光周期对HPGMR中RuBP羧化酶、GOD和NR活性的影响

在人工控制光照(长日照与短日照、红光与远红光)条件下,研究了湖北光敏感核不育水稻农垦58不育系叶片中1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、乙醇酸氧化酶和硝酶还原酶活性在其幼穗发育进程中的变化规律。发现这三种酶分别在幼穗发育的特定时期,经短日照或远红光处理后较经长日照或红光处理后活性高;且活性的高低与农垦58不育系可育花粉率关系密切。

曙暮光在光敏感核不育水稻两个光周期反应中的作用

本文论证了曙暮光在光敏感核不育水稻两个光周期反应中均有明显的作用,初步探明农垦58S 在武汉地区(30°27′N)育性转换期(7—8月)曙暮光的变化规律,提出采用“光照长度”以代替“日照长度”来划分光周期的昼与夜更为准确的见解,据此讨论了曙暮光的作用对光敏感核不育水稻在不同地理条件下的生态适应性的重要影响。

湖北光敏感核不育水稻光敏感期叶片中ATP含量与RuBPcase活力的分析

本文测定ＴＨＰＧＭＲ农垦 ５８Ｓ光敏感期叶片 ＡＴＰ含量和 ＲｕＢＰｃａｓｅ活力的变化。结果表明：（ １）当材料由暗期进入光期时， ＨＰＧＭＲ ５８Ｓ叶片中的ＡＴＰ含量在长日照下比短日照下低，而材料由光期进入暗期时则相反；对照品种农垦５８在长日和短日照下无明显差异；（ ２）ＨＰＧＭＲ ５８Ｓ叶片中的ＲｕＢＰｃａｓｅ活力在长日照下明显比短日照下低，而对照品种农垦５８差异很小。由此推测ＨＰＧＭＲ在不同日照条件下其代谢途径有所不同。

光敏核不育水稻育性转变敏感期超氧化物歧化酶与丙二醛的变化

分析了湖北光敏核不育水稻农垦58s(简称58s)和对照农垦58(简称58)在长日照(LD)、短日照(SD)下,其幼穗发育期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、过氧化物酶活性与幼穗丙二醛(MDA)的含量及花粉的育性。结果表明在光照诱导育性转变敏感期58s(LD)其 SOD 活性高于其他3个处理[58s(SD)、58(LD)、58(SD)],且活性变化的时相亦不同于其他3个处理;58s(LD)其幼穗 MDA 含量亦远高于其他3个处理,显示其膜脂质过氧化程度高于其他3个处理,提示58s 在育性转变敏感期受长日照诱导不育与自由基伤害有关。

湖北光敏感核不育水稻不育性的遗传与利用研究

1980年开始以农垦58s、双8-14s 为材料,进行光敏感核不育水稻的遗传、光周期诱导、生理生化及利用研究。农垦58s 与农垦58品种杂交,光敏核不育性表现为一对主效基因控制的遗传行为,农垦58s 与不同生态型的早、中、晚粳品种杂交,表现为复杂遗传行为,光敏性与感光性呈独立遗传,但感光性对光敏不育性表达起重要调节作用。阐明了农垦58s育性转换的敏感期、光长、光质、光间断作用和红光远红光效应。开展了激素、多胺、总RNA 和酶系统研究,提出了光敏核不育性的调控模型。成功转育多种类型籼、粳光敏感核不育系,两系杂交稻开始在生产上利用。

湖北光敏核不育水稻农垦58S叶片60kD蛋白特异性及其功能的讨论

湖北光敏核不育水稻(Hubei photoperiod-sensitive genic male-sterile rice, HPGMR)是在我国发现并开始应用研究的。人们在应用研究中发现的许多问题,如光敏不育特性转育到籼稻上多变成温敏不育等,很难达成共识。加强机理研究已成为光敏水稻研究深入发展的当务之急。除了对不同时期“农垦58”与58S的代谢做各种分析外,寻找特异蛋白与特异基因是光敏水稻机理研究中两个重要方面。在蛋白研究方面,目前已报道发现35kD、45kD、60kD、61kD等与光敏不育材料有关的特异蛋白。这些结果表明,在“农垦58”与58S之间是可以找到特异蛋白的,但还不能确定这些蛋白与光敏不育性状的关系。为了解决已发现的特异蛋白与光敏不育性状的相关性问题,我们采用多对照的方法,对已知在农垦58S中稳定表达而在“农垦58”中不出现的60kD蛋白做了进一步的研究。

水稻钙调蛋白基因的克隆及结构分析

钙调蛋白是生物细胞内一种重要的调控蛋白，通过其与靶酶的相互作用，控制细胞正常的生长和发育。我们以湖北光敏感核不育水稻ｃＤＮＡ第一条链为模板，参考大麦钙调蛋白基因序列合成５＇端和３＇端引物，利用多聚酶链式反应合成了完整的水稻钙调蛋白ｃＤＮＡ，克隆并测定其序列。结果表明，光敏核不育水稻的钙调蛋白基因由４５０个核苷酸组成，共码１４８个氨基酸。

农垦58s育性转换与吲哚乙酸氧化酶和过氧化物酶的关系

本文报道了农垦58s和农垦58幼穗发育期长短日下吲哚乙酸氧化酶和过氧化物酶的活性变化。结果表明:58s LD叶片中吲哚乙酸氧化酶活性从花粉母细胞形成期至花粉内容物充实期显著低于58s SD,与游离IAA的积累密切相关,可能影响花粉育性;但过氧化物酶的活性在上述时期显著高于58s SD,与游离IAA的积累无关,其作用尚不清楚。58s LD幼穗及花药中两酶活性在减数分裂期和花粉内容物充实期均较58s SD高,与同期幼穗及花药中游离IAA的亏缺有一定联系,从而可能在一定程度上影响花粉育性。对照农垦58叶片和幼穗及花药中两酶活性变化都不呈现上述现象。

