不同产量潜力水稻品种的剑叶光合特性研究

以粳稻品种武育粳３号以及具有高产潜力的９５１６为材料,研究了不同产量潜力的两个水稻品种剑叶的光合特性差异。结果表明,在剑叶一生中,两者的净光合速率、叶绿素含量、ＲｕＢＰＣａｓｅ总活性和初始活性、光合全链（ｚ链）电子传递活性的变化趋势一致。９５１６的衰退速度慢于武育粳３号,且具有较长的光合速率高值持续期、叶绿素含量相对稳定期和较高的叶源量,其绝对值分别较武育粳３号高２．５ｄ,４．５ｄ和１２．３６％。     

不同磷素营养水平对水稻剑叶光合特性的影响

[目的]为水稻的磷高效栽培调控提供科学依据。[方法]以长白9号（CB9）和吉粳81（JJ81）2个粳稻品种为试材进行盆栽试验,各品种分别设5个磷肥水平（P0～P4）,在灌浆期测定剑叶净光合速率、叶色值（SPAD）、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔限制值等光合特性指标。[结果]CB9净光合速率在P3处达到最大,并与其余各组间差异显著（P〈0.05）;JJ81各处理组净光合速率均高于对照,并在P4处达到最大。CB9和JJ81的SPAD值均在P3处达到最大;随着施磷量的增加,2个品种的气孔导度和蒸腾速率均表现出先增加后降低的趋势。随着施磷量的增加,CB9的胞间CO2浓度先降低后增加,而JJ81的胞间CO2浓度先增加后降低。2个品种的气孔限制值变化趋势均与胞间CO2浓度变化趋势相反。[结论]适当增施磷肥均能提高水稻剑叶光合特性,但2个品种间存在基因型差异。     

不同磷素营养水平对水稻剑叶光合特性的影响

[目的]为水稻的磷高效栽培调控提供科学依据。[方法]以长白9号（CB9）和吉粳81（JJ81）2个粳稻品种为试材进行盆栽试验,各品种分别设5个磷肥水平（P0~P4）,在灌浆期测定剑叶净光合速率、叶色值（SPAD）、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔限制值等光合特性指标。[结果]CB9净光合速率在P3处达到最大,并与其余各组间差异显著（P〈0.05）;JJ81各处理组净光合速率均高于对照,并在P4处达到最大。CB9和JJ81的SPAD值均在P3处达到最大;随施磷量的增加,2个品种的气孔导度和蒸腾速率均表现出先增加后降低的趋势。随着施磷量的增加,CB9的胞间CO2浓度先降低后增加,而JJ81先增加后降低。2个品种的气孔限制值变化趋势均与胞间CO2浓度的变化趋势相反。[结论]适当增施磷肥均能提高水稻剑叶光合特性,但2个品种间存在基因型差异。     

几个杂交水稻品种蜡熟期剑叶光合特性研究

利用LI-6400便携式光合作用测量系统研究了杂交水稻深95优1326、五丰优1326和赣香优1326及保持系JR1326蜡熟期剑叶的光合特性。结果表明:五丰优1326的叶绿素含量比深95优1326和赣香优1326分别高出33.41%和16.83%。五丰优1326和深95优1326之间的最大电子传递速率或最大净光合速率不存在显著差异(P>0.05),但这两种水稻与赣香优1326之间差异显著(P<0.05)。五丰优1326水稻叶片捕光色素分子的最小平均寿命比深95优1326和赣香优1326多14.89%;深95优1326捕光色素分子的本征截面比五丰优1326多28.71%;深95优1326的瞬时水分利用效率比五丰优1326和赣香优1326分别多34.99%和16.71%。此外,本研究结果揭示了本试验所用水稻品种的光合能力不仅与叶绿素含量有关,还与本征光能吸收截面、处于最低激发态的最小平均寿命等有关。这些因素的共同作用决定了水稻的最大电子传递速率和最大净光合速率。因此,选育的水稻品种应具有高的本征光能吸收截面、短的处于最低激发态的最小平均寿命和较高的叶绿素含量等特性。     

几个籼型杂交水稻光合特性的配合力研究

选用籼型杂交水稻5个不育系803A、JW803A、G46A、珍汕97A和Ⅱ-32A,5个恢复系绵恢2040、涪恢311、蜀恢527、明恢63和辐恢838,按NCⅡ遗传交配设计配组得到25个杂交组合,在穗分化期对其光合性状的配合力及遗传力进行分析.结果表明:基因加性效应对杂种一代的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等性状起主导作用;光合色素含量遗传变异主要来自基因的非加性效应.杂交水稻净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等性状受不育系影响较大,光合色素含量主要受父母本的互作效应同时也受环境因子影响.净光合速率中不育系JW803A和恢复系蜀恢527具有较高的一般配合力效应,组合JW803A/蜀恢527的特殊配合力效应较高,是亲本一般配合力和F1特殊配合力结合较好的组合.     

