水稻温敏感失绿突变体tcd51的遗传分析及其基因定位

从粳稻品种‘嘉花1号’的60Coγ射线辐照的后代中筛选到一个水稻温敏感失绿突变体tcd51,该突变体在24℃条件以下,幼苗从三叶期开始呈白色失绿,而28℃以上条件下其表型与野生型‘嘉花1号’一致,呈正常绿色,表明其幼苗叶色失绿是一种温敏感性状。透射电镜观察表明,突变体tcd51的叶绿体在20℃条件下发育不全,且光合色素含量明显下降,而在32℃条件下叶绿体结构和光合色素含量与野生型基本一致。遗传分析表明,该温敏感失绿突变表型受1对隐性核基因(tcd51)控制。利用该突变体与‘培矮64S’杂交构建F2群体以及InDel和SSR分子标记,将tcd51基因定位在水稻第5染色体上的ID5与ID7分子标记之间的507 kb的区间内,跨越6个BACs,包含26个ORFs。转录表达分析表明,tcd51突变体在20℃低温条件下叶绿素合成、光合作用和叶绿体发育相关基因(PORA,psa A,psb A,rpo B,rpo C)转录水平大幅度下调,而在32℃条件下与野生型无明显差异,说明TCD51可能是一个低温响应且受低温影响的水稻苗期生长的关键基因。本研究为tcd51基因的进一步克隆和功能探索提供了一定的参考。     

水稻温敏型叶片白化突变体tsa1的表型鉴定和基因定位

一个由甲磺酸乙酯(EMS)诱变宁粳36水稻品种获得的温敏型叶片白化突变体tsa1在低温条件下(20~24°C)表现叶片白化,但在较高温度下(28~32°C)叶色与野生型无显著差异。突变体白化叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型相比显著下降。显微观察发现突变体白化组织中正常叶绿体数量稀少,包含大量小型的异常叶绿体,进一步用透射电镜观察发现异常叶绿体中无发育完整的类囊体片层结构,表明该突变体中叶绿体发育存在严重缺陷。遗传分析表明该突变性状受单个隐性核基因控制。利用tsa1与南京11杂交所得的F₂群体中的368个隐性极端个体,将该突变基因定位于第5染色体长臂163 kb的范围内。本研究为该基因的图位克隆及功能解析奠定了基础。     

一个新的水稻叶绿素缺失黄叶突变体遗传分析及其基因定位

粳稻品种"嘉花1号"经60Coγ射线辐照后,在其后代中筛选到一个黄叶的突变体(yl6),经过表型分析,发现该突变体幼苗期不论在低温(20℃)还是在高温(32℃)培养条件下,与野生型相比叶色均呈现出淡黄色,表明其为一温度不敏感突变体。光合色素含量测定结果显示,yl6突变体的黄叶突变性状主要是由叶绿素含量下降所导致。电镜结果显示,yl6突变体内叶绿素合成受阻且叶绿体的正常发育受到影响。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因(yl6)所控制。利用该突变体与籼稻"培矮64S"杂交产生的F2、F3群体中分离出的608个突变体型单株作为定位群体,结合SSR和CAPS分子标记将yl6基因定位在水稻第6染色体短臂上的CAPS1和RM2353分子标记之间,其物理距离约为271kb,目前该区域内没有发现与水稻叶绿素合成/叶绿体发育相关已知功能基因。本研究结果可为yl6基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

水稻黄叶突变体ys94的鉴定与基因定位

水稻突变体ys94,是一个来源于化学诱变的叶色突变体。突变体在三叶期前出现明显的黄叶表型,叶绿素a、叶绿素b含量下降;透射电镜观察表明,突变体叶片叶绿体数量减少、类囊体片层退化。三叶期后叶色开始转绿。成熟期突变体ys94的分蘖数减少,但在结实率和株高等性状上与野生型相比并无明显差异。遗传分析表明,ys94的突变性状由一对隐性核基因控制。利用ys94×DJY组合的F_2定位群体,将突变基因定位在第8染色体短臂标记M8-3和M8-24之间,两标记间的物理距离为140kb,此区间包含11个候选基因。本研究结果为候选基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

