小麦茎秆结构和细胞壁化学成分对抗压强度的影响

应用光学显微镜、紫外分光光度计和傅立叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)等技术, 对小偃54, 8602和小偃81三个不同小麦品种茎秆的形态、解剖特征和细胞壁化学组分与茎秆抗压强度相关关系进行研究. 在3个小麦品种茎秆结构的比较观察中, 茎秆外径、横切面上不同组织比例以及两种不同类型维管束的数目等参数均有很大差异. 化学组分分析显示, 小偃81的纤维素含量最高, 而木质素含量介于另外两个品种之间. 对茎秆抗压强度的分析表明, 小偃81的抗压强度最高. 最后通过对上述特征的相关分析揭示, 茎秆外径和壁厚之比、厚壁组织比例、单位面积上大维管束平均数目和纤维素含量是影响小麦品种茎杆机械强度的4个主要因素. 因此, 在选育小麦抗倒伏品种时, 应特别重视茎秆的上述4个主要特征.     

小麦产量形成对大气臭氧浓度升高响应的整合分析

应用整合分析(meta-analysis)方法定量研究了大气臭氧(O₃)浓度增加对小麦光合色素、气体交换和产量形成的影响. 通过Web of Sciences和中国期刊全文数据库检索, 共收集39篇原始论文. 结果表明, 大气臭氧浓度增加可导致小麦的产量在当前环境浓度的基础上降低26%, 籽粒重、穗粒数和穗数分别降低18%, 11%和5%, 收获指数减少11%. 叶片生理对大气臭氧浓度增加的响应比产量敏感得多, 如光饱和光合速率、气孔导度和叶绿素含量分别下降40%, 31%和46%. 春小麦和冬小麦对臭氧的响应相似. 大部分指标显示了小麦叶片生理和产量的降低随着臭氧浓度增加而线性增加的趋势. 在小麦灌浆期, 臭氧浓度增加引起叶片的光合速率、气孔导度和叶绿素含量降低得最大. 大气CO₂浓度升高可以明显减轻或抵消大气臭氧浓度增加引起的减产效应.     

延缓小麦衰老的结构和生物化学机制

川农17是一个含1RS.1BL易位染色体的保绿高产小麦新品种, 能有效地延缓叶片衰老和维持开花后较长时期的高光合性能. 生理、生物化学和透射电子显微镜结果表明, 川农17在灌浆期的旗叶净光合速率、叶绿素含量、丙二醛含量、超氧化物岐化酶活性、过氧化氢酶活性, 叶绿体及其超微结构变化的时间进程等方面, 与对照品种绵阳11存在显著差异, 且保持较长时间的强光合反应能力和光合速率. 叶绿体发育的超微结构变化与叶片生理衰老变化紧密相关. 川农17在生理、生物化学和细胞结构之间的协调发展是其获得高籽粒产量的重要保障.     

水稻生育后期卷叶突变体lrl1的鉴定及基因定位和候选基因预测

叶片是水稻主要的光合器官,适度卷曲有利于保持植株叶片直立而不披垂,增加中、下层叶片透光率,从而改善群体光照条件,是理想株型的重要组成,对水稻高产育种具有重要意义.利用甲基黄酸乙酯(EMS)诱变籼稻恢复系缙恢10号获得了一个遗传稳定的水稻生育后期卷叶突变体lrl1.lrl1的叶片在前期生长正常,从13叶龄开始,上三叶沿中脉向内卷曲,且随着生育期推进,卷曲度增加,在成熟期剑叶、倒二叶和倒三叶的卷曲度分别为73.66%,66.91%和45.81%.与野生型缙恢10号相比,除lrl1的千粒重(21.43 g)显著降低外,其他重要农艺性状均没有显著差异.lrl1的叶片小维管束间的泡状细胞数量减少、形状怪异、排列极不规则,导致小维管束之间的夹角变小,从而引起了其叶片的卷曲.lrl1的上三叶光合色素含量均显著高于野生型.但其功能叶净光合速率等均与野生型没有显著差异.经遗传分析和分子定位,该叶片卷曲受一对隐性核基因控制,位于第9染色体分子标记SWU-1和Ind6之间812 kb的区域.通过基因预测,在该区域共有129个候选基因,对其中3个可能与卷叶相关的基因测序,均未发现它们在lrl1与野生型间存在差异.以泡状细胞变化相关的6个卷叶基因在突变体lrl1中的real-time PCR分析表明,卷叶基因ROC5和RL14的表达明显上调,而ACL1,SRL1以及NAL7被下调,暗示了这些基因可能在同一通路上调控叶片的发育.该基因是一个新发现的基因,而且遗传行为简单,其相应突变体含有许多育种有利的性状,因而研究结果为该基因的克隆和功能研究及高产育种奠定了良好基础.     

