异源授粉山核桃果皮光合能力差异的转录组分析

【目的】探讨采用薄壳山核桃花粉授粉增强山核桃果皮光合能力的分子机理,为花粉直感的深入研究奠定基础。【方法】以山核桃花粉(记为hp)和薄壳山核桃花粉(记为pp)授粉的山核桃果皮为研究材料,在山核桃果实快速膨大期(授粉后65天,65DAP),对不同花粉授粉后山核桃果皮进行转录组测序,通过对叶绿素合成、光反应、碳同化等通路的基因富集分析,结合叶绿素含量、光合速率及光合关键酶活性的变化,筛选出增强山核桃果皮光合能力的相关基因。【结果】65DAP时,pp授粉的山核桃果皮中叶绿素含量、光合速率、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性分别是hp授粉的1.31倍(P=0.047)、1.12倍(P=0.000 43)、1.65倍(P=0.036)和1.23倍(P=0.001 3)。转录组测序共产生32 908条scaffolds,并从1 894个差异基因(P<0.05,foldchange>1.5倍)中筛选出66个与山核桃果皮光合相关的基因,主要富集在叶绿素合成通路及光合固碳途径中,其中叶绿素合成途径中镁螯合酶编码基因(CHLH)、镁-原卟啉单甲酯环化酶编码基因(CRD)和叶绿素b还原酶编码基因(NYC)表达量明显上调,脱酶叶绿酸编码基因(PAO)表达量则显著下降;光合碳同化途径中有16个基因以及Rubisco活化酶编码基因(RCA)和碳酸酐酶编码基因(CA)表达量均明显上调;与光保护相关的42个基因表达量也明显上调。【结论】在山核桃果实快速膨大期,薄壳山核桃花粉授粉的山核桃果皮中的镁螯合酶编码基因(CHLH)、镁-原卟啉单甲酯环化酶编码基因(CRD)、叶绿素b还原酶编码基因(NYC)、捕光蛋白编码基因(LHCⅡ)、光修复相关蛋白编码基因(PSAN、PSAB27、STN7)和38个热激蛋白编码基因(HSP)、Rubisco活化酶编码基因(RCA)以及碳酸酐酶编码基因(CA)均显著上调,表明薄壳山核桃授粉的山核桃果皮光合能力的增强与其叶绿素合成、光能捕获和碳固定等光合作用相关通路的基因表达上调有关。     

薄壳山核桃果实假果皮的光合特性

【目的】通过研究薄壳山核桃不同发育时期果实的外观形态和光合特性参数,并结合DCMU[3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲]抑制果实光合作用对其果实干质量的影响,探讨薄壳山核桃果实假果皮光合作用对果实干物质积累的重要贡献,为充分挖掘薄壳山核桃假果皮光合增产潜力和优势,进一步提高产量的技术途径提供参考。【方法】以薄壳山核桃果实为研究对象,在果实发育的关键时期授粉后80和120天测定果实的干/鲜质量、表面积、气体交换参数、叶绿素荧光参数及假果皮叶绿素(Chl)含量、Ru BPC(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶)和PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)活性的变化,并从7月15日(相当于75DAP)开始用DCMU对果实光合作用进行抑制处理,每周处理1次,直至9月12日果实收获时,分析DCMU处理对果实果长/果横径、果仁干/鲜质量和含油率的影响作用。【结果】1)从授粉后80～120天,薄壳山核桃果实鲜质量、干质量和表面积分别增加了579. 33%、447. 74%和227. 39%(P0. 01); 2)从授粉后80～120天,PAR=1 300μmol·m~(-2)s~(-1)时薄壳山核桃果实表观光合速率(P_g)显著降低了24%,但其气孔导度(G_s)与胞间二氧化碳浓度(C_i)未发生显著变化(P0. 05); 3)薄壳山核桃果实假果皮叶绿素含量显著降低63. 15%(P0. 05),其Ru BPC与PEPC活性分别显著降低56. 25%和48. 78%(P0. 05),而其可溶性蛋白含量未发生显著变化(P0. 05); 4) PAR=1 801μmol·m~(-2)s~(-1)时,薄壳山核桃果实假果皮最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(Y(Ⅱ))、光化学猝灭系数(q_P)和电子传递速率(ETR)未发生显著变化(P0. 05); 5) DCMU处理薄壳山核桃后,其果实果长和果横径分别减少5. 07%和4. 56%(P0. 05),果仁干质量和鲜质量分别减少12. 29%和14. 97%(P0. 05),含油率减少2. 48%(P0. 05)。【结论】随果实发育进程,薄壳山核桃果实假果皮光合能力明显降低。从授粉后80～120天,果实假果皮叶绿素含量、RuBPC酶和PEPC酶活性明显降低是Pg显著下降的原因;而叶绿素荧光参数未发生显著变化,表明果实发育期间其假果皮光合机构稳定。DCMU处理后果实大小以及果实品质明显下降,薄壳山核桃果实光合作用对其果实干物质积累具有重要的作用。     

