离子束介导技术在水稻遗传改良中的应用前景

在利用离子束介导技术对水稻进行遗传改良的研究领域内仍然存在着5大研究难题值得注意,即离子束介导试验的机理问题、供体与受体的亲缘关系、对介导试验的后效性研究、寻找介导试验证据时的片面性和离子束介导技术的超前性研究.明确提出了离子束介导技术在水稻遗传改良中的技术思路,即立足于离子束介导技术这一物理学技术平台、注重研究2个关键性问题、在研究中完成3个有效转变、寻找4个方面的试验证据、研究5大生物学特性.     

离子注入法转大豆DNA小麦成熟期CAT分析

经离子注入将大豆DNA导入小麦品种豫麦 69号 ,并测定了其成熟期CAT的变化。结果表明 :在成熟期 ,CAT活性变化较小。在带型变化上 ,离子束介导转大豆全长DNA的处理未出现带型变化 ,离子束介导转大豆DNA片段的处理带型上变化较大。说明离子束介导转大豆DNA片段对CAT的影响大于离子束介导转大豆全长DNA的处理。     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅶ、光呼吸是伴随光合作用发生的过程

测定水稻、小麦、棉花等C_3植物和玉米、高粱等C_4植物的光合与光呼吸强度,研究不同处理对光合与光呼吸的影响。植物的光呼吸是与光合作用伴随发生的。强光、高氮等有利光合作用的因素能促进光呼吸;DCMU、叶片失水等抑制光合作用的因素也降低光呼吸。在光合滞后期中,光合强度与光呼吸强度平行上升。在同类植物中,光呼吸强度与光合强度之间有较稳定的比值,C_3、C_4植物的光呼吸占光合分别为30—35％和4％。     

离子束介导外源DNA转化小麦的当代生物效应分析

为拓宽小麦种质资源,创造优异新种质,以6个玉米品种和1个银杏品种的总DNA为转化供体,以4个小麦品种为转化受体,进行了离子束介导遗传转化研究试验.结果表明,离子注入和离子束介导遗传转化后,受体材料田间出苗率有明显降低,离子注入、DNA溶液浸泡和离子束介导遗传转化处理小麦当代都有一定的变异率,具有明显的生物效应;离子注入和离子束介导遗传转化的当代生物效应二者间没有明显差异,但较DNA溶液浸泡均更明显.田间出苗率和当代变异率能较一致地反映离子束介导遗传转化存在基因型上的差异.     

喷施“瑞宝”对番茄生育和产量的影响

瑞宝与其他三种植物生长调节剂，进行对比试验，对番茄“白果台丰（ＬｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍｅｓｃｕｆｅｎｔｒｍＭｉｌｌ）幼苗进行喷施。其结果是：产量比喷施宝处理提高４３．０１％，百果重提高１７．２５％，光合强度提高３２．０６％，壮苗指数提高０．２９，酸甜比提高１：４．８４，裂果防效提高５１．４５％，番茄早疫病防效提高１．４４％，投入产出比提高１：６２。     

植物汁液及其生物复合对辣椒的营养效应

盆栽试验和田间小区试验研究了7种野生植物汁液及汁液生物复合肥对辣椒生长及产量，品质的影响。结果表明几种植物汁液和汁液生物肥均能提高辣椒产量，改善品质，尤其在提高辣椒维生素C和降低硝酸盐含量上效果明显。臭牡丹汁液能使盆栽辣椒增产23．67％，维生素C含量提高21．76％，硝酸盐含量降低9．5％。空心莲子草汁液生物肥使小区辣椒维生素C含量提高26．9％；硝酸盐含量降低21．6％。7种野生植物汁液及汁液生物肥同时能改善土壤肥力，促进土壤养分良性循环。     

离子束生物技术在小麦育种上的应用

阐述了离子束生物技术在小麦育种领域应用情况 ,概括介绍了离子束诱变育种和离子束介导转基因技术的原理及方法 ,对离子束小麦育种过程中涉及的主要技术参数作了详细描述。还介绍了最近发现的离子束诱变小麦遗传新规律和离子束辅助外源裸露大分子DNA转移在小麦育种中的新进展 ,提出了离子束生物技术在育种领域急待解决的问题和应用前景     