拟南芥失绿突变体生理特性及其基因定位

通过筛选T-DNA插入突变体库得到一种叶色失绿拟南芥突变体yg (yellow green),为了研究该失绿突变体的性状变化及发生原因,对其表型、光合色素含量、叶绿体超微结构进行观察或测量,并通过染色体步移法定位了突变基因和T-DNA插入位点。研究发现,突变体yg整个生长期均呈浅黄绿色或黄色,植株瘦弱,生长迟缓,干鲜比、植株高度、基部抽薹数均低于野生型;其叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量相对野生型分别减少了90.6%、89.6%、79.7%;透射电镜观察表明,该突变体叶绿体发育异常,类囊体排列松散,基粒片层断裂,淀粉粒较少,嗜锇颗粒数量显著增加;基因定位发现yg的CHLI1基因发生突变,T-DNA插入点位于5’UTR第24 bp后,导致该基因表达量显著降低。本研究明确了该突变体的失绿机制,进一步证实了CHLI1基因在叶绿素合成过程中的重要功能。     

芝麻黄化突变体YL1的叶片解剖学及光合特性

表型性状标记在作物遗传育种中具有重要的应用价值。在芝麻地方种质"庙前芝麻"中发现了能够稳定遗传的黄化突变体YL1,对该突变体的叶片解剖特征、光合特性及农艺性状的比较分析表明,突变体YL1黄化心叶和平展叶在各个发育时期的叶绿体结构均与同时期野生型存在明显差异,下表皮气孔保卫细胞数是正常叶的2倍左右。YL1的叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素含量均只有同时期正常含量的30%~40%,叶绿素b含量只有正常叶的20%;光合速率在初花期及以前均显著低于同期正常叶,但到终花期与正常叶相当;YL1的生育期和初花期显著推迟,株高和单株蒴果数明显降低,每蒴粒数和千粒重略微降低。显微观察表明,YL1的叶绿体形态结构发育不规则,基粒和基粒片层数目明显少于野生型,使得叶绿素含量过低,属于叶绿体发育异常导致的叶绿素缺少型突变体。     

水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

植物叶色变化对叶绿体发育和叶绿素生物合成等光合系统结构和调控机制的研究有着重要的理论意义。水稻叶缘白化突变体mal (marginal albino leaf),来源于恢复系缙恢10号(Oryza sativa L.ssp. indica)的EMS诱变群体,经过多代自交,其突变性状遗传稳定。与野生型相比,mal突变体整个生育期叶片边缘白化且叶片变窄,抽穗期倒三叶叶片、倒二叶叶边缘以及倒三叶叶边缘的叶绿素含量极显著降低。透射电镜观察发现,mal突变体叶片绿色部位细胞与叶绿体发育完全,白化部分叶肉细胞大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部完全降解。遗传分析表明该突变体受隐性核基因控制,MAL被定位在第8染色体上SSR标记M22和InDel标记ID27之间,物理距离为171 kb。本研究将为MAL基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

水稻斑马叶突变体zebra1349的表型鉴定及基因精细定位

从恢复系育种材料[R128//(R318/R1025)F1]F6中获得一个新的斑马叶突变体zebra1349,突变体秧苗期如果不移栽,与野生型一样表现绿色,移栽后5 d新抽出的叶片包括叶鞘会呈现出与叶脉垂直的黄绿相间的条纹,移栽后30 d抽出的叶片又表现正常绿色,成熟期主要农艺性状与野生型无明显差异。与野生型相比,突变体六叶期斑马叶黄区部位的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量分别下降了55.86%、61.02%、39.34%和47.03%。透射电镜(TEM)观察表明,突变体斑马叶绿区部位叶绿体发育正常;黄区部位叶肉细胞中叶绿体结构异常,类囊体膜退化和分解严重,类囊体基粒片层数量明显减少,片层间距拉大,排列疏松。对zebra1349与正常叶色品种杂交F1、F2代的遗传分析表明该性状受1对隐性核基因调控。利用1192株zebra1349/02428 F2隐性定位群体,最终把ZEBRA1349基因定位在水稻第12染色体In Del标记indel39和indel44之间,其遗传距离分别为0.04 c M和0.17 c M,根据日本晴基因组序列推测,两标记之间的物理距离约为89 kb。本研究为ZEBRA1349基因的图位克隆和功能研究以及分子标记辅助育种奠定了基础。     