光周期的暗长在诱导光敏核不育水稻育性转换中的作用

选用三个光敏核不育水稻品系农垦58S,N5047S 和5-12S 进行遮光中断光期与间断光中断长暗期试验。结果表明:遮光中断光期0～3小时没有诱导育性转换,在不同时段以间断光中断长暗期可诱导明显育性转换。表明暗期对育性的诱导作用主要表现为连续暗期长度,对于三个供试品系,诱导育性转换的连续暗期临界长度为10. 0～11. 0小时,即连续暗期≤10时诱导不育,≥11小时诱导可育。

湖北光敏感核不育水稻黄化芽中光敏色素的提纯

以暗室培养6天的湖北光敏感核不育水稻农垦58S黄化芽为材料,采用稍加改进的Grimm等方法,提纯了光敏色素。其分离过程包括羟基磷灰石和DEAE—琼脂糖凝胶柱层析两次梯度洗脱,硫酸铵盐析两次,再经3次不同用量、不同浓度的磷酸钾缓冲液洗涤沉淀,最后用聚乙稀吡咯烷酮沉淀色素,溶于磷酸钾缓冲液中。提取的光敏色素经SDS—PAGE电泳,分子量为124kDa,其电泳谱带电转移后,可以与黑麦光敏色素单克隆抗体发生交叉免疫反应。

湖北光敏感核不育水稻农垦58S的育性转换观察

本试验总结了湖北光敏核不育水稻农垦58S自1986～1989年在广州(23°08′N)人工处理及自然条件下育性转换的特点和诱导因素。结果表明:育性转换是一个量变到质变的过程。在不育期间不育性彻底而稳定,在可育期间可育性变化较大,有些年份只有不育期和半可育期。导致农垦58S育性转换的环境条件是光照长度、诱导天数和温度。温度提高临界光长度将减短。幼穗发育的不同时期对育性转换存在敏感度的差异,以第2次枝梗原基分化至花粉母细胞形成期敏感度最强,这段时期长光诱导可导致全不育。但短光诱导可育时,表现为诱导天数越多可育度越高。

光照长度对湖北光敏感核不育水稻IAA氧化酶过氧化物酶活性的调控

通过不同光周期,亚胺环已酮处理农垦58s 和农垦58,研究光周期对 HPGMRIAA 氧化酶,过氧化物酶活性的词控,并对不同光周期处理下农垦58s 叶片提取物进行 SP—Sephadex Ca_(50)柱层析分析,结果表明,长光照能诱导农垦58s IAA 氧化酶、过氧化物酶活性,长光照下 IAA 氧化酶活性的升高主要是由于不具过氧化物酶活性的 IAA 氧化酶活性的升高。长光照可能是通过诱导农垦58s 不具过氧化酶活性的 IAA 氧化酶的小分子激活物或抑制其小分子阻遏物的蛋白质合成,诱导 IAA 氧化酶活性。

光周期诱导光敏感核不育水稻花药蛋白变化的研究

采用双向电脉技术对不同光周期条件下，光敏感核不育水稻（农垦５８ｓ）的可育与不育花药蛋白的变化进行分析，发现花粉发育的不同阶段中，不育花药具有四个特异蛋白ｐＩ６．２／ｂＭＷ７０ＫＤ，ｐＩ６．２／ＭＷ６８ＫＤ，ｐＩ６．２／ＭＷ３８ＫＤ和ｐＩ７．４／ＭＷ３７ＫＤ．对游离组蛋白的分析表明．长日照诱导的不育花药中游离组蛋白的相对百分率均明显低于短日照下的可育花药．据此推测长日照诱导不百花药蛋白质组成和代谢变化．不育花药中游离组蛋白含量低，可能受ＤＮＡ合成数量少的影响．

光敏感核不育水稻花粉败育过程中花药的差示扫描量热法(DSC)研究

本文以湖北光敏核不育水稻(Hubei Photoperiod Sensitive Genio Male—Sterile Rice i·e·HPGMR)农垦58A和常规品种农垦58为材料,在人工控制的长,短日照条件下,用DuPont9900型差示扫描量热计测取了不同发育时期花药的DSC谱。结果表明:可育花药的DSC谱上的低温吸热峰面积随发育呈现周期性变化;不育花药在单核中期以前与可育花药差别不大,而在单核中期以后的DSC谱上的低温吸热峰面积明显小于可育花药,且不呈现周期性变化,而逐渐减小到接近对零。

光敏核不育水稻花粉形态和育性稳定性及转换

对HPGMR农垦58A进行育性转换的稳定性研究,用扫描电镜观察其花粉外部形态。结果表明,长日诱导的值株及短日割蔸再生分蘖,在长日下均表现雄性不育,结实率分别为0.76％和0.00％;短日诱导及对照组植株雄性可育,结实率分别为40.59％和38.19％;长日诱导的花粉外形明显皱缩,不含内容物,属典败型花粉;而短日诱导的花粉除极少量皱折外,大多呈圆型而充实,内容物饱满。

^(14)C-同化物在农垦58A水稻小孢子的分配与花粉败育

长日诱导不育HPGMR植株,随着花粉的发育,^(14)C葡萄糖同化产期分配到幼穗中的比率,从花粉单核早期的37.38％,不断下降到花粉成熟期的4.96％。反之,在短日诱导的可育植株中,则从花粉单核晚期的7.58％,增加到花粉充盈期的40.58％。可以认为,HPGMR花粉发育后期^(14)C-葡萄糖向幼穗运转的障碍和光合同化产物减少,是花粉败育的重要原因,它导致长日下典败花粉的形成。