两优培九剑叶叶绿体衰退进程中的细胞生物学特性初探

以高产杂交水稻两优培九剑叶完整叶绿体为研究对象,对其衰退进程中光能转化、抗氧化特性和超微结构变化进行了研究。 剑叶净光合速率随叶片衰老而逐渐下降,叶绿素含量在衰老后期出现显著下降的趋势。叶绿体PSⅠ和PSⅡ活性均显示先上升后降低的变化趋势,PSⅠ活性变化相对于PSⅡ活性变化较为缓慢。Ca2+ ATP酶和Mg2+ ATP酶活性变化呈现先下降后上升最后显著下降的变化趋势。叶绿体衰老早期超氧化物歧化酶在清除活性氧对叶绿体膜系统伤害中具有重要作用,衰老后期谷胱甘肽则发挥较大作用,但抗坏血酸的作用并不明显。电镜观察显示叶绿体超微结构变化与其光合生理功能变化一致。     

弹性漆改善软木地板漆膜性能的研究

为了探明水稻营养生长阶段的衰老机制,鉴定了一个在抽穗期前多数叶片逐渐死亡的黄色水稻突变体。黄色衰老突变体表型特征为在分蘖期后,其绿色叶片基部随机出现斑点,并逐渐扩散至整个叶片。与之相反,野生型叶片在整个分蘖期均保持绿色。超微结构分析发现,水稻突变体叶片叶绿体类囊体膜和其他细胞器结构在不同衰老时期破裂,严重时导致细胞质皱缩。在叶片衰老过程中,突变体叶片光合活性、叶绿素含量和抗氧化酶活性发生不可逆转的下降。     

水稻叶片自然衰老过程中Rubisco大亚基的含量变化

 以水稻低叶绿素b突变体及其野生型（镇恢249）为材料,研究了水稻第5叶叶片自然衰老过程中光合放氧、Rubisco大亚基含量变化以及对胰蛋白酶敏感性的变化,并通过喷施不同的抗氧化剂以及氧化剂研究其对Rubisco大亚基含量变化的影响。结果表明,叶片全展后随着衰老进程,突变体与野生型光合放氧速率、Rubisco大亚基相对含量呈下降趋势,抗氧化剂可以不同程度地缓解Rubisco大亚基含量的下降,而氧化剂则加速Rubisco大亚基含量的下降。低叶绿素b突变体的光合放氧速率高于野生型,Rubisco大亚基含量下降慢于野生型,并且衰老进程中突变体Rubisco大亚基对胰蛋白酶的敏感性低于野生型,推测活性氧是Rubisco降解的调节剂之一。     

水稻斑马叶突变体zl7的鉴定与基因的精细定位

【目的】斑马叶突变体作为水稻叶色突变体的重要种质资源，是研究植物光合作用机制和高光效育种的理想材料，对于解析光合作用机理和提高水稻产量具有重要意义。【方法】用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种春江06建立突变体库，从突变体库中筛选到1份苗期为斑马叶的突变体，该突变体被命名为zl7(zebra leaf7)。在常规大田种植条件下分别比较突变体与野生型在苗期、抽穗期和成熟期叶色表型和产量性状差异，通过透射电镜实验分析叶片叶绿体发育情况，利用图位克隆方法克隆候选基因，利用荧光定量PCR方法分析参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达水平。【结果】从苗期开始，突变体zl7表现出典型的斑马叶，叶绿素含量降低，直到抽穗期，斑马叶表型消失，叶片逐渐复绿，叶绿素含量无明显差异。光合速率测定和电镜观察结果显示，突变体zl7的光合速率、气孔导度下降，叶绿体发育异常。与野生型相比，突变体的株高、分蘖、穗长、一次枝梗、二次枝梗和每穗粒数均显著降低，而粒长、粒宽和千粒重均略有增加。荧光定量PCR结果表明突变体中参与叶绿素降解相关基因的表达量显著升高，而参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达量显著降低。遗传分析...     

叶色白化水稻突变体转绿中若干生理与叶绿体发育特型的研究

以水稻白化转绿型叶色突变体及其野生型亲本为材料,研究突变体转绿过程中叶片相关生理特性及其叶绿体发育超微结构变化.研究结果表明:突变体随着叶色转绿,叶片叶绿素、可溶性蛋白含量增加、超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,突变体叶色在完全转绿后,SOD活性电泳中出现了清晰的Fe-SOD谱带;突变体在2叶1心期,叶肉细胞内都是囊状空泡,没有叶绿体,而野生型亲本叶肉细胞内已具有大量叶绿体存在;突变体6叶1心期,叶肉内可以观察到叶绿体的存在,但叶绿体形态不规则或畸形;野生型亲本叶绿体可以直接由前质体正常发育而来,而突变体的叶绿体发育经历了“前质体-白色体-叶绿体”的过程,其叶绿体发育明显滞后.     

