人参叶片CO2补偿点及其与光合和呼吸的关系（简报）

人参叶片的ＣＯ２补偿点和呼吸作用在展叶期间随着光合能力和加强而平行下降，叶片完全展开至黄叶期前，ＣＯ２补偿点基本保持稳定，黄叶期后则随着叶片衰老而上升。温度高于１８℃补偿点随温度的增加而增加，水分协迫下ＣＯ２补偿点提高。     

夏玉米群体光合速率特性及其与冠层结构、生态条件的关系

研究结果表明：高产夏玉米群体光合速率日变化呈单峰曲线。在水肥充足栽培条件下,光照强度是影响玉米群体光合速率的主导因素,最大自然光强下群体光合未测到光饱和点。群体光合速率随CO2浓度(50—900ppm范围)的增加而提高。土壤呼吸释放的CO2量占群体光合速率的11.68%。高产群体所形成的独特环境对单叶光合速率影响很大,群体生长下的单株,在8×104一9×104Lx光下的单叶光合速率为果穗叶高于下部和上部叶,品种、密度间差异不大;冠层自然状态下的单位叶面积光合速率上部叶却高于中、下部叶,高密度下,紧凑型品种高于平展型品种,低密度下则相反。     

野外条件下测定群体光合、暗呼吸和蒸腾作用的装置和方法

 野外条件下同时测定植物群体光合作用,呼吸作用和蒸腾作用的综合性测试装置,是为适应当前草原生态系统第一性生产力研究的需要并根据植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用过程中的气体交换原理,参考国内外有关学者的类似工作而设计、组装的。该测试装置主要由人工气候箱、环境控制系统、气道系统、测试系统和电源装置五部分组成,并兼有测定环境因子的配套仪器。通过1983—1985年我们在东北天然羊草草原上实际应用的结果证明,该装置的各项测定指标均达到了预定的设计要求。本文就该测试装置的设计原理、基本结构、测试程序和计算方法等方面的问题进行了初步探讨,以便为该测试装置的不断改进和完善提供参考依据。     

水稻群体光合生产能力的强化及其调控

对进一步强化水稻群体光合生产能力及其调控进行了论述。认为,在保证较高适宜叶面积指数的基础上,进一步优化群体结构和选育具广幅光强适应能力的品种是实现进一步强化水稻群体光合生产能力的关键。同时,在栽培上做到合理密植、提高施肥水平、提高粒／叶比、培育强大根群和加强后期田间管理。     

河西走廊沙漠泡泡刺群体光合特征及其与环境因子的关系

以河西走廊沙漠典型的荒漠植物泡泡刺群落为材料,运用LI-8100土壤碳通量测定系统与改进的同化箱联合对其7月和8月中旬的群体光合作用进行了测定,分析群体光合速率与立地环境因子的关系,探讨泡泡刺群体对干旱荒漠环境的光合适应机制。结果表明,7月中旬泡泡刺的土壤呼吸速率和蒸发速率均高于8月中旬,而其同期群体光合速率和水分利用效率也显著高于8月中旬。两时期的光合有效辐射是影响泡泡刺群体光合速率的主要因子,于7、8月中旬对泡泡刺群体的光合速率起着直接作用;同时,实验地8月中旬的空气相对湿度也能通过与大气温度以及光合有效辐射的相互作用对泡泡刺群体的光合速率产生较大影响。在7月中旬高温强光环境下,泡泡刺的群体光合速率高于8月中旬,从而说明泡泡刺对高光强、高温的荒漠环境具有较好的适应性。     

群体中叶片光合能力的分布及其对群体光合作用的影响

利用数学变分原理分析了群体中叶片光合能力对环境适应和有限氮资源利用的最优分布。叶片光合能力呈现与光强相同的负指数衰减分布时,“群体的光合速率和对氮的利用率最高;叶片对环境光强适应的优越性随群体消光系数和叶面积指数增加而增加。由此推导了叶片光合能力最优分布下的群体光合模型。     

