不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

小偃54和京411及其杂交后代稳定优选株系光合特性的动态变化

以上海种植的小偃54和京411及其杂交后代稳定优选株系6号、7号和10号为材料,通过测定抽穗期剑叶的毫秒延迟发光(ms-DLE)和不同生育期倒数第1片功能叶的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、比叶重(SLW)、F_v/F_m、ATP含量和P700还原初始速率来分析其光合特性的动态变化,为小麦育种选择中改善光合性能提供理论依据和技术途径。结果表明,小麦杂交优选后代6号株系的形态农艺性状近于小偃54,7号株系近于京411,10号株系的变异较大。不同基因型小麦及其杂交优选后代的光合特性与生育时期和衡量指标密切相关,P_n为分蘖期>抽穗期>灌浆期>拔节期,叶绿素含量为灌浆期>抽穗期>分蘖期>拔节期,ATP含量为灌浆期>拔节期>分蘖期>抽穗期,P700还原初始速率为灌浆期>抽穗期>拔节期>分蘖期,各生育期间的F_v/F_m无明显差异。小麦光合特性的超亲优势随生育时期而异,杂交优选后代10号株系的P_n和Chl在灌浆期有超亲优势,ATP含量在抽穗期有超亲优势,SLW和P700还原初始速率介于两亲本间。杂交优选后代株系10号聚合了P_n、Chl和ATP含量的超亲优势,其光合特性优于两亲本,而6号劣于两亲本,7号介于两亲本之间。     

小偃54和京411及其杂交后代稳定优选株系光合特性的动态变化

以上海种植的小偃54和京411及其杂交后代稳定优选株系6号、7号和10号为材料,通过测定抽穗期剑叶的毫秒延迟发光(ms-DLE)和不同生育期倒数第1片功能叶的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、比叶重(SLW)、F_v/F_m、ATP含量和P700还原初始速率来分析其光合特性的动态变化,为小麦育种选择中改善光合性能提供理论依据和技术途径。结果表明,小麦杂交优选后代6号株系的形态农艺性状近于小偃54,7号株系近于京411,10号株系的变异较大。不同基因型小麦及其杂交优选后代的光合特性与生育时期和衡量指标密切相关,P_n为分蘖期>抽穗期>灌浆期>拔节期,叶绿素含量为灌浆期>抽穗期>分蘖期>拔节期,ATP含量为灌浆期>拔节期>分蘖期>抽穗期,P700还原初始速率为灌浆期>抽穗期>拔节期>分蘖期,各生育期间的F_v/F_m无明显差异。小麦光合特性的超亲优势随生育时期而异,杂交优选后代10号株系的P_n和Chl在灌浆期有超亲优势,ATP含量在抽穗期有超亲优势,SLW和P700还原初始速率介于两亲本间。杂交优选后代株系10号聚合了P_n、Chl和ATP含量的超亲优势,其光合特性优于两亲本,而6号劣于两亲本,7号介于两亲本之间。     

去除遮阴后自然强光对小偃54和8602及其杂交后代光合特性的影响

黄淮地区冬小麦生育后期常出现阴雨寡照及连阴骤晴等不良气候,本试验目的是阐明弱光逆境解除后自然强光对冬小麦光合特性的影响。在抽穗至开花期对小偃54和8602及其杂交后代小偃81和212遮阴处理(约自然光40%),10 d后去除遮阴,测定恢复过程中亲本与杂交后代旗叶叶绿素含量、光合气体交换、叶绿素荧光等参数。去除遮阴初期,亲本与杂交后代都发生了光抑制,净光合速率(Pn)、叶绿素a/b比值、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、光系统II(PSII)最大量子效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、非光化学猝灭(NPQ)和电子传递到QA下游的概率(Ψo)都低于对照,并且随着去除遮阴时间的延长逐渐恢复。杂交后代小偃81在去除遮阴后比其2个亲本和另一杂交后代品系212具有相对更高的Pn、ΦPSII和Ψo,表明小偃81对环境光强变化的适应性优于其亲本,且相对较高的PSII光化学效率活性和稳定性是其在去除遮阴后拥有更高Pn的原因之一。小偃81更能适应黄淮地区小麦生育后期光照不足和连阴骤晴的不良气候。     

早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料，研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明，早衰小麦旗叶叶绿素含量较低，而且在生育后期下降较快；在整个灌浆期，旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率F_v/F_m均低于对照；光饱和点低而光补偿点高，     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