玉米碳水化合物分配缺陷突变体ygl3的光合特性及遗传分析

以快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选得到的碳水化合物分配缺陷突变体ygl3为材料,通过叶片内叶绿素含量和碳水化合物含量的测定、叶绿体结构显微观察、光合特性和遗传特性等进行分析。结果表明,与野生型相比,突变体叶绿体数目变少,形态松散,维管束鞘叶绿体积累了大量的淀粉,淀粉颗粒排列不规则且体积增大,导致了叶绿体的膨胀和膜结构的破坏;叶片中淀粉、葡萄糖、果糖的含量都显著高于野生型,表现出玉米碳水化合物分配缺陷的典型表型特征;突变体的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都显著低于野生型;净光合速率(Photo)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Trmmol)均极显著低于野生型,胞间二氧化碳浓度(Ci)高于野生型。遗传分析表明,(ygl3×Mo17) F₂分离群体突变型(黄化)与野生型(绿色)植株性状分离符合1∶3分离比例,表明该突变体受单个核隐性基因控制。     

外源山梨醇对盐胁迫下两优培九和武运粳7号光合特性及类囊体膜多肽组分的影响

 以4叶期的水稻幼苗为材料，比较研究了外源山梨醇处理对盐胁迫下两优培九和武运粳7号幼苗光合特性及类囊体膜多肽组分的影响。研究结果表明，随着盐处理浓度的增加，两优培九和武运粳7号的叶绿素含量、PSⅡ的电子传递活性、叶绿体放氧活性、光合速率呈下降趋势；叶绿体ATP含量、 叶绿体ATP酶(Mg2＋ATP酶和Ca2＋ATP酶)活性先升后降，PSⅠ的电子传递活性、呼吸速率则呈上升的趋势；但类囊体膜的多肽组分并不存在明显的差异。相比之下，两优培九对盐胁迫的抗性大于武运粳7号，具有一定的高产优势。外源山梨醇对两种水稻抵抗盐胁迫具有一定的缓解作用。     

白条纹水稻突变体的光合特性分析

从水稻组织培养突变体中发现可稳定遗传的白色条纹突变体,其生育期呈现白色和绿色条带相间的表型。电镜观察表明突变体绿色条带叶肉细胞具有正常的叶绿体发育,白色条带叶肉细胞则表现出叶绿体缺失。与野生型相比,突变体单位重量叶片叶绿素含量显著下降,但叶绿素光能吸收强度略有上升。突变体类囊体膜上的光系统II产生的激发能量降低,并将更多的激发能分配给光系统I。突变体保持叶片光合效率稳定的机制是通过提高胡萝卜素与叶绿素比值来补偿光合色素含量和激发能的降低引起的光合效率下降。     

T-DNA插入水稻突变体库的叶绿素和净光合速率变化

从T-DNA插入的水稻（Oryza sativa L. subsp. japonica)中花11突变体库中挑选21个叶色表型发生明显变异的株系,在孕穗期测定了其倒2叶的叶绿素含量及其光合速率。结果表明突变体间叶绿素含量差别较大,有两个突变体的叶绿素b含量非常低,其他突变体叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)含量间呈线性相关。而且,叶绿素含量与叶色有关,多数表现出色浅的叶绿素含量低,色深则叶绿素含量高;突变体的净光合速率普遍较对照低,并且叶绿素含量与净光合速率没有相关性,但叶色浓的突变体,净光合速率相对高些,叶色偏淡的材料,其净光合速率的变化极大。矮秆突变体的净光合速率比较低。最后讨论了这些突变体在生理学和功能基因组学研究中的作用。     

宁麦8号功能叶衰老过程中的光能转化特性

为探讨小麦衰老过程中的光能转化以及有关生理特性的变化,以大田种植的高产小麦新品种宁麦8号冠层上部的三片功能叶为对象,自旗叶全展时至枯黄,研究其光合速率、叶绿素含量、电子传递活性、叶绿体类囊体膜吸收光谱和抗氧化酶SOD、POD活性,以及MDA含量的变化。结果表明,叶片衰老过程中,净光合速率平稳下降,而叶绿素含量先略有下降,然后逐渐上升,且旗叶的叶绿素含量较倒二叶和倒三叶要高。PS 电子传递活性在前期相对稳定,旗叶全展35d以后其活性明显降低;PS 电子传递活性则经历两个时期,全展28d以前上升,28d后快速下降。PS 和PS 电子传递活性在三片功能叶中的变化趋势基本相同,但倒三叶活性明显最低。与此同时,MDA含量在三片功能叶中均有上升,而SOD则下降,而且倒三叶的含量比旗叶和倒二叶要低,POD的活性在三片功能叶中都是下降的。叶绿体类囊体膜室温下吸收光谱的变化反映出旗叶的总体光能吸收水平要高于倒二叶和倒三叶的,而三者的总体趋势均下降。光能转化及早衰直接影响到光合产物,因此,研究小麦功能叶片的光能转化、有效控制或延缓衰老是进一步发挥增产潜力的有效途径。     