直立穗型水稻群体生理生态特性及其利用前景

60年代初殷宏章等在稻麦群体研究中曾注意到穗对群体光能利用的影响,指出小麦穗直立遮光面积小,而且有利自身的光合作用,水稻灌浆中后期消光系数升高可能与穗逐渐弯垂有关。后来有报道支持上述观点,但也有人认为穗弯曲,剑叶伸出穗层以上可避免穗对群体光能利用的不利影响。过去生产上的品种都是弯穗的,人们对这个问题没有继续深入研究。80年代初育成的著名高产品种辽粳5号,在株型上的重要特点是穗象小麦一样直到成熟都保持直立状态。辽粳5号的产量潜力高是否与穗直立有关?穗的直立性问题又重新引起人们的重视,但对其评价仍然是褒贬不一,具体研究很少。水稻穗本身的光合能力远低于小麦,可视为非同化器官,因此穗可能是通过群体生态环境影响群体光合作用和物质生产,进而影响产量的。本文对此进行了初步研究。     

氙灯和微波硫灯影响小麦拔节和分蘖的比较研究

为了探索微波硫灯作为农用光源的应用前景，以小麦（扬麦158）为材料，研究了硫灯和氙灯对分蘖、拔节以及分蘖拔节期间光合速率的影响。结果表明，两种光源下小麦拔节或拔节前期叶片的光合特性几乎没有差异。氙灯使小麦植株拔节明显提前，并降低分蘖数、单株总叶片数，缩短叶长和叶宽，抑制根系生长。与氙灯相比，硫灯使小麦的抽穗期和成熟期明显接近正常生长状况，单株穗数、单穗长度、单穗粒数、单穗重和单株麦粒重等显著高于用氙灯处理的小麦，使单株小麦产量显著增加。氙灯的大量红外辐射可能是造成两种光源下小麦拔节和分蘖出现明显差异的主要原因。硫灯处理的小麦生长发育更接近自然生长情况。     

来自长穗偃麦草的抗小麦条锈病基因的定位

对一套小麦_长穗偃麦草二体代换系进行了条锈病抗性鉴定、抗性遗传和生化分析 .结果表明 ,长穗偃麦草携带有新的抗小麦条锈病基因 ,位于 3E染色体上 ,在小麦背景中呈显性遗传 ,暂定名为YrE .长穗偃麦草编码的酯酶_5结构基因位于 3E染色体上 ,暂命名为Est_E5 .F2 群体分析发现Est_E5与抗病基因YrE呈共分离 ,表明Est_E5是检测 3E染色体及其携带的抗条锈病基因较理想的生化标记位点 .单体代换系 3A/3E和 3D/3E中 3E染色体通过自交的传递率显著高于 3B/3E中 3E通过自交的传递率 ,可能与E基因组和小麦A ,B ,D基因组的遗传分化程度有关 .     

玉米C4 型pepc基因的分子克隆及其在小麦的转基因研究

通过LA-PCR方法，从当地玉米材料中获得了完整的玉米C₄ 型pepc基因。测序结果与GenBank中登录的玉米C₄ 型pepc基因序列进行比对分析表明，DNA序列的同源性达98.96%，mRNA同源性达99.38%，蛋白质的氨基酸序列同源性达99.38%，在DNA水平，两者之间有49处碱基差异， 18处发生在内含子区，18处发生在外显子处。在mRNA水平，两者之间有15处差异，但是这些差异在蛋白质水平上仅导致了4个非连续排列的氨基酸差异。构建了该基因的农杆菌二元表达载体pBAC214。通过PDS/1000He基因枪转化法，获得了该基因的转基因小麦。对转基因小麦进行的Southern杂交，结果表明来自玉米的鉴定pepc基因完全整合到了小麦基因组中。通过对转基因小麦叶片的可溶性蛋白质SDS-PAGE电泳分析，表明该基因在小麦中获得了正确的转录、剪接和翻译。通过对转基因小麦叶片中PEPC酶活性的初步测定，发现部分转基因植株叶片中PEPC酶活性提高了3-5倍，与玉米叶片中的PEPC活性相当。对转基因小麦旗叶光和生理指标的测定，发现部分转基因植株光合速率有所提高，并且气孔的开放程度与叶片中的PEPC活性紧密相关。说明完整的玉米C₄ 型pepc基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。     