沼液与尿素配施对冬小麦光合特性及产量的影响

2007—2009年度,在总施氮量相同的条件下,比较了沼液与尿素氮肥不同基追比对冬小麦品种温麦28光合特性及产量的影响。在基施沼液的基础上追施尿素,提高叶片PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII光化学最大效率(F_v/F_m)和荧光光化学猝灭系数(q_P),降低荧光非光化学猝灭系数(q_N),其PSII量子效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)优势明显,具有较高的光合速率,尤其是基施25%沼液氮+追施75%尿素氮处理,光合功能强,籽粒产量最高,2007—2008年度达8 277.90 kg hm^-2,2008—2009年度为7 318.07 kg hm^-2。整个生育期单施沼液处理使小麦营养生长过旺,荧光参数变劣,光合速率下降,产量显著降低。单施尿素氮肥处理F_v/F_o和F_v/F_m在开花期前具有明显优势,但在开花期后不再延续前期优势,Φ_PSII和ETR参数年度间存在差异,q_P值持续低于基施沼液追施尿素的配施处理,而q_N值表现相反,荧光参数间不够协调,产量较基施沼液追施尿素处理降低,而较单施沼液处理显著提高。     

耐低钾玉米自交系延缓叶片衰老的生理特性

以典型的耐低钾玉米自交系90-21-3和低钾敏感玉米自交系D937为试材,采用大田试验,研究了生育后期低钾胁迫对不同自交系叶片持绿性、叶绿素含量、光合特性及叶绿素荧光参数、烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和NAD激酶(NADK)活性、保护酶活性的影响,探讨耐低钾玉米延缓叶片衰老的生理特性。结果表明,低钾胁迫持续到生育后期,90-21-3与D937相比,叶片持绿时间长,叶绿素含量下降缓慢,叶片净光合速率(P_n)高;胞间CO₂浓度(C_i)和气孔限制值(L_S)上升幅度小;F_PSII、F_v、F_m高,而F_o明显低;PEPC和NADK活性高;MDA含量上升缓慢且维持较低水平;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性相对较高。低钾胁迫下,90-21-3自交系延缓叶片衰老的原因可能为持绿性较好,延长了叶片功能期;光合能力强,受光抑制程度较轻;NADK活性稳定,为光反应提供电子受体NADP,同时PEPC活性较高,暗反应又能固定相对较多的CO₂,从而保证了CO₂的供应;光反应和暗反应的协同,使90-21-3自交系具有相对较高的光合速率,同时抗氧化酶又具有较高的活性,可有效清除活性氧。     

氮肥运筹对孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光与籽粒灌浆特性的影响

以小麦品种皖麦54为试验材料,研究不同氮肥运筹对孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响。结果表明,孕穗期小麦旗叶叶绿素含量最高,随后下降,至成熟期降到最低;渍水处理叶绿素含量下降幅度高于对照处理。对照处理孕穗期后叶绿素荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o和q_p随小麦生育期的推进呈先增加后降低的变化趋势,于渍水处理孕穗期后第11~20天达到最高峰,NPQ呈先降低再升高的趋势。孕穗期渍水7 d后F_v/F_m、F_v/F_o和q_p均呈“低–高–低”的变化趋势,与对照相比,F_v/F_m低1.8%~2.3%,F_v/F_o低8.0%~10.9%,Φ_PSII则显著低于对照。基肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%(N4)处理生育后期旗叶叶绿素含量显著高于全部氮肥基施(N1)处理,而F_v/F_o、F_v/F_m和q_p显著高于N1和基肥70%+拔节肥30%(N2)处理。叶绿素含量与F_v/F_m、q_p和Φ_PSII呈显著正相关,与NPQ呈显著负相关。ETR-PAR响应曲线的拟合结果表明,孕穗期渍水7 d小麦生育后期旗叶ETR_max、α和E_k值较对照降低。N4的旗叶ETR_max、α和E_k均高于N1和N2。孕穗期渍水7 d条件下不同氮肥运筹方式间各叶绿素荧光参数变异系数高于对照,氮肥的补偿效应较对照明显。氮肥后移运筹方式显著减轻渍水逆境对光合器官的破坏,使小麦生育后期功能叶具有较强的光捕获能力和光化学效率,改善了旗叶光合性能,使灌浆期延长,平均灌浆速率提高,从而较氮肥前移处理显著提高小麦千粒重。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

不同基因型小麦及其优选杂交后代的光合作用特性

小偃54由小麦(Triticum aestivum)和长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)远缘杂交而成,具光合作用过程中内源循环光合磷酸化活力较高和对逆境有较高抗性等特点。以小偃54与小麦品种京411和8602及其优选杂交后代为试材,在抽穗期和灌浆期测定其光合性能及其在后代中的表现,以期为改善小麦光合性能育种提供理论基础。结果表明,两个已在生产中有应用价值的优选杂交后代8154和1287的净光合速率稍高于各自的亲本(小偃54与京411和小偃54与8602),说明小麦高产性状的选择常与高光合速率相联系。小偃54与京411交配而得的3个具有不同特性的单粒传优选杂交后代的叶片净光合速率和叶绿素含量都与两个亲本相仿,但在灌浆期测得小偃54及其优选杂交后代的三磷酸腺苷(ATP)含量均较京411高,其中一个优选杂交后代的ATP含量在抽穗期和灌浆期均为其两个亲本的2倍以上,这可能与其亲本小偃54的循环光合磷酸化活力较高有关。     