水稻低叶绿素含量突变对光合作用及产量的影响

突变体水稻叶绿素含量仅是其野生型水稻的51%,但是其饱和光合值在低氮、中氮、高氮处理下,却比对照野生型水稻分别高3.7%、20.4%与39.1%。为了探究其生理学机制,分别在大田与盆栽试验中,不同氮肥水平研究了突变体材料与野生型材料的叶片Rubisco酶含量、气孔导度、水通道蛋白表达水平、叶绿素荧光、叶片解剖结构和叶绿体超微结构。叶绿体超微结构表明突变体材料虽然叶绿素含量降低,叶绿体的发育并未受到影响;叶绿素荧光试验结果表明,高光强下,低叶绿素含量突变体并未受到光抑制,光反应电子传递未受影响。气孔导度数据、叶片显微结构观察与水通道蛋白基因表达数据表明叶黄突变体具有较高的气孔与叶肉导度;同时低叶绿素含量突变体内较高的Rubisco酶含量也是其在高光照条件下具有较高光合速率的重要原因。产量数据表明,叶黄突变体虽然生育期短,但其产量水平与对照无显著差别,这可能与其高光强条件下有较高的光合速率有关。上述试验结果表明高叶绿素含量并不是叶片高光合速率的必需条件。在今后的高光效育种中,挑选叶绿素含量适宜的品种更有利于叶片内氮素在其他光合器官中的分配,提高光合效率,最终获得高光效品种。在本研究中使用的叶绿素含量降低突变体在高光效育种中有潜在的研究价值。     

水稻单叶独立转绿型黄化突变体grc2的鉴定与基因精细定位

转绿型叶色突变体是研究植物叶绿体分化与发育的基础材料。grc2是利用60Co-γ射线诱变籼型三系保持系T98B后获得的单叶独立转绿型黄化突变体。grc2植株上任一叶片刚抽出时为黄色,在生长10 d左右后变绿,具有单叶不依赖于植株特定发育阶段而独立转绿的特性。与野生型T98B相比,grc2黄化叶片的总叶绿素和叶绿素b含量显著降低,叶绿体滞留在黄化质体阶段,表明grc2可能在叶片早期发育中起关键作用。遗传分析表明,grc2受1对隐性核基因独立控制;利用源于grc2/Nipponbare的F2群体的960个突变单株,将grc2基因定位在STS标记S254与S258之间约31 kb的范围内,该区域含有5个未报道过的注释基因。这些结果为grc2的克隆及功能研究提供了重要信息。     

两系杂交稻PA64S/E32生育后期的光抑制和光合产物分配

以两系杂交稻PA64S/E32和汕优63为材料，在自然条件下测定叶绿素荧光参数和同化产物分配等关键指标。在中午（高光高温）和叶衰老过程中，PA64S/E32的叶绿素、蛋白质含量、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）、量子产量（φPSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）的降低较少；非光化学猝灭系数（qN）增加较少。表明在自然条件下，两系杂交稻PA64S/E32吸收的光能能较多的转化为化学能，通过热耗散的能量较少，表现耐光抑制。通过用同位素14C对光合同化产物运转分配进行研究，发现两系杂交稻PA64S/E32光合同化产物向穗部的运转速率和分配比率均较高，表明其具有较好的源库协调性。上述有关光合和同化产物的分配特点可能是两系超级稻高产的生理基础。     

不同储藏条件下糙米中过氧化氢酶活动度的变化规律

在不同储藏条件下,对糙米中过氧化氢酶活性变化规律进行研究。采用储藏条件为:氧气浓度分别是2%、5%、21%,温度分别为15℃、20℃、30℃,水分分别为13.5%、14.5%、15.5%。以此来进行糙米模拟储藏实验。首先采用单因素实验研究方法,研究了氧气浓度、储藏温度、糙米水分对糙米过氧化氢酶活性的影响规律。研究表明:在3种不同氧气浓度的气调方式中,2%和5%的氧气浓度可使水分在13.5%～14.5%之间、温度范围为15℃～20℃的糙米在5个月的储藏期内过氧化氢酶活性下降控制在25%以内,而在21%氧气浓度的自然储藏条件下,其过氧化氢酶活性下降超过了35%。另外通过比较21%氧气含量、水分13.5%不同温度条件下糙米的过氧化氢酶的活性变化情况,可以看出高温下(30℃)的糙米其过氧化氢酶活性比15℃和20℃的糙米变化要快。在150d的储藏期内下降了37%。且后者在60d出现一个转折点,过氧化氢酶活性变化速率开始明显减小。其中高于15.5%的高水分糙米不宜储藏,实验验证了低氧可以延长高水分糙米的储藏期。通过单因素实验和多因素综合实验,并使用Design一Expert软件进行多因素分析,可以得出各因素之间具有交互作用,其中温度和氧气浓度和水分的交互作用对糙米中过氧化氢酶活性的影响显著。水分和温度越低,糙米品质劣变速度越慢。     