水稻光合生产与干物质累积的动态模拟

在综合已有研究成果的基础上,兼顾模型的机理性与实用性的平衡,构建了水稻光合生产与干物质累积的模拟模型．模型采用高斯积分法有效地计算冠层每日的总光合量,并考虑了冠层消光系数随生理发育时间（PDT)的动态变化,模型较充分地量化了生理年龄、温度、叶片含氮量及水分亏缺因子等对光合作用的影响及维持呼吸系数与PDT的动态变化关系、利用独立的试验资料对模型核实的结果显示,模型可以较好地预测不同生长条件下的生物量累积动态,具有较强的机理性与实用性．     

增强UV-B辐射与不同水平氮素对谷子（Setaria italica (L.) Beauv.） 叶片保护物质及保护酶的影响

研究了生长在1.875 mmol·L-1和15 mmol·L-1硝态氮素水平条件下的谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)开花期间在进行强度为7.12 kJ·m-2.d-1增强UV.B辐射处理时叶片类黄酮含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和保护酶活性变化差异.主要结果表明在开花期无论是否进行增强UV-B辐射处理,较低水平氮素均比较高水平氮素更有利于提高谷子叶片PAL活性;叶片类黄酮含量除在进行增强UV-B处理时较低氮素条件下生长的谷子在开花末期显著高于较高氮素条件下生长的谷子外,受氮素水平影响不甚明显.而在开花期不进行与进行增强UV-B辐射处理,氮素水平对叶片保护酶的影响有所差异:不进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD活性有显著影响而对ASP活性无显著影响,对CAT和POD活性则在开花期部分阶段有显著影响.进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD与CAT活性有显著影响而对ASP、POD活性影响不显著.     

Construction of RFLP-based maps of foxtail millet, Setaria italica (L.) P. Beauv.

 An RFLP-based map consisting of 160 loci was constructed in an intervarietal cross of foxtail millet [Setaria italica (L.) P. Beauv.], Longgu 25×Pagoda Flower Green. The map comprises nine linkage groups, which were aligned with the nine foxtail millet chromosomes using trisomic lines, and spans 964 cM. The intraspecific map was compared to an interspecific map, constructed in a S. italica×S. viridis cross. Both the order of the markers and the genetic distances between the loci were highly conserved. Deviations from the expected 1 : 2 : 1 Mendelian segregation ratios were observed in both the intra- and inter-specific populations. The segregation data indicate that chromosome VIII in the Longgu 25×Pagoda Flower Green cross carries a gene that strongly affects gamete fertility. Received: 18 December 1996 / Accepted: 4 August 1997     

Comparative genetic maps of foxtail millet (Setaria italica) and rice (Oryza sativa)

 A foxtail millet-rice comparative genetic map was constructed using mapped rice RFLP markers and wheat genomic and cDNA clones with known map position in rice. About 74% and 37% of the cDNA and genomic clones, respectively, were transferable to foxtail millet, confirming that conservation at the DNA level is greatest in genic regions. A high degree of conserved colinearity was observed between the two genomes. Five entire foxtail millet chromosomes appear to be colinear with five entire rice chromosomes. The remaining four foxtail millet linkage groups each show colinearity with segments of two rice chromosomes. The rearrangements of rice chromosomes 3 and 10 to form foxtail millet chromosome IX, and 7 and 9 to form chromosome II are very similar to those required to form maize chromosomes 1 and 7 and sorghum linkage groups C and B, indicating Setaria’s clear taxonomic position within the subfamily of the Panicoideae. Received: 18 December 1996 / Accepted: 4 August 1997     

Gibberellin-responding and non-responding dwarf mutants in foxtail millet

The sensitivity of foxtail millet (Setaria italica Beauv.) dwarf mutants to GA was studied. Seedlings of dwarf mutants, Aininghuang (ANH) and CH84113 were treated with GAs (GA1, GA4, GA9, GA19 and GA20) using the micro-drop method, or by soaking in GA3 solution. Plants were also sprayed with GA3 solution at the jointing stage. It was found that ANH was a GA-responding dwarf mutant, whose leaf blade, leaf sheath and internode length increased significantly after GA application, whereas CH84113 was a non-GA-responding dwarf mutant. However, the mesocotyl in etiolated seedlings of both ANH and CH84113 responded to exogenous GA3 in a similar way. With the help of an enzyme-linked immunosorbent assay, it was found that the endogenous GA1+3 level in leaves was lower in the GA-responding dwarf mutant ANH, but higher in the non-GA-responding dwarf mutant CH84113, compared with levels in normal cultivars.     