全基因组分析低氮胁迫下水稻剑叶光合相关基因表达变化

 【目的】研究水稻剑叶叶绿素和光合特性及相关基因对低氮胁迫的响应,为提高水稻对氮肥的吸收和利用效率奠定分子基础。【方法】利用Agilent 4×44K芯片全基因组研究低氮胁迫处理下,2个不同叶绿素含量水稻齐穗期剑叶的光合相关基因表达的变化。【结果】SN19-6和丰锦剑叶的叶绿素含量和净光合速率在低氮胁迫下均有所下降,但SN19-6 2个指标下降的幅度明显较小。低氮胁迫处理与对照处理相比,超绿水稻SN19-6剑叶共有41个光合相关基因表达发生变化(14个在转录水平上下调表达,27个在转录水平上上调表达)。丰锦剑叶有29个光合相关基因表达发生变化(15个在转录水平上下调表达,14个在转录水平上上调表达)。低氮胁迫响应光合相关基因表现出品种特异性,超绿水稻SN19-6有29个为特异响应的,丰锦有17个特异响应的。2水稻品种(系)低氮胁迫响应的光合相关基因有12个重叠的,其中,5个在转录水平上上调表达,7个下调表达。【结论】在低氮胁迫下,水稻剑叶光合相关基因的表达发生变化,不同叶绿素含量水稻品种(系)中的表达既表现特异性,也存在部分重叠。     

水稻剑叶气孔密度的研究

用改良刮制法研究了水稻剑叶的气孔密度。结果表明，水稻剑叶中部的气孔密度通常高于基部和尖部，而基部与尖部之间气孔密度的大小却没有一定规律，剑叶气孔密度是高值出现的位置因类型而异，最小值的位置通常位于叶基或叶尖。一般情况，剑叶中部的气孔密度与剑叶的平均气孔密度较接近，可用来代表整个叶片的气孔密度。各类型水稻剑叶气孔密度的分布具有明显的不均匀性，其变化形式各异，变化图形曲线存在着蜂和谷。     

高温对不同水稻品种剑叶生理特性的影响

以扬稻6号与南粳43为试验材料.在人工气候箱对2个水稻品种进行高温处理,研究始穗期高温胁迫对水稻剑叶理化特性的影响.结果表明:高温胁迫下,水稻剑叶叶绿素含量、游离脯氨酸(proline,Pro)、可溶性糖、可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、抗坏血酸(aseorbie acid,ASA)与还原型谷胱甘肽(gh-tathione,GSH)含量明显降低,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和细胞膜透性显著增加.与南粳43相比,扬稻6号在高温胁迫下仍能保持较高叶绿素含量、游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、SOD活性、ASA与GSH含量以及较低的MDA含量和电解质外渗率,能保持细胞膜结构及功能的相对稳定性,减轻对功能叶的伤害,因此扬稻6号的耐热性高于南粳43.     

不同施氮时期对水稻剑叶光合特性及稻米品质的影响

通过盆栽试验研究了相同施氮总量下不同施氮时期对扬稻6号和扬粳9538剑叶光合特性及稻米品质的影响.结果表明:孕穗肥能提高稻米精米率、整精米率、蛋白质含量,降低垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量;后期施氮能显著提高剑叶的叶绿素含量即SPAD值,使叶片保持浓绿状态的时间延长;后期适当施氮肥能显著提高剑叶净光合速率,延缓剑叶的衰老,延长光合时间,提高品质;在颖果发育过程中,后期施氮能降低颖果中可溶性糖、直链淀粉和总淀粉的积累量,显著提高蛋白质积累量,但对支链淀粉积累量影响较小.     