5种美国山核桃苗叶片光合生理特性比较

In this study,a field experiment was conducted to compare photosynthetic physiological characteristics and the chlorophyll fluorescence parameters in leaves among five Carya illinoensis varieties, incl...     

薄壳山核桃花粉活力测定方法比较

【目的】筛选并优化薄壳山核桃花粉活力的测定方法,为薄壳山核桃的杂交育种提供参考。【方法】以韦科、苏普锐尔、基奥瓦、奥多姆4个薄壳山核桃品种的花粉为试验材料,分别采用MTT染色法、TTC染色法、过氧化物酶染色法、醋酸洋红染色法、I₂-KI染色法和蓝墨水染色法对花粉进行染色,比较不同染色方法及不同染色溶液浓度处理间花粉活力的差异。采用正交试验对薄壳山核桃花粉萌发培养基配方进行优化,筛选适合薄壳山核桃花粉萌发的培养基。通过回归分析,探讨花粉染色率和离体萌发率之间的相关性,寻找最适合测定薄壳山核桃花粉活力的染色方法。【结果】除TTC染色法外,其余方法均能使薄壳山核桃花粉染色。适宜4个薄壳山核桃品种花粉萌发的培养基并不完全相同,适宜韦科、基奥瓦和奥多姆花粉萌发的培养基为5%蔗糖+0.01%硼酸+0.05%硝酸钙+25%PEG-4000,萌发率分别可达36.80%、46.32%、59.51%。适宜苏普锐尔花粉萌发的培养基为8%蔗糖+0.025%硼酸+0.025%硝酸钙+25%PEG-4000,萌发率为24.19%。采用MTT染色法所染深色花粉比例接近花粉萌发率,且所测花粉活力...     

3种红豆杉光合特性及叶绿素荧光差异比较

为红豆杉资源的合理开发和人工栽培提供理论基础,以4年生的东北红豆杉Taxus cuspidata、南方红豆杉T.chinensis ziar.mairei和曼地亚红豆杉T.media为试验材料,比较了这3种红豆杉叶色素含量、光合及叶绿素荧光特性的差异.结果表明:3种红豆杉中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,...     

山核桃光合生理特性与产量的关系

试验在不同海拔高度,分别选取不同树龄的各3株成年山核桃树,并且要求林分平均木大小相近、生长良好且无病虫害的山核桃作为样木.用Li-6400光合作用测定系统对其光合作用进行测定.得出在海拔500～600 m中龄树的净光合速率最大为5.128 μmol/(m2·s),此时的产量也最大,为138.1 kg/hm2,表明光合速率和产量呈正相关.     