Photosynthetic Characteristics of Flag Leaves in Rice White Stripe Mutant 6001 During Senescence Process

Physiological, biochemical and electron microscopy analyses were used to investigate the photosynthetic performance of flag leaves in rice white stripe mutant 6001 during the senescence process. Results showed that the chlorophyll content at the heading and milk-ripe stages in rice mutant 6001 were about 34.78% and 3.00% less than those in wild type 6028, respectively. However, the chlorophyll content at the fully-ripe stage in rice mutant 6001 was higher than that in wild type 6028. At the heading stage, the net photosynthetic rate （Pn） in rice mutant 6001 was lower than that in wild type 6028. Rice mutant 6001 also exhibited a significantly slower decrease rate of Pn than wild type 6028 during the senescence progress, especially at the later stage. Furthermore, Ca2~-ATPase, Mg~~-ATPase and photophosphorylation activities exhibited the similar trends as the Po. During the senescence process, the 68 kDa polypeptide concentrations in the thylakoid membrane proteins exhibited a significant change, which was one of the critical factors that contributed to the observed change in photosynthesis. We also observed that the chloroplasts of rice mutant 6001 exhibited higher integrity than those of wild type 6028, and the chloroplast membrane of rice mutant 6001 disintegrated more slow during the senescence process. In general, rice mutant 6001 had a relatively slower senescence rate than wild type 6028, and exhibited anti-senescence properties.     

高产粳稻品种南粳晶谷的光合生理特性研究

【目的】研究南粳晶谷高产的光合生理特性,总结高产品种的光合优势,为高产水稻品种的选育提供理论依据。【方法】以南粳晶谷及其父母本为材料,研究南粳晶谷及其父母本从孕穗期到开花后42 d植株地上部干物质积累与分配、叶片光合生理特性和叶绿体超微结构。【结果】南粳晶谷的每穗粒数显著多于父母本,单位面积总颖花量比父母本多14%～27%;剑叶面积显著大于父母本,抽穗后地上部分干物质量始终高于父母本,灌浆后期向穗部转运量高;剑叶净光合速率在生育后期显著高于父母本,且高光合速率持续时间长;剑叶电子传递和光合性能指数PSⅡ光能转化性能都显著优于父母本,核心天线蛋白CP43、CP47在强光高温下的稳定性和调整能力优于父母本;叶绿体基粒片层垛叠程度高,叶绿体结构稳定,叶绿体衰败速度慢。【结论】南粳晶谷高产的光合特性是光合面积大,叶绿体结构稳定,高光合性能持续时间长;叶片PSⅡ光化学效率高,光合机构能量分配合理;最终表现为净光合速率高,光合产物多,转运效率高。     

Physiological Characters and Gene Mapping of a Yellow Leaf and Early-senescence Mutant osyes1 in Rice

【Objective】Leaf is a main photosynthetic organ and its color mutants of rice are ideal materials for the study of photosynthesis, chlorophyll biosynthesis and metabolism, and chloroplast development in plants. 【Method】The mutant osyes1 (Oryza sativa yellow-leaf and early senescence 1) was obtained through 60Co γ-radiation treatment of indica cultivar Zixuan 1. The seedlings of osyes1 and its wild type were treated with exogenous H2O2. The SOD and CAT activities, ROS level, MDA content, soluble protein contents, chlorophyll contents, the net photosynthetic rate and chloroplast ultrastructure were analyzed for osyes1 and its wild type leaves at heading stage. The main agronomic traits of osyes1 and its wild type plants were analyzed under field conditions at maturation stage in Hangzhou. The recessive individuals in F2 population derived from osyes1/02428 were used to locate the gene by the map cloning method.【Results】The yellow-leaf and early-senescence symptoms started at 3- or 4-leaf stage, and gradually spread to all of the leaves after heading. Due to the early-senescence of the leaves of the mutant osyes1, its major agronomic traits including plant height, panicle length, grain number per panicle and the seed setting rate were markedly reduced. Moreover, the mutant osyes1 exhibited hyper-sensitivity to exogenous H2O2. The physiological analysis indicated that the contents of chlorophyll and the activities POD and CAT in the third-top leaf was significantly lower than those in the flag leaf and the second-top leaf in wild-type (WT) plants, but all of them in the mutant plants were significantly lower than those in its WT. Compared with the WT plants, the contents of MDA, H2O2 and O2− followed a steady increasing trend in the flag, second-top and third-top leaves of the mutant, while their soluble protein levels were progressively dropping. Genetic analysis confirmed that osyes1 was controlled by a single recessive nuclear gene, which was mapped to a region of 708 kb flanked by two SSR markers (RM21353 and RM21384) on the short arm of chromosome 7. 【Conclusion】In this work, the main agricultural traits were significantly reduced in osyes1 for the yellow leaf and early senescence. OsYES1 was located in a 708 kb range between RM21353 and RM21384 by map-based cloning strategy.     