兴安落叶松光合特性对环境的适应及其影响因素

研究树木光合特性对环境的适应及其影响因素对阐明森林生态系统碳循环及其对气候变化的响应和适应对策具有重要意义.兴安落叶松(Larix gmelinii)作为我国北方森林的优势树种之一,具有广阔的地理分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境适应及其机理的理想树种.本研究将水热条件不同的6个种源兴安落叶松种植在帽儿山森林生态系统研究站的同质园内30年后,测定其光合特性及其相关因子.结果表明:(ⅰ)单位面积最大净光合速率(Pmax-a)、表观光量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Ra)、最大羧化速率(Vmax)、最大光电子传输速率(Jmax)、磷酸丙酮糖利用效率(TPU)、光呼吸速率(Rp)和光补偿点(LCP)均存在显著的种源差异(P0.05).除了LCP和Rp为相反趋势外,其他参数均随着种子来源地生长季平均气温(Ts)和干燥度指数(AI=平均年蒸发量/平均年降水量)的增大而增大(P0.05),这表明叶光合特性受树木原产地长期环境条件的影响而产生遗传适应,其中温度和降水是该变异性的主要驱动因子;(ⅱ)Pmax-a和其他光合参数AQY,Vmax,Jmax,TPU间均存在显著正相关关系,而与LCP和Rp存在显著负相关关系(P0.05);Pmax-a和叶片氮含量也存在显著正相关关系(P0.05);随着各相关因子的增大,来自较大Ts环境下的种源树木具有更大的Pmax-a增加/减少幅度;(ⅲ)Pmax-a和同质园内3日平均气温、月平均气温、生长季平均气温、3日平均相对湿度、月降雨量均呈线性正相关关系,而Ra则均为线性负相关关系(生长季平均气温为正相关)(P0.05),这表明叶光合特性对同质园内的气候条件产生了一定的驯化;但随着种子来源地Ts的增大,Pmax-a和各环境因子间回归方程的截距显著减小,而Ra和各环境因子间回归方程的截距则为显著增大(生长季平均温除外)(P0.05).本研究结果表明,不同种源兴安落叶松叶光合特性和环境间的相关性是表型驯化和遗传适应综合作用的结果.     

好氧不产氧光合异养细菌及其在海洋生态系统中的作用

海洋生态系统中好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)有着独特的生理特征和生态功能. AAPB具有罕见的3裂方式, 形成“Y”形细胞, 并常集合成自由漂浮的群体. 绝大多数AAPB是专性好氧的. AAPB以细菌叶绿素(BChl a)为惟一的光合色素, 且细胞BChl a含量(分子数)明显比典型的厌氧光合菌低, 但其胡萝卜素含量很高且种类繁多. 除了普遍存在的含Mg的BChl a外, 有的AAPB 还有含Zn的BChl a. AAPB具光捕获系统Ⅰ, 但常缺少光捕获系统Ⅱ. 尽管AAPB可利用光进行光合作用, 但其生长对光无依赖性, 它们具有控制自身光合作用的机制. AAPB分布广泛, 在海洋特别是贫营养的大洋环境的生物量中占有重要份额, 在碳及其他生源要素生物地球化学循环中扮演着独特的角色. 同时AAPB对重金属的矿化作用、解毒以及在生物除污方面有着巨大潜力. AAPB研究对于光合作用的起源与进化、环境调控, 以及海洋生态系统的结构与功能的深入认识具有重要意义.     

玉米遗传突变体群体创制和干旱反应突变体筛选与鉴定

利用自主性Mutator转座子玉米材料115F,330I,715D与玉米自交系材料B73,Mo17,97108,H9-21杂交,获得F1插入诱变群体,F1自交得F2群体.在田间观察F2单株的生物学特征及农艺学性状的表型变异,得到不同表型的突变体,对突变体进行了统计分析.在干旱胁迫下,利用远红外热成像仪对室内小钵种植的F2群体三叶期幼苗进行叶片温度的大规模扫描检测,选取叶温有明显差异的植株作为潜在突变株,共检测了38000余株,成功筛选到108株抗旱单株,121株旱敏感单株.通过重复红外温度检测、叶绿素荧光分析、叶片失水、光合特性分析和可溶性糖类、可溶性蛋白和脯氨酸含量测定对突变体进行了初步的鉴定分析.利用MuTAIL-PCR对获得的突变体进行基因克隆.该研究为深入开展玉米抗旱育种提供了实验材料.     

