高温胁迫对水稻剑叶净光合速率和叶绿素荧光参数的影响

对两个耐热性不同的水稻材料进行高温处理(8:00-17:00,37℃;17:00-8:00,30℃),研究了高温胁迫对水稻剑叶净光合速率和叶绿索荧光参数的影响.结果表明,高温胁迫下两个材料的剑叶光合速率迅速降低,热敏感的4628比耐热的996下降幅度更大.高温下 996 PSⅡ反应中心和天线系统受到的伤害轻,反应中心过...     

干旱胁迫对燕麦叶片气孔和叶肉细胞超微结构的影响

为了解干旱后燕麦解剖结构的变化,以燕麦品种白燕2号为材料,通过盆栽控水试验,设置正常供水、轻度干旱和重度干旱三个不同水分处理(土壤含水量分别为田间持水量的75%、60%和45%),研究了干旱胁迫对燕麦叶片渗透调节物质含量、气孔和叶肉细胞超微结构的影响。结果表明,正常水分条件(对照)下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量较低,表皮细胞皱褶,气孔关闭或微张,叶肉细胞内细胞器形状规则,结构清晰。与对照相比,轻度干旱胁迫下,燕麦叶片脯氨酸和可溶性糖含量增加,叶片表皮细胞饱满,气孔开启度较大,叶绿体形状变圆,近球状,线粒体外被膜膨胀,但结构未见明显损伤;重度干旱胁迫下,叶片脯氨酸和可溶性糖含量极显著增加,表皮细胞干瘪,气孔保卫细胞膨胀,气孔关闭,气孔器下陷。重度干旱胁迫下,燕麦叶绿体和线粒体受到的损伤较大,叶绿体内基粒、基质类囊体降解,出现较大的空腔;线粒体外被膜断裂,内含物流失;细胞核染色质凝聚,叶绿体之间出现嵌合现象。因此,干旱胁迫能诱导燕麦叶片渗透调节物质的积累和细胞超微结构的改变,渗透调节物质增幅和细胞超微结构的破坏程度随着土壤有效水分含量的降低而上升,但在细胞超微结构上也出现抗性反应,表明燕麦具有较强的抗旱性。     

两系杂交早稻父本996孕穗期和开花期耐冷性评价

以水稻品种4628(耐冷性弱)和丰源B(耐冷性较强)为对照,采用人工气候室低温处理对两系杂交早稻父本996孕穗期和开花期的耐冷性进行了鉴定评价.结果表明,996孕穗期低温处理下的结实率和相对结实率显著高于对照品种4628,结实率下降值和低温敏感指数显著低于对照品种4628;996开花期低温处理下的结实率和相对结实率显著高于对照品种丰源B和4628,结实率下降值和低温敏感指数显著低于对照品种丰源B和4628.说明996孕穗期的耐冷性显著强于对照品种4628,开花期的耐冷性显著强于对照品种4628和丰源B.     

996/4628重组自交系群体开花期耐冷性评价及遗传分析

连续2a利用人工气候室低温鉴定996/4628重组自交系群体开花期耐冷性并对其进行遗传分析,结果表明,以低温处理下结实率、结实率下降值和低温敏感指数3个指标为耐冷性评价指标对996/4628重组自交系F8群体和F1o群体进行耐冷性鉴定,各群体内株系间均存在极显著差异,但两群体的耐冷性差异不显著,说明重组自交系到第8代已稳定,且年际间耐冷性鉴定结果差异不显著.996/4628重组自交系群体的耐冷性呈连续分布,3个耐冷性评价指标的均值均介于2个亲本之间,说明996开花期耐冷性是由多基因控制的数量性状.     