棉花杂种优势与几种生理生化指标的相关性

对８个陆地棉杂种及其亲本的四种生理生化指标进行了测定，并研究了这些指标与杂种产量优势的相关性，结果表明：幼芽匀浆互补法对Ｆ１皮棉超亲优势、中亲优势的预测相符率分别为８７．５％和７５．０％；杂种萌动种子ＡＴＰ含量普遍高于双亲平均值。超亲优势、中亲优势与杂种ＡＴＰ含量及双亲ＡＴＰ含量的平均值均呈正相关，且中亲优势与杂种ＡＴＰ含量相关显著（ｒ＝０．７１８８，Ｐ〈０．０５）；杂种产量优势与盛蕾期、盛花期的     

玉米杂交种与亲本主要光合性状的比较

对５在自交纱及其组配的４个杂交种光合性能的分析表明，杂交种较其亲本在光合面积上表现三种关系类型即居中，偏高亲，超高亲，而在光合时间上表现为负优势；在光合速率上表现为正优势；幅度在３．１％～２３．４％，超高亲２．４％～９．３％，光合速率杂种优势与叶绿素含量有关。杂交种的叶绿素ａ／ｂ和胡萝卜素／叶绿素较亲本有降低的趋势。结合产量及有关性状分析表明，杂交种较自交系不仅在源上而且在库系统均有明显改善。     

冬小麦不同基因型氮素利用效率的差异及机理分析

该研究在过去几年工作的基础上,根据当地常栽的10个冬小麦品种（陕253;陕229;小偃503;陕农78;陕225-47;小偃22;小偃128;小偃6号;西农1043;西农2208）的氮效率类型划分,从中选择氮高效高响型（小偃22）和低效低响型（小偃6号）2个冬小麦基因型,在高、中、低3个不同施氮水平下通过田间小区试验进一步研究其氮效率差异,并通过测定关键生育期叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、光合作用日变化等生理代谢指标探讨了产生这种差异的作用机理,以便为进一步选育氮高效作物品种提供理论依据。结果表明,在不同施氮水平下,小偃22的氮素利用效率均高于小偃6号,施氮提高了其氮素利用效率。同时,比较了引起2个小麦基因型氮素利用效率差异的机理,发现氮高效基因型在拔节期的硝酸还原酶活性、叶绿素含量和光合速率均高于氮低效型。     

杂种小麦花后干物质积累转运动态和分配

选用两个杂种及其亲本和对照7个材料, 进行了开花后干物质积累转运和分配规律的研究。 结果表明： 杂种小麦叶面积大, 生物量高, 灌浆强度大, 每日千粒重达1677～1812 mg, 超双亲平均值(MP)和对照(CK)8.6%～26.1%, 灌浆持续时间长1.4～3.1d, 是形成粒重优势的关键所在。 与亲本相比, 化杀杂种CH-1的干物质转运率(TR)     

Chlorophyll and Proline as Affected by Moisture Stress in Young and Mature Leaf Tissues of Brassica carinata Hybrids and Their Parents

Chlorophyll reduction and proline accumulation under moisture stress at three different growth stages in young and mature leaf tissues of B. carinata hybrids of reciprocal origin and their parents was studied. Greater chlorophyll reduction was observed in mature leaves at flowering stage, whereas proline accumulated significantly in young leaves at pre-flowering stage. The chlorophyll and proline contents per se in hybrids was higher so as their reduction and accumulation compared to their parents. Maternal influence was apparent for these two characters in Brassicas.     

Heterosis and inheritance of drought tolerance in faba bean, Vicia faba L.

Twelve parental lines of faba beans and 27 F₁ hybrids derived from them were field-tested under a dry and a well-watered treatment, at two German locations (Göttingen, Hohenheim) in two years (1995, 1996). Drought was artificially induced using rain shelters from anthesis until maturity. Data were collected on yield under dry (Yd) and well-watered (Yw) conditions. Drought tolerance was assessed as Yd/Yw. The mid-parent heterosis was significant for Yd and Yw, but not for Yd/Yw. Relative heterosis for Yd (52.0%) was greater than for Yw (39.3%). Parental heritability was greater for Yw (0.86) than for Yd (0.61). However, it was similar for both traits in F₁ hybrids (0.65 and 0.66). Principal component analysis showed that F₁ hybrids exhibited the same pattern of adaptation as their parents. The heritability of drought tolerance was 0.48 in F₁ hybrids and 0.70 in parents. Attention should be paid to its negative correlation with yield. Several hybrids combined high tolerance, a favourable pattern of adaptation and appropriate performance.