抽穗开花期高温对水稻剑叶理化特性的影响

 【目的】探明水稻功能叶在高温胁迫下的生理反应及适应机理。【方法】在人工气候室对两个耐热性不同的水稻品系进行高温处理（8:00～17:00，37℃，17:00～8:00，30℃）,研究高温胁迫对水稻剑叶叶绿素含量、光合特性、热稳定蛋白和膜透性等理化特性的影响。【结果】高温胁迫下，水稻剑叶叶绿素含量和叶绿素a/b值下降，胁迫后恢复期间稍有回升，耐热品系996叶绿素含量高于热敏感品系4628。高温使剑叶净光合速率和气孔导度下降，细胞间CO2浓度上升，与热敏感品系4628相比，耐热品系996在高温胁迫下能保持较高的光合特性；高温使水稻剑叶中可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和游离脯氨酸含量下降，热稳定蛋白含量上升；热敏感品系4628剑叶中丙二醛含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热品系996。【结论】高温胁迫下水稻剑叶中能保持较高的光合特性及叶绿素含量、可溶性糖、可溶性蛋白质、游离脯氨酸和热稳定蛋白含量以及较低的膜透性和MDA含量，是耐高温品种的生理基础。     

稻籽粒直链淀粉积累与剑叶光合特性关系研究

以高、中、低3个不同直链淀粉含量的水稻品种为供试材料,研究扬花后各时间段内其籽粒直链淀粉积累、淀粉合成酶活性以及剑叶光合参数的变化。结果表明:Logistic模型对供试品种籽粒直链淀粉积累过程有较好预测性;B2优768直链淀粉积累活跃天数要显著高于成糯397和宜香707,B2优768籽粒颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性维持较高值的时间相对较长;成糯397直链淀粉积累速率变化与扬花后剑叶蒸腾速率变化呈极显著正相关,宜香707直链淀粉积累速率变化与扬花后剑叶净光合速率变化呈显著正相关;籽粒直链淀粉积累与剑叶光合参数变化并不完全同步,存在明显的品种特异性。     

不同土壤类型下重金属Cd对水稻剑叶光合特性和产量构成的影响

以杂交籼稻(K优818)为材料,设置不同Cd浓度水平,采用盆栽试验,研究了不同土壤类型下(潮土和水稻土)重金属Cd对剑叶光合特性和水稻产量及其构成的影响.结果显示,在3 mg·kg-1浓度水平下,与对照相比,两种土壤类型下Cd处理均提高了水稻剑叶净光合速率(pn),其中潮土条件下pn提高了6.4%;而当Cd处理浓度达到7mg·kg-1时,两种土壤条件下Pn均显著下降,其中水稻土条件下Pn与对照相比下降了13.8%.Cd在低浓度水平(1～3 mg·kg-1)时,两种土壤类型下水稻结实率和单穗重均略有下降;但在高浓度水平(5～7 mg·kg-1)下,水稻结实率和单穗重均显著下降(P<0.05).不同土壤类型下,Cd的毒害效应差异显著,相同处理水平下水稻土Cd对水稻Pn和单穗重的抑制效应显著高于潮土.     

氮高效水稻品种的光合生理特性

【目的】探索不同氮素利用效率水稻品种光合生理特性的差异。【方法】采用水培法,在正常供氮(1N)和低氮(1/12N)水平下,研究4个氮高效和4个氮低效水稻品种抽穗期后部分生理指标、农艺性状及光合特性的变化。【结果】低氮水平下,氮高效水稻品种叶绿素含量、硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量、地上部分干质量、株高、根长、净光合速率(Pn)、表观叶肉导度(AMC)及水分利用效率(WUE)均显著高于氮低效水稻品种;正常供氮水平下,氮高效与氮低效水稻品种上述指标的差异均未达到显著水平。与正常供氮水平相比,低氮水平下氮高效与氮低效水稻品种除根系长度和气孔限制百分率上升外,其他指标均有所下降。【结论】低氮水平下净光合速率(Pn)的下降并非来自于气孔限制因素,可能与RuBP-Case活性的下降有关。同时,氮高效水稻品种各项生理指标均优于氮低效水稻品种,说明氮高效水稻品种更能适应低氮环境,且低氮条件有利于根系的生长。     