水稻开花期高温胁迫下的花粉育性QTL定位

 以耐热水稻品系996和热敏感品系4628为亲本构建的重组自交系为材料,采用水稻开花期高温胁迫下的花粉育性为指标,对水稻耐热性进行了QTL分析。采用复合区间作图法检测到2个花粉育性耐热性QTL,暂命名为qPF4和qPF6。qPF4位于第4染色体上的RM5687―RM471区间,LOD值为7.54,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为15.1%,来自耐热亲本996的等位基因使高温下花粉可育率提高7.15%。qPF6位于第6染色体上的RM190―RM225标记区间,LOD值为4.43,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为9.31%,能使高温下花粉可育率提高5.25%,加性效应亦来自耐热亲本996的等位基因。定位到的2个耐热QTL为进一步精细定位以及通过分子标记辅助选择培育耐热水稻新品种奠定了基础。     

冬小麦叶片显微结构和光合特性与产量的关系

为了解冬小麦叶片显微结构和光合特性与产量的关系,采用大田跟踪对比调查方法,对8个高产冬小麦品种的叶片显微结构、光合特征及产量性状进行分析。结果表明,小麦不同叶位叶片主要由规则环状细胞组成,各叶位叶片规则细胞的平均环数为1.7~4.5环。随叶位升高,叶肉细胞平均环数及上表皮和下表皮气孔密度均有增加的趋势。各品种旗叶叶绿素含量最大峰值出现在5月10日前后;旗叶可溶性蛋白含量变化与叶绿素含量变化相似,最大值陆续出现在5月7-20日。各品种叶片叶肉细胞平均环数和平均光合速率均以旗叶最高。但品种间光合势、叶源量的差异与叶肉细胞和叶绿素含量并不完全一致。品种间产量性状的差异主要表现在生物产量与经济系数上。生物产量与倒2叶光合势呈显著正相关,与倒3叶光合势呈极显著正相关。综上可见,光合性能好且光合产物能够有效转运进入籽粒,是小麦品种获取高产的必要特征。     

迟播对冬小麦灌浆后期高温胁迫下旗叶光合能力和产量的影响

为了解迟播对冬小麦灌浆后期高温胁迫下旗叶光合的调控效应,在大田条件下设置2个播期(常规播期10月8日、推迟播期10月22日)和2种灌浆期温度(开放式增温、自然温度),分析了迟播小麦旗叶光合能力的变化及其对灌浆后期高温胁迫的响应。结果表明,灌浆期高温降低了小麦旗叶光合速率、花后干物质生产量、粒重和产量。与常规播期相比,迟播提高了高温胁迫下小麦旗叶叶绿体类囊体膜不饱和脂肪酸指数,保持类囊体膜相对稳定,减轻高温对旗叶光合机构的损伤;增强了旗叶活性氧清除能力,保障能量传输,减少热耗散,提高光化学反应中可利用能量的分配比例,保持较高的光合系统同化力;提高了气孔导度和胞间CO_2浓度,增加光合作用底物供应。总之,迟播小麦的旗叶可在灌浆期高温胁迫下保持较高的光合能力,有利于提高粒重和产量。     

小麦叶片蜡质含量与水分利用效率和产量的关系

为了进一步了解植物叶片蜡质含量与植物抗旱节水性的关系，本试验对6个小麦品种在灌浆后期的旗叶蜡质含量与抗早生理指标进行了相关分析，结果表明，干早条件下小麦灌浆后期叶片蜡质含量与光合速率、叶温、叶片水分利用效率和产量呈显著正相关．蜡质含量高的品种叶片温度高、蒸腾速率大，这与传统现点不同．分析认为蜡质含量高的品种在干早胁迫条件下可能叶片细胞膜稳定性强，气孔不容易发生关闭，因此其叶片水分利用效率和产量较高．蜡质含量除了受遗传因素决定外，还受环境因素影响．     

盐胁迫下海马齿叶肉细胞超微结构观察

通过透射电镜,在超显微结构水平上对淡水和海水栽培的海马齿(Sesuvium portulacastrumL.)植物叶肉细胞结构进行了比较。结果显示:海水栽培的海马齿叶肉细胞质膜明显向内折叠,出现大量大小、形状各异的质膜突起,以及质膜片层;而淡水栽培的海马齿叶肉细胞质膜向内折叠不明显,质膜突起少见。相对于淡水栽培,海水栽培的海马齿植物叶肉细胞叶绿体变小、数量增多;形状变短,由肾形、梭形或弓形变成椭圆形或一端膨大的不规则形状;叶绿体基粒片层结构清晰完整,垛叠程度增加,叶绿体没有受到明显伤害;叶绿体中淀粉粒数量增多,体积变大,淀粉粒表面出现皱褶,形状由长椭圆型变成短椭圆形或不规则形状,电子密度变低;叶绿体上脂质体增多且体积变大。线粒体数量增加,但体积变小;形状由圆球状或棒状变成椭圆体状;线粒体内膜向内折叠所形成的嵴清晰,但海水栽培的海马齿叶肉细胞线粒体外膜模糊,受到轻微伤害。     