一个水稻窄叶突变体的鉴定和基因定位

从粳稻品种“中花11”转基因后代中发现了一个窄叶突变体. 突变体表现为植株矮化、生育期延迟、叶片变窄及内卷和结实率降低等一系列突变表型. 窄叶突变体的剑叶在饱和光下净光合速率显著低于野生型, 在灌浆期剑叶的气孔导度和蒸腾速率也明显低于野生型. 遗传学分析表明, 该窄叶突变体表型受一对隐性核基因控制. 通过对突变体T₁代和T₂后代的分子检测发现, 该突变体表型非T-DNA插入引起. 利用籼粳杂交F₂群体对突变体位点进行了基因定位, 将其定位在第12染色体长臂上SSR标记RM7018和RM3331之间. 与经典的形态标记nal3(cul3)位于相同染色体区段, 故将该突变体暂定名为nal3(t). 随后, 利用已公布的水稻序列和SSR标记, 开发了6对新的STS标记, 进一步将窄叶基因nal3(t)定位在NS10和RH12-8之间, 遗传距离分别为0.58和0.26 cM, 物理距离约136 kb, 为进一步克隆nal3(t)打下了基础.     

二氧化碳对农作物有好处

即使二氧化碳在大气中的含量与日俱增,也不会使气候明显变化,相反却直接有助于农作物的生长。美国纳布拉斯卡——林肯大学的诺曼·J·罗逊堡尔教授指出:大气中二氧化碳含量的增加,使大部分农作物和森林中的树木生长速度普遍加快。受影响较大的作物有稻、燕麦、大麦、裸麦、小麦、甜菜和大豆。这些都属于C_3类的植物,其光合     

小麦小染色体的发现及其特殊PMC减数分裂Ⅰ行为

普通小麦(Triticum aestivum)有42条染色体,近年来在细胞质来源于无芒山羊草(Ae.mutica)、黑麦(Secale cereale)、偃麦草(Elytrigia elongata 2n=70和Agropyron glaucum 2n=42)的异质普通小麦中分别发现了小染色体(microchromosomes),在方穗小麦-黑麦(Triticum tauschi-Secale cereale)双二倍体(DDRR)中也发现了小染色体。这类小染色体均较亲本染色体小,具端着丝粒,载有促进结实基因或雄性不育恢复基因,现正在对其进行深入的遗传学研究。本文简要报道在普通小麦自花结实4D缺体中发现的一种小麦小染色体及其特殊减数分裂行为。     

塔克拉玛干沙漠特有灌木光合作用对生境中特殊温度、湿度及辐射变化的响应

在塔克拉玛干沙漠腹地原生生境条件下,利用Li-6400光合作用系统,对天然生特有植物种塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum taklimakanensis B.R Pan&G.M Shen)和塔克拉玛干柽柳(Tamarix taklamakanensis M.T.Liu)在不同季节中的气体交换特性进行了测定与比较.结果显示:温度(℃)、太阳辐射(PAR)、土壤含水量(SWC)等环境因子具有明显的季节差异,两种植物的气体交换特性在不同的生长季节也有着不同的变化.7月和9月塔克拉玛干沙拐枣的净光合速率日进程虽都呈明显的双峰型变化,但7月峰值出现时间较早,且最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(φ)、有效光合辐射范围都明显小于9月,同时7月较高的蒸腾速率(Tr)也使其水分利用效率(WUE)小于9月.塔克拉玛干柽柳则不同,虽然9月其净光合速率的日进程已经变为单峰型,但峰值出现的时间未变,而且除水分利用效率有大幅提高外,最大净光合速率,表观量子效率以及光饱和点和有效光合辐射范围都基本不变或略有降低.相比之下,塔克拉玛干沙拐枣选择在生境条件稍好的季节(9月)进行相对高效的光合积累,而塔克拉玛干柽柳则一直保持着相对稳...     

营养盐对泰来草光合无机碳利用方式的影响

海草光合无机碳利用策略的研究有助于揭示其生态适应机理.然而,目前有关营养盐对海草光合无机碳利用策略的影响方式尚不清楚,亟待开展研究.本研究选取两个受不同程度人类活动影响且环境营养盐差异较大的热带典型海草床(海南岛潭门和西沙永兴岛海域),结合氧电极技术、叶绿素荧光技术和非损伤微测技术,对比探讨海草优势种泰来草(Thalassia hemprichii)光合无机碳利用方式的异同.研究发现,在添加碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺(acetazolamide, AZ)和乙氧苯噻唑胺(6-ethoxyzolamide, EZ)后,潭门海域泰来草光合放氧速率显著降低,但AZ和EZ的抑制差异不大,表明其主要通过胞外碳酸酐酶的作用吸收HCO₃^-;同时添加碱性缓冲液三氨基甲烷盐酸盐(hydroxymethyl, Tris),对潭门泰来草光合放氧的抑制率高达100%,且最大相对电子传递速率和H⁺内流速率降低,表明其存在H⁺/HCO₃^-协同转运方式.然而,在添加AZ和EZ后,西沙永兴岛泰...     