分式析因设计法对低能离子束介导参数的初步研究(英文)

[目的]利用分式析因法探索低能离子束介导各参数的生物学效应。[方法]以同源四倍体双胚苗水稻DER10-04-01为受体材料,以披碱草为DNA供体材料完成离子束介导试验,利用分式析因设计法对低能N+离子束介导外源基因转化水稻的参数进行初步研究。[结果]低能N+离子注入时所采用的能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间等4个因素对DER10-04-01的正常生长发育产生明显的生物学效应,其中注入剂量与DNA浓度对其产生的生物学效应更明显。[结论]能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间是离子束介导转化外源遗传物质中对试验效果具有重要影响的主要因素。     

外源总DNA直接导入植物的分子育种研究进展

文中介绍了2种较常用的外源总DNA直接导入植物的方法—花粉管通道法和离子束介导法,分别从原理与方法、发展与应用、机理与验证、问题与展望4个方面综述了这2种方法的创立与发展以及应用此方法取得的研究成果。     

离子注入甜菊种子效应初报

甜菊种子用Ｎ离子束照射（能量３５～１００ｋｅＶ，剂量１０１３～１０１６／ｃｍ２）经二年试验看出，Ｎ离子注入可促进生长，与对照相比，最优处理剂量１０１３／ｃｍ２的株高、节数、叶片数、干叶重及茎根干重分别提高２２％、１０％、３８％、５４％、８１％，植株茎粗及单株叶面积分别提高１４％及４７％，单株产量提高１２％，小区产量增加４１％，总糖甙含量提高２．８度，优质糖莱包迪Ａ甙含量提高１．８８度，总产糖量增加８３％，莱包迪Ａ糖产量增加１６２％。本文还就其诱变机理与γ射线处理区别进行了讨论。     

分式析因设计法对低能离子束介导参数的初步研究

[目的]利用分式析因法探索低能离子束介导各参数的生物学效应。[方法]以同源四倍体双胚苗水稻DERl0-04-01为受体材料,以披碱草为DNA供体材料完成离子束介导试验,利用分式析因设计法对低能N^＋离子柬介导外源基因转化水稻的参数进行初步研究。[结果]低能N^＋离子注入时所采用的能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时同等4个因素对DERl0-04-01的正常生长发育产生明显的生物学效应,其中注入剂量与DNA浓度对其产生的生物学效应更明显。[结论]能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间是离子柬介导转化外源遗传物质中对试验效果具有重要影响的主要因素。     

稻草覆盖对稻茬免耕秋玉米生理特征及产量的影响

以杂交玉米登海11号为材料,通过稻田免耕覆草栽培试验,研究了稻草不同覆盖量对湘南丘陵稻作区稻茬免耕栽培秋玉米的生理特征及产量的影响.结果表明:稻草覆盖明显增强玉米硝酸还原酶活性和根系活力,提高玉米叶面积指数和玉米叶片光合势,增加叶绿素含量,对提高玉米产量产生了积极的影响.建议早稻茬免耕秋玉米栽培的稻草覆盖量在9 000～12 000 kg/hm~2为宜.     

转C_4基因水稻的生理表现

以C3水稻原种(WT)和C4玉米为材料,研究了转PEPC+PPDK+ME基因水稻(PKM)的C4光合酶活性、不同光温条件下光合参数和水分利用效率、活性氧代谢等指标。结果表明,PKM水稻饱和光合速率介于WT和C4玉米之间,稍偏向玉米,而水分利用效率与WT接近。由于玉米C4基因的导入,PKM水稻高表达了相关的C4光合酶。在高光和高温条件下,PKM水稻光合速率比原种提高55%以上。另外,虽然PKM水稻光合速率增加,但蒸腾速率亦升高,因此PKM水稻的水分利用效率略有增加,偏向原种。在光氧化条件下,PKM水稻耐光氧化能力进一步增强。     

Response of Gas Exchange and Water Use Efficiency to Light Intensity and Temperature in Transgenic Rice Expressing PEPC and PPDK Genes