花后高温胁迫下匀播春小麦旗叶的转录组分析

为研究不同播种模式下花后高温胁迫对春小麦旗叶转录组的影响,以宁春50号为试验材料,采用人工模拟高温的方法,设条播和匀播两种播种方式,灌水施肥方式均为水肥一体化,对高温处理后的春小麦旗叶分别构建转录组测序文库,采用FPKM法计算基因的相对表达量,并对差异表达基因进行KEGG通路分析。结果表明,相较于常温处理,高温胁迫下条播和匀播滴灌处理分别有199和1 819个基因上调表达,55和1 335个基因下调表达,说明高温胁迫下匀播滴灌处理对春小麦旗叶转录组的表达影响明显。KEGG通路富集分析结果显示,高温胁迫下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦光合作用-天线蛋白通路注释到的差异表达基因最多,有52个,其次为淀粉和蔗糖通路(注释到50个差异表达基因);而常温条件下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦淀粉和蔗糖代谢通路注释到的差异表达基因最多,有49个,其次为光合作用-天线蛋白通路(注释到41个差异表达基因)。因此,高温胁迫下匀播滴灌技术可以更好地改善植物的光合系统,有效缓解高温引起的小麦植株早衰。     

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

低温对杂交水稻及其亲本灌浆期剑叶果糖1，6-二磷酸酯酶活性的影响

Effects on chilling on fructose 1,6-diphosphatase (FBPase) of flag leaves in five hybrids Shanyou 63, Shanyou 64, Weiyou 64, Qingyouzao and Xiuyou 57 were investigated. The results indicated that chloroplast FBPase activity of flag leaves in hybrid rice F₁ and their parents at filling stage decreased after low temperature (1℃) treatment. The sensitivity of FBPase to chilling can reflect difference of cold tolerance among these hybrids. The order of cold tolerance was as follows: Japanica type Xiuyou 57, Indica type Qingyouzao, Shanyou 63, Shanyou 64. and Weiyou 64. The cold tolerance of F₁hybrid rice was inherited toward to that of the maternal line. The possible role of FBPase during grain filling and the relationship between FBPase activity of flag leaves and cold tolerance in hybrid rice were discussed.     

苏打盐碱胁迫下水稻净光合速率日变化及其与影响因子的关系

研究了苏打盐碱胁迫下水稻剑叶净光合速率日变化及其与影响因子的相互关系,探讨了各因子对剑叶净光合速率的影响。非盐碱和盐碱胁迫下水稻剑叶净光合速率日变化均呈明显双峰曲线,第1次峰值分别出现在上午9：00~10：00和上午9：00,第2次峰值均在下午14：00,中午均出现光合的“午睡”现象,但盐碱胁迫显著降低一天中的净光合速率。相关分析和通径分析表明,9：00~13：00时非盐碱和盐碱胁迫下的水稻剑叶净光合速率与各影响因子的相关性质和相关程度有所不同;在非盐碱胁迫下,对净光合速率影响最大的是气孔导度,其次是气孔限制值,气孔因素是影响净光合速率变化的主要因子;在盐碱胁迫下,对净光合速率影响最大的因子是光强,其次是空气温度,非气孔因素占主导地位。     

Relationship Between Diurnal Changes of Net Photosynthetic Rate and Influencing Factors in Rice under Saline Sodic Stress

The net photosynthetic rate of flag leaves and influencing factors under saline sodic soil conditions were investigated at the full heading stage of rice. The net photosynthetic rate of rice leaves showed a double-peak curve in a day in both non-saline sodic and saline sodic soil treatments. The first peak of the net photosynthetic rate appeared at 9:00–10:00 and 9:00 in the saline sodic and non-saline sodic soil treatments, respectively, whereas the second peak both at 14:00. The midday depression of the n...     