低温强光对超级杂交稻及其亲本苗期光合特性的影响

研究低温强光对两优培九和母本培矮64S（PA64S）以及父本中籼9311苗期叶绿素荧光参数和光合特性的影响。结果显示低温强光处理后，与父母本相比，两优培九的光合速率、PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm）和光化学猝灭系数（qP）降低和光化学猝灭系数（qN）增加较少，说明在低温强光下，超级杂交稻两优培九吸收的光能能较多的转化为化学能。试验结果表明在苗期杂交稻两优培九在低温强光下具有超亲偏母本的现象。     

吉林省水稻幼苗期低温处理对根系活力的影响

为了降低低温对吉林省水稻幼苗期的影响,减少病害的发生,对目前吉林省主要水稻栽培水稻品种幼苗期根系活力进行分析。以吉林省的7个主栽水稻品种（‘长白9’,‘长白16’,‘吉粳803’,‘吉粳105’,‘吉粳88’,‘吉粳83’,‘吉粳81’）为材料,对它们进行8~12℃低温处理,通过线性内插法确定了8~12℃分别处理1~6天条件下的水稻根系活力,进一步利用统计回归方法建立了不同温度下处理天数与水稻根系活力之间的关系。结果表明,不同温度条件下,根系活力的降低与处理天数成正比,根系活力在相同的温度下,不同的处理天数均呈现：‘吉粳81’ > ‘吉粳83’ > ‘吉粳88’ > ‘吉粳803’ > ‘吉粳105’ > ‘长白16’ > ‘长白9’。因此,根据温度条件可以对水稻幼苗期根系活力进行有效预测,并且得出水稻幼苗期根系耐冷性与水稻品种的属性相关。     

合肥地区春季大棚光温环境与番茄耐低温弱光指标的筛选

摘要：为了解合肥地区春季大棚内的光温环境,筛选番茄耐低温弱光的指标,为选择适于本地大棚栽培的番茄品种提供依据。通过对2008年3～4月份大棚内外温度、光照的观测和大棚内不同番茄品种的栽培试验,研究了大棚内外的光温环境,低温弱光对13个不同番茄品种苗期的叶片叶绿素含量、净光合速率大小、MDA含量和SOD活性的影响。结果表明,春季大棚内温度在20℃左右、比棚外平均高5℃左右,大棚内光强平均为20kLx。多云或者阴雨天,大棚内出现低温弱光环境。不同番茄品种叶绿素含量不同,美洲豹、天福168叶绿素含量高,天福501净光合速率大,与其低温弱光的适应性一致。低温弱光处理对不同番茄品种叶片MDA的含量和SOD活性的影响不同。天福501、天福168番茄MDA显著低于对照、SOD活性则显著高于对照。文章对低温弱光环境与番茄耐低温弱光指标进行了讨论,指出苗期番茄叶片叶绿素含量水平和低温弱光下MDA含量是选择耐低温弱光番茄品种筛选的重要参考指标。     

低温对水稻剑叶膜脂过氧化和脂肪酸组分的影响

以高产杂交稻两优培九和常规杂交稻汕优63为材料，研究夜间低温对剑叶叶绿素、类胡萝卜素、类囊体膜脂过氧化和脂肪酸组分的影响。结果表明，两个品种叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素a/b随着处理时间延长和温度降低而下降，而类胡萝卜素含量与叶绿素总量的比值上升。低温处理4 d后，两个品种MDA含量均明显高于对照，同时也比处理2 d时高。超氧阴离子含量随着处理温度的降低、时间的延长而上升。两个品种的SOD活性在处理4 d后都下降。两优培九的CAT活性平缓下降，而汕优63则显著下降。脂肪酸的不饱和度随着处理温度的降低和时间的延长逐渐上升，汕优63上升幅度较大，推测其对低温更为敏感。夜间低温引起剑叶类囊体膜脂过氧化加剧，脂肪酸不饱和度上升，这两方面的变化有着密切的关系，且都与杂交稻的冷适应性相关。     