白云岩石漠区2种落叶树种秋季光合特性比较

为了解西南喀斯特白云岩石漠化地区的适生造林树种盐肤木、栾树秋季的光合生理特性,使用LI-6400便携式光合测试仪于9月下旬对盐肤木、栾树叶片的光合参数进行测定分析。结果表明,盐肤木的净光合速率(Pn)的日变化曲线仅有1个峰值,光补偿点(LCP)为5μmol/(m~2·s),光饱和点(LSP)为818μmol/(m~2·s)。栾树的净光合速率日变化曲线出现一大一小2个峰值,光饱和点(LSP)为475μmol/(m~2·s),光补偿点(LCP)为30μmol/(m~2·s)。气孔导度(Gs)在实验过程中是对栾树和盐肤木净光合速率(Pn)影响最大的环境因子。在相同的光照条件下,盐肤木的净光合速率(Pn)大于栾树的净光合速率,光饱和点(LSP)大于栾树,光补偿点(LCP)低于栾树,2种树木均有明显午休现象。在9月,盐肤木光合情况优于栾树。     

三种豆科树种光合特性比较

以长春地区三种豆科树种为试材探索其光合特性差异,为高产栽培应用提供依据。用便携式光合作用仪测光合指标,分光光度计测叶绿素含量。三种豆科树种的Pn日变化均呈双峰曲线,“午休”现象明显。相关性分析表明,刺槐、香花槐的PAR与Pn、Gs与Pn、PAR与Gs均呈显著正相关（P<0.01）;刺槐的Tr和Ci呈显著正相关（P<0.01）,香花槐的Tr和Ci呈显著正相关（P<0.05）。相同的PAR水平下,Pn表现：刺槐>香花槐>青皮槐,光的利用能力：青皮槐>香花槐>刺槐。     

16种木兰科树种光合特性比较

使用Li-6400便捷式光合仪测定了16种不同的木兰科乡土树种的光合特性,结果表明：16个树种的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度品种间差异显著,其中合果木、鹅掌楸、亮叶含笑的Pn、Gs和Pn/Ci都较高,表现了较好的光资源利用能力,可作为重点推荐种植的绿化树种。     

2种叶型半枫荷幼苗光合及生长特性的比较

具异形叶性的珍稀濒危植物半枫荷(Semiliquidambar cathayensis H.T.Chang)有初生叶为叉状裂叶和全缘叶2种叶型的幼苗,通过盆栽试验对不同叶型半枫荷幼苗的光合生理、生长发育和生物量积累特性进行了比较研究,以为其良种选育提供指导。结果表明:除叶绿素a/b差异不显著外,叉状裂叶型幼苗的瞬时光合速率、比叶面积、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及总叶绿素与类胡萝卜素含量的比值均显著高于全缘叶型。2种叶型幼苗的地上形态参数差异显著,其中叉状裂叶型幼苗的苗高、地径、冠幅、叶片数和分枝数均显著大于全缘叶型,但2种叶型幼苗的生长动态曲线均呈基本一致的变化趋势。2种叶型幼苗的生物量及其分配参数均差异显著,其中叉状裂叶型幼苗的各部分生物量、总生物量、根生物量比和冠根比均显著大于全缘叶型。总体而言,叉状裂叶型半枫荷幼苗光合能力更强,更为高大、粗壮,根系发达,有利于移栽后的成活与生长。     

油桐二代优树及控制授粉子代光合特性的比较研究

为了研究油桐二代优树及控制授粉子代光合效率及其光合特性参数之间的差异情况,从而筛选出高光效的品种,以湖南、湖北、重庆、四川、广西、贵州等省区的不同品系二代优树及控制授粉子代植株为试材,利用Li-6400便携式光合测定系统,对其主要光合性状指标进行了测定与分析。结果表明:(1)油桐二代优树光合效率存在一定差异,利用聚类分析,可将12个不同种源的二代优树划分为3类,其中,‘红岩3号’‘五家铺26号’‘五家铺35号’‘芦溪2号’‘五家铺42号’‘西岐1号’和‘红岩4号’的光合特性均较优;(2)不同优树自交、杂交子代的光合特性之间有所差异,杂交子代具有一定的杂种优势;(3)油桐主要光合特性参数之间存在着一定的相关性,净光合速率(P_n)与气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)间均存在显著正相关性,而与胞间二氧化碳浓度(C_i)间却存在显著负相关性;(4)影响油桐净光合速率(P_n)的主要生理指标为蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度。     