Aiming to controvert whether the photosynthetic capacity of transgenic rice expressing C4 genes is enhanced, with the C3-type untransformed rice （WT） and maize （a C4 plant） as controls, the activity of C4 photosynthetic enzymes, gas exchange parameters and water use efficiency （WUE） under different light intensities and temperatures, the stable carbon isotope ratio （8-3C） value and the metabolic index of active oxygen as well as plant yield parameters were determined in transgenic rice carrying the PEPC and PPDK genes （CK） in this study. The results showed that the light-saturated photosynthetic rate of CK was intermediate between that of WT and maize, with a slight bias towards that of maize. Under a high light intensity （1 200 μmol m^-2 s^-1） and high temperature （35℃）, CK still exhibited higher photosynthetic capacity, while the Gs decreased. The WUE of CK was only slightly increased, and was similar to that of WT. The δ13C value indicated that CK functioned as a C3 plant. In addition, the tolerance to photo-oxidation and grain yield of CK was enhanced by sprayed with NaHSO3. In conclusion, CK possesses higher photosynthetic productivity under the conditions of high photon flux density （PFD）, high temperature and spraying with NaHSO3 solution, thereby providing a new technical approach and physiological basis for constructing C4-like rice.     

转PEPC基因水稻的光保护效应的可逆动态变化

研究了转PEPC基因水稻及其原种粳稻Kitaake旗叶的叶绿素荧光参数和活性氧代谢有关指标的日变化进程。结果表明,玉米PEPC基因导入水稻后,在高光强下光合速率提高50%,光合作用的光抑制减轻。用PEPC的专一抑制剂证明光合增加确与PEPC基因的导入有关。不同基因型水稻在高光高温自然条件下中午均有光抑制现象,其中转PEPC基因水稻中午Fv/Fm降低较少,光抑制较轻,光能转化为化学能的效率较高,热耗散较低。这些结果为进一步研究转PEPC基因水稻耐光抑制机理和高光效育种提供了依据。     

超高产水稻的高光效特性和高光效材料的筛选

综述了超高产水稻的光合特性、光抑制、光合性状的遗传规律和高光效材料的筛选等内容,比较详细地介绍了光抑制部位及其表现,光抑制的原因以及光抑制中热耗散的可能途径及作用等。由于叶黄素循环在水稻耐光抑制、增加热耗散中起着十分重要的作用,也总结了叶黄素循环的功能。最后,讨论和展望了超高产水稻的高光效育种前景。     

Study of the Protective Effects in PEPC Transgenic Rice

The diurnal course of chlorophyll fluorescence parameter and active oxygen metabolism of flag leaves in PEPC transgenic and untransformed rice Kitaake were studied. The results showed that the photosynthetic rate under high light intensity has been increased by 50% and photoinhibition of photosynthesis in PEPC transgenic was alleviated after the introduction of PEPC gene from maize into rice. It was demonstrated that the increment of photosynthesis in PEPC transgenic was related to the introduction of PEPC gene using specific inhibitor of PEPC. Photoinhibition of photosynthesis in different genotypes exists at noon under natural condition. PEPC transgenic rice exhibited a less decrease in Fv/Fm, a less photoinhibition and a higher efficiency of light energy conversion to chemical energy and lower thermal energy dissipation.These results provided the physiological basis on the mechanism of tolerance to photoinhibition and rice breeding with high photosynthetic efficiency.     

水稻光合作用特性研究进展

综述了水稻的植株形态、生理特性、源/库关系和环境因素对光合作用的影响。现有的研究表明:水稻的理想株型、合适的源/库关系是水稻高光合效率的重要基础,而环境因素主要影响光合电子传递和与光合作用相关酶的活性。要进一步提高水稻经济产量,除了加强形态、生理水平研究外,还要从分子水平研究光合特性和产量的关系,利用基因工程和蛋白质工程手段,培育新的高光合效率品种。     

新株型水稻的光合效率

 新株型（NPT）水稻的净光合速率（Pn）明显低于常规籼稻。叶绿素荧光分析表明，新株型水稻的原初光化学效率（Fv/Fm）明显高于常规籼稻；但是从单位叶绿素的饱和净光合速率、遮荫试验结果及PSII的光化学淬灭系数来看，新株型水稻的实际光能利用效率较常规籼稻低。这表明非光化学过程是限制新株型水稻光合作用的主要限制因素。作者从光能利用效率的角度讨论了新株型水稻的生理改良问题。