低温弱光对茄子幼苗某些生理指标的影响

研究了茄子幼苗在低温弱光（10℃/5℃ 昼/夜,光强60和120μmol/）胁迫和恢复各7d后的部分生理指标的变化。结果表明,低温弱光胁迫后茄子幼苗的净光合速率（Pn）,气孔导度(Gs)和叶绿素(Chl.)含量显著降低;光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的Pn、表观量子效率(AQY)降低;CO2补偿点（CCP）升高,CO2饱和点（CSP）、CO2饱和时的Pn、光合能力（A350）、CO2羧化效率（CE）降低;POD和CAT活性明显下降;Pro.和MDA含量有不同程度的升高;均以低温下较强光照时（120μmol/）的变化幅度较大;恢复7d后除MDA含量基本恢复到对照水平外,其它各项指标仍然不能恢复到对照水平。试验条件已使茄子幼苗发生了膜脂过氧化作用,并对茄子幼苗叶片光合机构的结构和活性造成了不可恢复性的伤害。     

高温对北方白黄瓜果实表面光系统Ⅱ光能利用效率的影响

采用MINI-IMAGING-PAM成像叶绿素荧光仪,测试了高温处理后黄瓜果实表面叶绿素荧光动力学参数,分析探索了高温对黄瓜果实表面光系统Ⅱ（PSⅡ）光能吸收利用效率的影响。结果表明高温处理后,果实表面初始荧光Fo和非调节性能量耗散量子产量Y(NO)随温度的升高而升高;最大荧光Fm、最大光化学效率Fv/Fm、实际量子产量Y(Ⅱ)和调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)随温度的升高而降低。综合分析表明,温度在46℃以下时,果实表面的光合机构以调节性能量耗散来保护反应中心,维持反应中心较高的光能吸收利用效率;46℃以上的高温使果实表面调节性能量耗散机构失活,过剩能量以热耗散形式散发,破坏了光合机构。     

南郑春季低温及对水稻育秧的危害

分析了1966—2003年南郑春季（4—5月）低温发生情况，用＜12℃的负有效积温和最低气温划分低温对水稻的危害程度。结果表明南郑春季＜12℃的低温都发生在4月份，39%年份无危害，21%年份有轻危害，19%年份有中危害，21%年份有重危害。倒春寒发生频率为21%，集中于5月上中旬。＜12℃低温属连阴雨型的是晴冷型的2倍，倒春寒年份常伴有连阴雨型低温。分析了低温对水稻育秧的影响，4月中下旬是秧苗受＜12℃低温危害的关键时期，5月上中旬是秧苗受倒春寒危害的关键时期。针对不同类型低温，提出了不同预报服务和田间管理措施。     

吉林省主栽水稻品种孕穗期耐冷性比较

为了对吉林省水稻品种进行合理布局,降低低温冷害风险,对目前吉林省主要水稻栽培品种孕穗期的耐冷性进行研究。选用目前吉林省的7个主栽水稻品种（‘长白9’,‘长白16’,‘吉粳803’,‘吉粳105’,‘吉粳88’,‘吉粳83’,‘吉粳81’）进行孕穗期16℃低温处理,通过线性内插法确定了低温处理6~14天连续9天的水稻空壳率,进一步利用统计回归方法建立了16℃低温处理下不同水稻品种处理天数与空壳率的相互关系。结果表明;所有参试品种在处理10~13天时水稻空壳率达到最高,随后无明显变化。其中耐冷性弱的‘长白19’的空壳率最早达到最大值,并且冷水反应比较敏感。耐冷性最强的‘吉粳81’,冷水反应比较迟钝。其余的品种介于二者之间。因此,品种间耐低温能力存在显著差异,选育耐低温品种是提高水稻耐冷性的一种有效途径。