不同山核桃品种（系）嫁接幼苗生长及光合特性的比较

【目的】为山核桃良种育苗提供技术参考。【方法】以5个山核桃品种(系)嫁接苗为研究对象,2021年12月采集山核桃穗条,于2022年4月嫁接,同年7月使用光合测定分析仪测定嫁接苗的光合参数,使用叶绿素荧光仪测定叶绿素荧光特性,比较不同品种(系)间叶片光合特性、叶绿素荧光特性及生长指标,并进行了光合参数、叶绿素荧光参数及生长指标的相关分析。【结果】5个山核桃品种(系)的净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、水分利用率(E_W)、光化学猝灭系数(P_Q)、非光化学猝灭系数(NPQ)、最大光合效率(F_v/F_m)、成活率、苗高及叶片数量等指标均存在极显著差异。P_n与T_r、实际光合效率(Y_Ⅱ)极显著正相关,与C_i、气孔导度(G_s)、F_v/F_m显著正相关,...     

6种立体绿化植物光合特性比较

以红背桂、鹅掌柴、吊兰、爬墙虎、美丽桢桐、五爪金龙为试验材料,运用Li-6800光合仪对其光合参数和光响应进行测定,并通过差异性分析及相关性分析比较6种植物的光合性能。结果表明,红背桂的光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(R_d)最低,具有较好的弱光适应性。五爪金龙、鹅掌柴、爬墙虎的光饱和点、光补偿点、最大净光合速率(P_max)以及表观量子效率(AQY)较高,具有较好的强光适应性及同化能力。     

三种槭树光合特性的比较研究

在室外条件下系统地研究了北美引种的红花槭Acer.rubrum'Red sunset'和Acer.rubrum'October Glory'两个品种以及挪威槭A.platanoides'Crimson Sentry'的光合特性。结果表明:(1)红花槭的两个品种的光补偿点相似,为20～50μmol·m-2·s-1,挪威槭'Crimson Sentry'较低为0～20μmol·m-2·s-1。红花槭两个品种的光饱和点相同,为1500μmol·m-2·s-1,挪威槭'Crimson Sentry'的光饱和点900μmol·m-2·s-1。(2)3种槭树净光合速率的日变化曲线是不对称双峰曲线,峰值出现在11:00左右和16:00左右。红花槭'Red sunset'气孔导度的日变化和光合速率的日变化趋势一致;红花槭'October glory'气孔导度的日变化和光合速率的日变化趋势相近,峰值出现时间稍有不同分别是9:00左右和16:00左右;挪威槭'Crimson Sentry'气孔导度的日变化与红花槭'October glory'的表现相似;红花槭'Red sunset'蒸腾速率基本呈现单峰曲线的趋势,峰值出现在12:00左右。(3)三个品种的光合速率与光合有效辐射、气孔导度、蒸腾速率、叶片温度呈正相关,全部达到显著或极显著水平;光合速率与胞间CO2浓度显著负相关。上述结果为槭树的生理机制和引种研究提供依据和途径。     

3种箬竹属植物光合特性的比较

为给湖南园林中运用的箬竹属植物的栽培以及园林应用提供理论依据,以5年生‘箬竹’Indocalamus tessellates(Munro)Keng f.、‘湖南箬竹’I.hunanensis B.M.Yang、‘阔叶箬竹’I.latifolius(Keng)Mc Clure为试材,研究了其光合特性及叶绿素荧光参数。结果表明:3种箬竹的净光合速率(Pn)日变化均呈单峰型曲线,峰值均出现在10:00,其中阔叶箬竹的峰值净光合速率最高,达14.79μmol/(m2·s);各个供试种的光合参数差异显著,阔叶箬竹的最大净光合速率、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)较高,分别为15.16、1191.61、20.51μmol/(m2·s),箬竹的暗呼吸速率(Rd)较低,为0.461μmol/(m2·s)。叶绿素荧光参数显示湖南箬竹的电子传递速率(ETR)较高。表明阔叶箬竹的光合性能较强,相对较喜光,箬竹较耐荫,湖南箬竹的光合性能中庸。     