小麦-长穗偃麦草抗白粉病异代换系中一个新的磷酸丝氨酸氨基转移酶基因的克隆

以抗白粉病的小麦-长穗偃麦草异代换系山农551为材料, 在接种小麦白粉病菌48 h制备样品电子显微镜观察, 结果表明山农551在白粉病菌侵染早期抑制孢子萌发和菌丝生长. 在接种病菌48 h后提取RNA, 利用cDNA RDA和RACE技术克隆WRP1和RPW2共2个基因. BLAST分析表明该二基因均是尚未被克隆的新基因. WRP1没有大的ORF; RPW2的翻译产物含有保守的氨基转移酶结构域, 与多种生物的磷酸丝氨酸氨基转移酶有同源序列, 可以认为是一新的磷酸丝氨酸氨基转移酶基因. Northern杂交结果显示在小麦白粉病侵染早期RPW2在山农551的叶片中就开始表达. RPW2探针同山农551及其亲本鲁麦5号、济南13和长穗偃麦草基因组DNA进行Southern杂交结果显示, 探针与鲁麦5号和济南13无杂交信号, 而与山农551和长穗偃麦草都有较强的杂交信号, 这表明RPW2来源于长穗偃麦草基因组.     

玉米遗传突变体群体创制和干旱反应突变体筛选与鉴定简

利用自主性Mutator转座子玉米材料115F,330I,715D与玉米自交系材料B73,Mo17,97108,H9-21杂交,获得F₁插入诱变群体,F₁自交得F₂群体. 在田间观察F₂单株的生物学特征及农艺学性状的表型变异,得到不同表型的突变体,对突变体进行了统计分析. 在干旱胁迫下,利用远红外热成像仪对室内小钵种植的F₂群体三叶期幼苗进行叶片温度的大规模扫描检测,选取叶温有明显差异的植株作为潜在突变株,共检测了38000余株,成功筛选到108株抗旱单株,121株旱敏感单株. 通过重复红外温度检测、叶绿素荧光分析、叶片失水、光合特性分析和可溶性糖类、可溶性蛋白和脯氨酸含量测定对突变体进行了初步的鉴定分析. 利用MuTAIL-PCR对获得的突变体进行基因克隆. 该研究为深入开展玉米抗旱育种提供了实验材料.     

纵向岭谷区高速公路建设对沿线植物光合速率影响的定量研究

以大保(大理-保山)和思小(思茅-小勐养)两段高速公路为例,结合研究区地形特征确定了公路沿线典型的样点及其参照点,对各处乔、灌、草和作物4个优势植物种的光合速率进行了实地测定;采用对比分析、回归分析和数理统计等方法定量研究了高速公路建设对沿线植物光合速率的影响,分析了其发生机理．结果表明:高速公路建设降低了沿线选定乔木和作物优势种群植物的光合速率,改善大部分样点处灌木、草本优势种群植物的光合作用;公路建设对沿线植物群落结构和生命状态产生了直接的影响,并通过干扰影响植物光合速率的环境因素对其产生了间接影响;二者综合作用导致了公路沿线植物光合速率的改变;不同地貌条件下两条公路对沿线各类植物光合速率的影响范围和影响强度明显不同．     

外源硝酸钾对小麦氯化钠胁迫缓解机理的研究进展

小麦是一种厌Na 植物[1].NaCl胁迫对小麦的伤害,主要通过造成组织细胞内Na 的过多积累和K 流失,导致K /Na 离子失衡和盐害[1~3].钾是植物生长必需的大量元素之一,也是保持叶绿体器官功能的重要元素,充足供给钾素能促进叶绿素合成和稳定,同时K 还能激发类囊体膜上一些酶的活性[4].在Na 含量较高的盐渍土壤中,人为提高K 浓度,也许可以提高小麦对K 的捕捉机会,从而保持细胞内较高的K /Na 比,达到维持离子平衡、调节渗透势、激发酶活性的目的.