不同高产水稻品种生育后期叶片光抑制、光氧化和早衰的关系

比较了我国不同地区的 6个高产水稻品种在生育后期 (抽穗—成熟 )自然条件下剑叶的叶绿素荧光参数和膜脂过氧化产物及叶绿素 (Chl)衰减的表现 ,结果表明 ,水稻剑叶在衰老过程中叶片的Fv/Fm逐渐下降 ,过剩的光能形成活性氧O2 ·-、H2 O2 和膜脂过氧化产物MDA的积累 ,导致叶绿素衰减 ,发生光氧化早衰。这种现象在品种间有明显差异 ,与耐光氧化的粳稻相比 ,对光氧化敏感的籼稻汕优 6 3剑叶的Fv/Fm明显下降 ,活性氧积累多 ,Chl急剧衰减而表现“黄化”早衰 ,影响水稻灌浆结实。籼稻易于早衰机理与灌浆期温光条件有关。在适温 (2 5℃以上 )晴天 ,PSⅡ反应中心表现可逆失活的动态变化 ,中午强光下籼稻PSⅡ功能有明显的下调和光抑制 ;在低温强光下PSⅡ遭受光破坏 ,表现早衰。这与PSⅡ

水稻对高低光强适应的品种间差异

为阐明水稻对高、低光强的适应性,比较了不同品种光系统和光合酶的活性,结果表明:与不耐高光强的品种相比,适应广幅光强的品种在强光条件下,PSⅡ活性、光合速率下降幅度较小,而PSⅠ、碳酸酐酶(CA)、超氧歧化酶(SOD)活性增加,因此叶片受光氧化伤害较轻。在遮荫条件(1,5自然光)下生长,与不耐荫品种相比,适应广幅光强品种RuBPc活性和光合速率及每株干重下降幅度较小。看来,在强光下具有稳定的PSⅡ活性和低光(遮阴14天)下具有稳定的RuBPc活性可能是一个品种适应广幅光强的一个重要特征。

水稻耐光氧化和耐阴特性的鉴定及其生理基础

水稻耐光氧化和耐阴特性的鉴定及其生理基础焦德茂，高亮之，金之庆，季本华，严建民（江苏省农业科学院，南京２１００１４；南通师范专科学校，南通２２６００７）关键词：光氧化；耐阴；光合特性ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＢａｓｉ...

水稻耐光抑制种质的简易筛选技术的原理和应用

对已建立的水稻耐光抑制种质资源的简易批量筛选技术,进行了可行性的论证和原理探讨、实验证明:将离体叶片放入水中经高光强处理,是一种人上光抑制条件.在这种条件下,品种间对光抑制的敏感性有显著差异.经测定耐光抑制的品种光合速率、PSII活性、Q_B蛋白表现相对稳定,这与内源保护物质SOD诱导活性高,有毒的活性氧积累少有关.因此这类品种在简易筛选条件下叶绿素降解缓慢,可见光氧化(叶色)伤害较轻,而对光抑制敏感的品种则在生理上有相反的表现.用这种简易技术对75份水稻种质资源进行筛选,经初步鉴定:粳稻多为耐性品种;籼稻多为敏感性品种,但籼稻中也具有耐性强的品种,如美国Pecos,Bellemont;菲律宾IR38,IR43,IR52;斯里兰卡BG90-2在抽穗期表现耐光抑制特性.

水稻耐光氧化种质资源的简易筛选鉴定技术

报道了水稻耐光氧化种质资源的简易筛选鉴定技术.即将离体叶片放入水中经高光强处理,造成低CO_2、低O_2、高光强的人工光氧化条件,经过这种筛选压可选出耐光氧化的材料.经测定,在这种条件下,耐光氧化材料光抑制和光氧化伤害较轻,表现在光系统Ⅰ、光系统Ⅱ电子传递活力和净光合速率受抑较小,光合色素衰减缓慢.用这种技术,已从165份种质中筛选出几个耐光氧化的材料.

水稻籼粳亚种杂交1代的光合光抑制特性

用４个粳稻品种，５个籼稻品种进行正反交，得到１６个籼粳杂交Ｆ１，测定其光合光抑制特性。结果表明：通常籼稻对光抑制的敏感性大于粳稻，但籼稻中也有耐性强的品种。籼粳杂交稻Ｆ１的光抑制介于双亲之间，并偏向其母本。光抑制程度与ＰＳⅡ活性一致，其机理与双亲核编码的ＳＯＤ诱导活性和母本质体编码的Ｄ１蛋白量有关。比较釉粳杂交稻“３０３７／０２４２８”和税型杂交稻“汕优６３”的光抑制特性发现，在光抑制条件下，籼粳杂交稻ＳＯＤ诱导活性和Ｄ１蛋白量保持能力较高，因而ＰＳⅡ和光合能力表现比较稳定。因此，为培育耐光抑制的籼粳杂交稻，筛选耐性强的品种作母本是籼粳亚种配组的重要原则。