不同株型水稻品种子粒形成期光合特性的研究

以不同株型水稻品种为材料,研究了其子粒形成期剑叶与倒二叶的光合能力及其对CO2和光强的适应能力。结果表明:品种之间叶片的光合能力有差异:沈农8718、沈农8714、辽粳454与辽粳294的叶片光合速率均高于其他品种;高气孔导度或高同化能力均可能使品种具有高光合能力。光合速率随外界CO2浓度的增加先增后减,随光强度的增强而上升,且光合能力强的品种(辽粳454)在光强2 000 μmoL/(m2·s)以下未发现有光饱和现象。高光合速率品种具有较低的CO2补偿点(沈农8718为50.54 μmol/mol)和较低的光补偿点(辽粳454为31.40μmol/mol,不同光强及CO2浓度下,气孔导度并不是影响光合作用的主要原因。     

杂交水稻毕粳优210及其亲本光合特性研究

利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统研究了杂交水稻毕粳优210及其亲本毕粳2A、NR210抽穗期剑叶的光合特性。结果表明:毕粳优210剑叶的叶绿素a含量比毕粳2A和NR210分别高20.28%和7.99%,同时,其叶绿素b含量比毕粳2A高53.70%,比NR210高12.16%。毕粳优210的平均净光合速率(Pn)比毕粳2A和NR210分别高19.88%和21.87%,平均水分利用效率(WUE)比毕粳2A和NR210分别高58.98%和16.34%。叶绿素荧光动力学参数测定表明:毕粳优210的初始荧光产量(Fo)、最大荧光产量(Fm)、光合电子传递速率(ETR)和PSII的光化学效率(PSII)均比其亲本毕粳2A和NR210显著提高,且毕粳优210最大光合效率(Fv/Fm)、非光化学淬灭(NPQ)分别比毕粳2A高15.87%和18.18%。毕粳2A和NR210杂交产生的毕粳优210能通过增强光合能力来显著提高水稻的光合生产率。     

水稻剑叶光合性状的QTL分析

水稻剑叶全氮含量、净光合速率和蒸腾速率是影响生物产量的重要因子。利用[Nipponbare(粳稻)×Kasalath(籼稻)]×Nipponbare的回交重组自交系(Backcross recombinant inbred lines,BILs)群体在2005、2006连续两年对其剑叶抽穗后7 d的全氮含量、净光合速率、蒸腾速率进行数量性状基因座(Quantity trait locus,QTL)定位。结果检测到5个控制全氮含量的QTLs(qTLN-1、qTLN-3a、qTLN-3b、qTLN-9和qTLN-12),分布在第1、第3、第9、第12这4条染色体上,其LOD值为2.67~19.07,贡献率为2.33%~18.70%,其中qTLN-3a、qTLN-9、qTLN-12是新检测到的位点。在第6染色体上检测到1个控制净光合速率的QTL,LOD值为3.06,贡献率为4.73%;控制蒸腾速率的1个QTLqTr-10,其LOD值为6.59,贡献率为7.45%。同时还发现控制单个性状的QTLs存在上位性互作,因而利用相应的以Nipponbare为背景的全基因组染色体片段置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)群体进一步剖析单个QTL效应,结果显示控制全氮含量的qTLN-3a、qTLN-9和控制净光合速率的qPn-6在不同环境下可以被重复检测到,且效应稳定。该结果将有利于光合功能基因的分子标记辅助(MAS)育种及其图位克隆。     

水稻剑叶角度的遗传研究进展

介绍了水稻剑叶角度在农业生产上主要的两种改良途径及利用方式,即构建理想株型、减小水稻剑叶角度．实现水稻剑叶光合效率的最大化,以及增大水稻剑叶角度实现杂交水稻杂种一代种子异交结实率的提高。还综述了控制水稻剑叶角度基因及控制剑叶角度对外源GA3敏感的QTLs的定位的研究进展、剑叶对于水稻理想株型构建的重要意义、剑叶同其邻叶各性状之间的相关性分析,并以此为基础对水稻剑叶角度的研究及应用做出展望,为未来选育符合不同需要的剑叶角度的高产品种和不育系提供更多的理论指导。     

水稻的光合特性与高光效育种

综述了国内外在水稻高光效生理育种研究领域中的最新进展，分析了在常规育种的基础上开展水稻高光效生理育种是作物育种发展的趋势：讨论和展望了超级稻的高光效育种前景。