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。     

小麦秸秆还田条件下轻简栽培水稻的生长特性

 以粳稻品种扬辐粳8号作试验材料,设小麦秸秆还田处理,以秸秆不还田作对照,进行直播、机械插秧、抛秧,并对水稻物质生产、产量形成及有关生理指标进行了分析。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理穗数均有所下降,每穗粒数、结实率和千粒重均有所增加,产量均显著提高;各生育期的茎蘖数均明显降低。光合势、叶面积指数和干物质积累抽穗前低于秸秆不还田,抽穗后则相反;各生育期的根冠比均较高。抽穗期高效叶面积、高效叶比例以及粒叶比均较大,结实期茎鞘中贮存的碳水化合物的输出率及转换率以及收获指数明显大于秸秆不还田。结实期根系活力、伤流液、光合速率和ATP酶活性均高于秸秆不还田。阐明了秸秆还田轻简栽培水稻的生育特性和增产效应。同时,对秸秆还田水稻高产的生理原因进行了讨论,并提出秸秆还田水稻的关键调控技术。     

水稻淡绿叶突变体HM133的遗传分析与基因定位

EMS诱导籼稻品种IR64获得淡绿叶突变体HM133。与野生型IR64相比,HM133播种后的第6周和第15周的光合色素含量以及抽穗期的净光合速率显著降低,气孔导度则明显上升;此外,突变体株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状也较野生型显著下降。叶绿体超微结构分析表明,分蘖期HM133类囊体基粒片层形状不规则,堆叠凌乱、排列疏松。遗传分析表明HM133淡绿叶性状受单隐性核基因控制。通过分子标记将该基因定位于第3染色体长臂RM143和RM3684之间。该区间内包含编码镁螯合酶D亚基的基因OsCHLD。序列分析表明HM133中该基因第10外显子上有一个从G突变为A的单碱基变异,导致编码的氨基酸由精氨酸变成谷氨酸,推测OsCHLD基因即为控制HM133淡绿叶表型的候选基因。     

水稻淡黄叶突变体安农标810S的光合特性初探

对水稻淡黄叶自然突变体安农标810S及其野生型安农810S的光合特性进行了比较研究,结果表明,安农标810S在整个生长发育阶段总叶绿素含量均显著低于安农810S,但安农标810S与安农810S各自所配的杂交F1代叶绿素含量没有显著差异;安农标810S的叶绿素a/b比值明显大于安农810S;从净光合速率来看,无论是一天中的不同时间段,还是在不同发育时期,安农标810S均高于安农810S;安农标810S的繁殖产量高于安农810S。说明安农标810S既是叶色标记明显的突变材料,也是高光效的水稻变异材料,在杂交水稻种子纯度鉴定和高光效育种方面应用前景广阔。     

水稻黄叶早衰突变体osyes1的生理特性和基因定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用最重要的器官。叶色突变体是研究光合作用、叶绿素合成代谢和叶绿体发育的重要材料。【方法】利用⁶⁰Co辐射诱变中籼恢复系自选1号,获得黄叶早衰突变体osyes1。幼苗期对突变体和野生型进行外源H₂O₂处理。抽穗期对突变体和野生型叶片进行超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、活性氧含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、净光合速率测定以及透射电镜观察。成熟期考查突变体和野生型的主要农艺性状。以osyes1/02428的F₂群体中的隐性单株为作图群体,利用图位克隆方法定位OsYES1基因。【结果】osyes1的突变性状始于3~4叶期,水稻抽穗后,所有叶片均表现为黄叶衰老症状,致使突变体株高、穗长、每穗粒数及结实率极显著低于野生型对照。与野生型对照相比,突变体幼苗对外源H₂O₂更敏感。生理分析表明,孕穗期野生型倒3叶的叶绿素含量、过氧化物酶和过氧化氢酶活性极显著低于倒2叶和剑叶,而突变体的含量则极显著低于野生型且依次极显著降低;与野生型相比,突变体剑叶、倒2叶和倒3叶的丙二醛、H₂O₂和O₂^-含量极显著增加,而可溶性蛋白含量则相反。遗传分析表明,osyes1受一对隐性核基因控制,利用图位克隆技术将OsYES1基因定位于第7染色体短臂的RM21353与RM21384之间,物理距离为708 kb。【结论】由于osyes1叶片过早黄化衰老导致与产量相关的重要农艺性状显著下降。OsYES1基因定位在第7染色体两个SSR标记(RM21353和RM21384)之间的708 kb的物理区间内。