谷子MYB类转录因子SiMYB42提高转基因拟南芥低氮胁迫耐性

Myeloblastosis (MYB)类转录因子是高等植物中最大的转录因子家族之一,在植物发育及防御反应过程中发挥重要作用,还参与植物对干旱等非生物胁迫的响应。谷子(Setaria italica L.)起源于中国,具有抗旱、耐瘠薄的特性,是研究单子叶作物非生物胁迫抗性的理想材料。本研究对耐低氮胁迫谷子品种郑204经低氮处理后进行转录组分析,鉴定出一个在低氮胁迫条件下明显上调的MYB类转录因子SiMYB42。系统发育树结果表明,SiMYB42属于R2R3-MYB亚族,具有2个MYB保守域;表达模式分析显示,SiMYB42在低氮、高盐、干旱和ABA胁迫条件下表达量显著上调;亚细胞定位、quantitative real-time PCR及转录激活活性分析结果表明,SiMYB42蛋白定位于植物的细胞核和细胞膜中,主要在谷子的叶部或根部表达,具有转录激活活性;基因功能分析结果表明,在正常条件下,转SiMYB42基因拟南芥与野生型Columbia-0拟南芥(WT)无明显差异,但在低氮条件下,转SiMYB42基因拟南芥的主根长、根系表面积及鲜重均显著高于WT,结果证明SiMYB42基因可以提高转基因植物对低氮胁迫的耐性;下游基因表达分析结果显示,在转SiMYB42基因拟南芥中,参与植物氮素转运的硝酸盐转运基因NRT2.1、NRT2.4和NRT2.5的表达水平均高于WT,启动子分析结果显示NRT2.1、NRT2.4和NRT2.5基因启动子序列中均具有MYB结合位点。以上结果证明,SiMYB42可以通过调控下游硝酸盐转运体基因的表达提高植物在低氮条件下的耐性。本研究揭示了SiMYB42基因在低氮胁迫反应途径中的作用,为进一步了解谷子低氮胁迫响应的调控网络奠定了基础。     

谷子胚性细胞系的超低温冰冻保存

超低温冰冻保存是保存生物材料的一种方法。目前禾本科植物原生质体培养的主要问题之一是胚性细胞系的状态不稳定。试验比较了影响谷子(Setaria italica(L.)Beauv)胚性细胞系超低温冰冻保存的因素如：不同的冰冻保护液组成,不同培养时间的胚性细胞系以及细胞系的恢复生长和原生质体培养。结果表明：本实验采用超低温冰冻保存方法不会影响胚性细胞系原生质体的培养特性,能够保持或提高原生质体培养的植板率。     

影响谷子原生质体看护培养的一些因素

研究了谷子原生质体看护培养中的一些问题。结果表明：不同种植物愈伤组织做看护细胞对谷子原生质体培养植板率有不同的影响。用光头种草愈伤组织对谷子胚性、非胚性或中间型意伤组织的原生质体进行看护培养,以对胚性意伤组织原生质体的效果最好。看护培养主要是作用于原生质体形成完整细胞后的生长发育。试验没有观察到明显的看护细胞数量效应。     

