的问题;直角双曲线、非直角双曲线及指数函数Ⅰ、指数函数Ⅱ无法直接求取光饱和点、光补偿点,结合常用的光饱和点的计算方法得到的光饱和点与实测值均存在较大的偏差,且指数函数Ⅱ在计算光饱和点时表现出明显的人为性,也无法拟合光抑制情况,但4种模型拟合得到的光补偿点均与实测值相差不大;指数修正模型因系数β为负值,无法求取四倍体黑皮冬瓜材料的光饱和点和最大净光合速率,且拟合得到的四倍体黑皮冬瓜的光补偿点明显低于实测值;直角双曲线修正模型计算得到的暗呼吸速率及二倍体黑皮冬瓜的光饱和点明显低于实测值,但获得的四倍体及其二倍体的最大净光合速率与实测值最接近,说明其在拟合最大净光合速率上有优势;整体上分段函数计算得到的黑皮冬瓜的各光合参数与实测值最为接近,与实测值的平均相对误差最小,也能很好的拟合发生光抑制部分的光响应曲线。分段函数拟合同源四倍体及其原二倍体黑皮冬瓜光合光响应曲线效果较其他模型效果好,分段函数模型为黑皮冬瓜最适合的光合光响应模型。     

野生大豆对草甘膦的耐性筛选及施用草甘膦后叶绿素荧光参数的变化

为研究不同种群野生大豆对草甘膦耐性的差异以及草甘膦对其叶绿素荧光参数的影响,在温室条件下测定了17个不同地理位置种群野生大豆幼苗对草甘膦的耐性,从中筛选出了对草甘膦耐性最高、较高、较低以及最低的种群,并测定了这4个种群在喷施草甘膦后叶绿素荧光参数的变化。结果表明:根据50%有效量(ED50)值,湖南郴州(CZ)种群耐性最低,辽宁铁岭(TL)种群耐性较低,安徽舒城(SC)种群耐性较高,江苏金坛(JT)种群耐性最高,耐性指数为分别为1,1.78,2.17,3.17。在施用不同剂量草甘膦后2 d,4个种群的PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光合效率(Y(Ⅱ))、表观电子传递效率(ETR)、光化学荧光淬灭系数(qP)总体上均随着草甘膦剂量的增加而降低。非光化学淬灭系数(NPQ)呈现不同的变化趋势,JT种群NPQ随着草甘膦剂量的增加而逐渐升高,SC、TL及CZ种群则呈现先增加后下降的趋势。总体上耐性越高的种群F_v/F_m、Y(Ⅱ)、ETR、qP在草甘膦处理后下降幅度越小,NPQ越能够维持稳定上升。在施用1.2~2.4,0.6,0.6~1.8,0.6~1.2 kg·hm~(-2)有效剂量草甘膦后,JT种群F_v/F_m、Y(Ⅱ)、ETR、qP分别显著高于其它种群。因此,可通过比较不同野大豆种群喷施草甘膦后叶绿素荧光参数的差异进行野生大豆对草甘膦耐性的快速筛选。     

基于上部叶片叶绿素荧光参数的小麦产量预测与评价

为了利用叶绿素荧光快速测定技术实时评价植株光合生产能力以及预测小麦籽粒产量,以豫麦49-198和郑麦9694为试验材料,设置0、90、180、270 kg·hm^-24个氮素水平,通过2014-2016年连续两个生长季的田间试验,在小麦主要生育阶段同步测定植株顶部四片完全展开叶的净光合速率（P_n）、叶绿素荧光参数及叶面积。结果表明,P_n和叶绿素荧光参数因生育时期、氮素水平和叶片位置的不同呈现规律性变化。叶绿素荧光参数F_m′、F_v′、F_v′/F_m′ 和 F_s与P_n 相关性较好,且相关系数（r）均随叶位的降低而降低,其中,F_m′与P_n的相关性最好。将叶面积与对应的净光合速率和叶绿素荧光参数组合出光合性状累积量指标,与P_n 相比,光合累积量与产量的相关性显著提高。组合顶部四片叶,光合累积量与产量相关性在灌浆前期表现最好（r=0.875）。光适应下荧光参数累积量与产量的相关性表明,顶部两片叶的相关性较单叶片或其他叶位组合均表现较好,相关系数在不同荧光参数、生育时期间差异均较大,以F_m′表现最好,其次是F_v′;生育期间比较,孕穗期至灌浆中期整体较好。总体而言,在灌浆前期,顶部两片叶的F_m′累积量能够较好地预测小麦籽粒产量,为小麦生长诊断和田间管理提供技术支持。     

一氧化氮对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素荧光参数和光合特性的影响

以玉米幼苗为材料,研究一氧化氮（NO）供体硝普钠(Sodium Nitroprusside, SNP)对盐胁迫下玉米幼苗叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm、φPSⅡ、qP和NPQ)和光合参数(Pn、Gs和Ci)的影响。结果表明,0.1 mmol/L SNP能够显著缓解NaCl胁迫导致的玉米幼苗叶片Fv/Fm、φPSⅡ、qP、NPQ、Pn和Gs的下降及Ci的升高,在一定程度上防止NaCl胁迫对玉米幼苗叶片PSⅡ反应中心的损伤,维持玉米幼苗叶片较高的光合活性。