花生感染条纹病毒(PStV)后叶片细胞超微结构研究

花生接种PStV后30d取叶片进行超薄切片置于电镜下观察,在花37和白沙1016两个品种发病叶片的叶肉细胞中均发现有多种形状的内含体和病毒粒子的存在;内含体多发现于细胞核周围,有风轮状、柬状、管状和环状等;病毒粒子以柬状或拟晶格状存在,且以高感品种白沙1016叶肉细胞内的含量较多。PStV对叶绿体和线粒体等细胞器的结构有破坏作用,表现为叶绿体畸形,类囊体片层减少,基粒缩小且排列不整齐,并有大量淀粉粒累积,部分线粒体出现肥大和自溶。此外,感病细胞的膜系统松弛,有膜溶解现象,上述病理结构变化均以高感品种白沙1016表现的更为明显。     

水稻开花期高温胁迫条件下生理生化特性的变化及其与品种耐热性的关系

以5个杂交水稻组合为材料,研究了开花期人工高温胁迫处理对剑叶部分生理生化特性的影响。结果表明,水稻开花期高温胁迫处理降低了剑叶光合速率、叶绿素含量,增加了可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。相关分析表明,开花期高温胁迫处理后叶绿素含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性的变化幅度与品种的热敏感指数呈显著或极显著相关关系,此4项指标的变化幅度可作为水稻开花期耐热性鉴定的生理指标。耐热性强的水稻品种,在开花期高温胁迫处理后剑叶叶绿素含量下降幅度小,游离脯氨酸含量和SOD活性增加幅度大,MDA含量增加小。建立了热敏感指数与MDA含量、游离脯氨酸含量和SOD活性变化幅度的逐步回归方程,可用于对水稻开花期的耐热性进行定量分析。     

大豆黄绿叶突变体NJ9903-5性状表现与基因定位研究

叶色突变体既可用于作物叶绿素合成、降解和光合作用等研究,也可作为标记基因为作物育种利用。本文对一个新发现的大豆黄绿叶自发突变体NJ9903-5进行遗传鉴定。结果表明:从对生真叶开始,该突变体幼嫩叶呈黄色,随着生长叶片逐渐转变为绿色。黄化叶片叶绿体数目下降,基质片层减少且排列疏松,叶绿素a、b、类胡萝卜素含量都极显著下降;其对株高、主茎节数、单株粒数、单株荚数有负效应,但对百粒重、蛋白质含量、油脂含量影响小,杂交后代中上述性状变异大。3个杂交群体遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制,利用F2隐性个体将目标基因ygl定位在SSR标记BARCSOYSSR_02_1445和BARCSOYSSR_02_1477之间约366 kb区段,包含36个候选基因。测序分析发现在突变体中,叶绿体膜转运蛋白相关基因Glyma.02G233700第1个外显子第38个碱基G缺失,移码突变导致蛋白翻译提前终止,结合前人研究结果,推测其为黄绿叶的目的基因ygl。     

营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。     

水分胁迫下玉米叶片光合作用、脂质过氧化及超微结构变化的关系

研究了不同耐旱性品种在不同生育时期水分胁迫下叶片光合作用和呼吸作用、脂质过氧化作用、膜系统伤害、叶肉细胞超微结构变化之间的关系。在各生育时期水分胁迫下，光合作用和呼吸作用强度下降，SOD活性降低，脂质过氧化作用增强，膜透性增加，叶肉细胞的细胞器和质膜遭到严重破坏。结果表明，水分胁迫下脂质过氧化作用增强是造成细胞内膜系统紊乱和伤害的原因，而超微结构的破坏造成光合作用和呼吸作用的降低是导致作物减产的生理因素。     

茉莉3品种叶肉细胞超微结构的季节变化研究

应用透射电镜对地栽3茉莉品种叶肉细胞超微结构的季节变化进行详细观察和比较研究。结果显示,3茉莉品种春季和秋季叶肉细胞的超微结构完整,但夏季和冬季3茉莉品种叶肉细胞超微结构变化明显且品种间的变化有差异。茉莉遭受高温（夏季）或低温（冬季）胁迫时,叶肉细胞超微结构的变化具有适应意义,但随着胁迫时间的延长,细胞亚显微结构会受伤害。比较研究结果表明,双瓣茉莉比单、多瓣茉莉抗低温和高温能力更强,有细胞超微结构基础,在高温和低温胁迫下,双瓣茉莉细胞超微结构更稳定。