木荷等6种阔叶树种光合生理特性比较

在东江中上游,对6年生木荷、红锥、火力楠、藜蒴、灰木莲和枫香的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）等生理生态指标开展观测研究,结果表明：8月,6种树种均表现较强的生活力,保持了较高的净光合速率与蒸腾速率;10月,6树种均通过降低光合、蒸腾和提高水分利用效率来适应逆境。8月平均Pn和Tr要比10月均值分别高71.86%和129.22%,10月WUE却要比8月均值高25.78%。6树种Pn、WUE的平均值高低排序,均表现为木荷〉红锥、藜蒴和火力楠〉枫香和灰木莲,说明木荷有较强的环境适应能力和抗旱能力,其次为红锥、火力楠和藜蒴,而灰木莲和枫香较低。     

不同氮肥浓度对薄壳山核桃苗木光合特性影响

以1 a生薄壳山核桃实生苗为研究对象,探讨浇施不同浓度尿素溶液对薄壳山核桃实生苗净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、光合有效辐射等12个生理生态因子日变化的影响,以及各生理生态因子间的相关关系,为培育薄壳山核桃优质砧木提供合理施肥依据。采用完全随机试验设计,测定分别浇施0.3%、0.6%、0.9%浓度尿素溶液和对照处理薄壳山核桃实生苗的净光合速率等12个生理生态因子的日变化进程,并采用相关分析分析各因子间的相关关系,采用主成分分析法和通径分析法分析各生理生态因子对净光合速率的直接和间接影响。结果表明：薄壳山核桃实生苗净光合速率日变化曲线呈“双峰型”,有明显“午休”现象;各生理生态因子与净光合速率存在密切的相关关系,空气相对湿度是净光合速率变化的主要决策因子,气孔限制值也是重要的决策因子,蒸腾速率是净光合速率变化的主要限制因子;浇施不同浓度尿素溶液的薄壳山核桃实生苗具有比不施肥苗木更高光合效率,以0.6%浓度尿素溶液具有更高净光合速率;提高薄壳山核桃实生苗生长环境的空气相对湿度和限制苗木的蒸腾速率是提高薄壳山核桃实生苗净光合速率的重要措施。     

12种金花茶组植物光合生理特性比较

为了探讨不同金花茶品种的光合生理特性,从而为金花茶的引种栽培提供参考,以3年生的12个金花茶品种为试验材料,对其叶片光合参数、叶绿素含量和叶绿素荧光参数进行测定。结果表明:广西本地品种普通金花茶和越南引进品种多毛金花茶具有较低的光饱和点、光补偿点及较高的叶绿素含量,表明其利用弱光的能力最强;与其他品种相比,普通金花茶具有较强的光合作用能力和较高的光化学转化效率,其在相同的环境条件下可积累更多的光合产物并且生长更旺盛;越南引进品种罗斯曼金花茶对光环境的适应能力较强,对光照要求较低,具有较强的光合能力。越南引种金花茶的F_v/F_m值表现正常,表明6种越南引种金花茶适于在广西种植。普通金花茶和多毛金花茶的F_v/F_m和F_v/F_o值最高,表明其捕获激发光能的能力最强,并且其光系统Ⅱ的潜在活性最大。12种金花茶品种的光合生理特性具有显著差异,越南引种金花茶表现出了对广西生态环境的适应性。     

4种华南乡土植物幼苗光合特性比较

采用Li-6400便携式光合测定仪,对华南优良乡土植物伯乐树(Bretschneidara sinensis)、楝叶吴茱萸(Evodia glabrifolia)、枫香(Liquidambar formosana)、岭南槭(Acer tutcheri)2年生苗木的光合特性日变化进行测定。结果表明:在晴天条件下4种乡土植物净光合速率日变化均呈单峰曲线,无明显的光合"午休"现象;楝叶吴茱萸、枫香、岭南槭的净光合速率都明显高于伯乐树,其中枫香的净光合速率最高,在11∶00左右达到最大值18.206μmol·m~(-2)·s~(-1),但在17∶00左右楝叶吴茱萸的净光合速率明显高于其它3种乡土植物,净光合速率为11.613μmol·m~(-2)·s~(-1),说明此时楝叶吴茱萸仍然有较强的光合能力。