水稻适应广幅光强的光合特性及品种间差异

在自然条件下,水稻总是生活在一个开放变动的环境系统中,而强光和弱光都会使其光合受到抑制。近年来的研究指出,水稻品种间对光强的适应性存在明显差异。有关耐光氧化、耐荫特性及其鉴定技术也有大量报道。另外,还初步研究了水稻品种适应广幅光强的光合特性。在上述基础上,本文比较了籼粳杂交稻和籼型杂交稻的耐光氧化和耐荫特性,探讨了杂种F_1和亲本的关系及适应广幅光强品种的筛选技术和鉴定指标,为杂交稻抗逆稳产育种提供生理依据。

光氧化条件下不同水稻品种的CO_2交换与有关酶活性的变化

在光抑制条件(CO_250或60ppm,O_22.5％,光强1050μEm^(-2)s^(-1))下,比较了耐光氧化和不耐光氧化两个水稻品种的CO_2交换特点和有关酶超氧歧化酶SOD,过氧化氢酶Catalase、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶PEPC的活性变化。结果表明:在光氧化处理过程中,耐光氧化品种表现在(1)叶内有较强的小量光合CO_2的固定能力。(图1A);(2)清除活性氧的关键酶SOD被诱导的活性高,并能维持较长的时间;(3)C_4光合关键酶PEPC被诱导的活性高,并能维持较长的时间(图4)。上述这些特性与在逆境下减轻光抑制提高光合生产力密切相关。

水稻对光抑制和除草剂DCMU的耐性及其生理遗传特点

以种稻３０３７、Ｐａｌｇｈａｒ和粳稻０２９、０２４２８及其正反交Ｆ１为材料，探讨水稻籼粳亚种对光抑制和ＤＣＭＵ的耐性及其在杂种Ｆ１中的生理遗传特点。结果表明，亲本及正反交Ｆ１的ＰＳⅡ活性对光抑制和除草剂的耐性基本上是一致的。粳稻大于籼稻，籼粳杂种Ｆ１分别与其母本相似。在育种上选用耐光抑制和ＤＣＭＵ（Ｉ５０较高）的品种作母本是水稻生理育种中选亲配组的重要着眼点之一。

光氧化条件下两个水稻品种光合电子传递和光合酶活性的变化

在低CO_2、低O_2、中等光强的光氧化条件下,测定了耐光氧化品种02428和对光氧化敏感品种金刚30的光合电子传递和碳代谢有关的酶活性变化。处理1天后,当耐光氧化品种PSⅡ活性开始下降时,PSⅠ活性有增加现象。随着叶内活性氧产生增加,两个品种的RuBPc活性受到明显抑制,但耐光氧化品种的碳酸酐酶(CA)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPc)活性出现诱导性增加。上述结果表明:在光氧化逆境下,光合电子传递和碳同化的亚过程中可能存在着对受抑过程的部分补偿作用。

关于水稻的耐光抑制和育种问题

高光强对植物的伤害可分为两个方面:一是光合活动的受抑,通常称为光合作用的光抑制。二是叶绿素的漂白和细胞的破坏,由于这是依光的和依氧的过程,通常称为光氧化。在C_3作物中光抑制是个普遍现象,它可能发生在分子、叶绿体、叶片的各级水平上。逆境条件(如高温、低温、干旱、盐害、大气污染等胁迫)会进一步加重光抑制,叶片易于出现光氧化伤害的失绿。

Flaveria属C_3_-C4中间型植物的光温-光合特性的遗传传递

利用Flaveria属C_3-C_4中间型的偏C_4型F.brownii和偏C_3型的F.floridana杂交,或再用亲本之一进行回交,结果是用编C_4型F.brownii作父本杂交的F_1和F_2代具有类似C_4型的光温光合特性。如果父本为偏C_3型或含有偏C_3基因,则F_1和F_2表现出类似C_3的光温光合特性。

C_4,C_3,CAM植物叶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶分子聚体的比较

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)广泛存在于所有植物不同部位(或器官)中,在C_4和CAM植物的CO_2固定上起着重要作用。近几年来在C_3植物中也加强了有关PEPC的研究。本文用SDS和原性凝胶电泳的方法,比较不同光合型植物和不同环境条件下PEPC分子亚基和聚体的差异,为进一步研究代谢功能的调节和分子聚体的关系提供依据。

Flaveria属C_4种和C_3-C_4中间型种杂交一代的CO_2交换特性

用Flaveria属不同的C_4种和C_3-C_4中间型种杂交,鉴定了杂种F_1 C_4光合CO_2的交换特性。结果表明:F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4)正反交F_1表观光合强度在两亲值之间,有的植株偏向C_4亲本,有的偏向C_3-C_4亲本。利用这种偏向分布可从F_1中选出高光合能力的材料。从F.palmeri(C_4)和F.pubescens(C_3-C_4);F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.palmeri(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.trineroia(C_4)和F.anomala(C_3-C_4)的正反交,可以看出:用C_4作父本,杂种F_1具有类似C_4种的耐高温的光合特性。从O_2抑光合反应看,F_1接近中亲值,稍偏向C_3-C_4亲本。CO_2补偿点却与C_4亲本相似,不因正反交而发生偏向分布。通过遗传操作,有可能将C_4光合特性传递给C_2植物。