增强UV-B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响

以谷子(Setaria italica(L)Beauv.)为对象,从拔节期开始持续给予低氮(1.875 mmol/L)和高氮(15 mmol/L)两种氮供应条件并从抽穗期开始进行26 d两种强度(4.29、7.12 kJ·m-2·d-1)的增强UV-B辐射处理,研究了谷子叶中光合色素含量、类黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明:与高氮供应条件相比,低氮供应条件明显降低了谷子叶中光合色素含量但提高了类胡萝卜素/叶绿素含量比值;在开花期中段和灌浆期中段,高氮供应条件下谷子叶中光合色素含量对增强UV-B辐射比低氮供应条件下的谷子更敏感.从灌浆期开始到处理结束,两种影响因子对谷子叶中类黄酮含量均有显著影响,增强UV-B辐射导致谷子叶中类黄酮含量逐渐升高,且相同增强UV-B辐射强度下低氮供应条件下的谷子叶中类黄酮含量明显高于高氮供应条件下的谷子.谷子叶中PAL活性对两种影响因子的响应较类黄酮含量更加敏感,低氮供应条件使谷子叶中PAL活性明显提高.结合上述指标的相关性分析结果可知,低氮供应条件加强了处于繁殖期主要阶段的谷子叶中类黄酮的积累,并使谷子叶中的类胡萝卜素/叶绿素含量比值明显提高,进而有助于维持谷子叶中光合色素含量在增强UV-B辐射条件下的相对稳定性,对植株抵抗UV-B辐射伤害有利.     

谷子主要育成品种在新疆的遗传多样性研究

以274份谷子种质资源为材料,利用聚类分析和主成分分析方法,对参试资源16个农艺性状的遗传多样性进行综合评价。结果表明,参试材料的11个数量性状的遗传多样性指数均大于2.000,在新疆表现出广泛的遗传多样性。基于种质资源间形态标记的遗传差异,将274份谷子种质资源聚类并划分为6大类群。第Ⅰ类群(105份材料)生育期较短,属早熟类型,但其他性状表现一般;第Ⅱ类群(19份材料)出苗-抽穗日数最小,全生育期最短,早熟性明显,穗下节间长度相对其他类群较长;第Ⅲ类群(10份材料)生育期较短,主穗长相对较长,其余性状表现均处于较低水平;第Ⅳ类群(58份材料)主穗长、单穗重在各类群中处于较高水平,生育期相对较短;第Ⅴ类群(26份材料)生育期最长,属晚熟类型,除主穗长度最小外其余性状均表现突出;第Ⅵ类群(56份材料)生育期相对较长,属中晚熟类型,株高较低,生物产量处于中等水平。9个数量性状的主成分分析结果表明,前3个主成分因子(单株秆重、株高、主穗直径)累计贡献率达70.41%,各主成分因子性状载荷值反映了育种中各性状的选择方向及潜力。综合评价谷子种质资源农艺性状,为新疆谷子资源收集、评价和利用提供一定的科学依据。     

Variation,geographical distribution and genetical analysis of esterase isozymes in foxtail millet,Setaria italica (L.) P. Beauv.

Summary The esterase isozymes of 432 strains of foxtail millet, Setaria italica (L.) P. Beauv., collected from different areas throughout Eurasia, were investigated by gel isoelectric focusing. Five phenotypes were recognized, based on the combination of five major activity bands. Cross experiments among different phenotypes revealed these isozymes to be controlled by two codominant alleles and a null allele on the locus, Est-1, and three codominant alleles on another independent locus, Est-2. On locus Est-1, 388 strains had Est-1 ^a, 41 had Est-1 ^b and three had Est-1 ^null alleles. Est-1 ^a was widely distributed throughout Eurasia, while the distribution of Est-1 ^b and Est-1 ^null was distinctly restricted. On locus Est-2, 417 strains had Est-2 ^a, nine had Est-2 ^b and six had Est-2 ^c alleles. Est-2 ^a was widely distributed throughout Asia to Czechoslovakia, but was not detected in the western part of Europe. Est-2 ^b was found in all of the strains from the western part of Europe and in one of the Indian strains. Est-2 ^c was rarely found in Japan and China. The distribution of Est-2 ^a and -2 ^b might indicate some degree of phylogenetic differentiation between the Asian and the European strains. Polymorphism in both loci was observed only in Chinese strains.Contribution No. 30 from the Plant Germ-plasm Institute, Faculty of Agriculture, Kyoto University, Kyoto, Japan