我国作物生理学四十年研究进展

作物生理是植物生理学的一个分支,它是一门研究与作物产量形成有关的生理过程及其与外界环境之间关系的应用基础学科,为品种改良和栽培措施的改善提供科学依据,达到高产、优质的目的。 近40～50年来,国际上作物生理有了很大发展并出版一些颇有影响的专著。英文本至少有4册,俄文本数册,日文本7册以上。

超级杂交稻两优培九及其亲本生育后期的光抑制和早衰特性

以超级杂交稻两优培九 (培矮 6 4S 931 1 )和母本培矮 6 4S(PA6 4S)以及父本中籼 931 1为材料 ,研究亲本和后代在自然条件下叶绿素荧光和活性氧代谢的差异。结果表明 :强光高温下 ,在叶片衰老过程中 ,两优培九的叶绿素、蛋白质含量、PSⅡ原初光化学效率 (Fv Fm)和光化学猝灭系数 (qP)减少较少 ,非光化学猝灭系数 (qN)增加不明显 ,说明在自然条件下 ,超级杂交稻两优培九吸收的光能较多地转化为化学能 ,热耗散较少 ,耐光抑制。同时两优培九的内源活性氧清除酶系如超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化物酶 (POD)诱导的活性较高 ,表现耐光氧化和抗早衰。

水稻光合对不同光强的响应及品种间差异

报道了水稻光合对不同光强的响应能力及品种间差异。应用^(14)C同位素示踪技术在连续强光和遮荫条件下,测定了籼粳杂交稻亚优2号及其亲本粳稻02428、籼稻3037和籼型杂交稻汕优63的光合速率、双磷酸核酮糖羧化酶(RuBPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性。结果表明:籼粳杂交稻亚优2号在强光和弱光下光合速率和C_3光合酶RuBPC活性比籼型杂交稻汕优63抑制较少,表现有比较稳定的光合特性。值得注意的是在光抑制条件下,耐光抑制水稻品种的C_4光合酶PEPC有诱导增加活性的现象。与其两个亲本相比较,籼粳杂交稻亚优2号的光合特性更相似于粳稻02428。因此,在配组具有优良光合性状的籼粳杂交稻品种时,广亲和、高光效种质02428是一个值得利用的材料。

重穗型杂种稻光合和光合产物运转特性研究

利用 14 C-同位素示踪技术 ,研究重穗型杂种稻的光合能力和光合产物运转分配特性。结果表明 ,两优培九、 优 16 2、特优 12 4等新近育成的 3个重穗型杂种稻品种光合能力强且光合功能的高值持续期长 ,具备有超高产的潜力。同时 ,两优培九和 优 16 2有较强的耐光抑制能力 ,特优 12 4有一定的耐低光强的能力。但与对照品种汕优 6 3相比较 ,这三个重穗型杂种稻品种光合产物的运转效率差 ,光合稳定性不强。本文提出了进一步增强现有重穗型杂种稻同化物的运转效率和对外界变化光强的光合适应能力是实现水稻超高产育种的可能的生理途径。

转C_4光合基因水稻特征特性及其在两系杂交稻育种中的应用

对pepc、ppdk和pepc +ppdk三种转基因水稻农艺性状观察表明 ,与原种Kitaake相比单株有效穗有不同程度的增多 ,单株产量相应提高 ,特别是pepc和ppdk基因聚合后 ,单株有效穗和单株产量分别比受体亲本Kitaake提高 2 9.1%和2 7.0 %。三种转基因材料作基因供体分别与受体光敏核不育系培矮 6 4S、2 30 4S和 2 30 6S杂交后 ,这些基因在新的遗传背景下不仅稳定遗传和高水平表达 ,而且表现增穗增产 ,特别当pepc和ppdk基因聚合时 ,与受体相比 ,F1的PEPC活性提高 5 .8～ 18.6倍 ,PPDK活性提高 0 .5～ 1.3倍 ,植株饱和光合速率提高 5 0 %左右。转育的转基因材料结实率有所降低 ,是值得进一步研究的问题。

转育PEPC基因的杂交水稻的光合生理特性

用高表达的转 PEPC基因水稻 HPTER- 0 1作父本 ,与水稻不育系培矮 6 4 S、 2 9130 S、 70 0 1S以及恢复系 512 9、 4 37进行杂交 ,获得 50 5株后代材料 ,鉴定出 4 2株高 PEPC活性和高光合效率的植株。与其母本相比 ,这些材料的 PEPC活性和净光合速率 (Pn)提高 ,CO2 补偿点降低 ,且 Pn 和 PEPC活性呈正相关 ,r=0 .6 6 6 0 * *。从光合日变化上看 ,转育水稻一天中不同时间的光合速率均显著高于其母本 ,特别中午光合光抑制较轻。从光—光合曲线看 ,其量子效率和饱和光合速率亦显著高于其母本。证明通过杂交可以将转 PEPC基因水稻的高光效特性传递到杂种稻的不育系和恢复系中去 ,为常规育种和生物技术相结合的高光效杂种稻的选育提供了依据。