高温对几种超级杂交稻组合的光合作用影响机理研究

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1、中南大学研究生学位论文选题报告（学位论文工作计划）题目名称：高温对几种超级杂交稻组合的光合作用影响机理研究姓名：罗祎学号：076111004攻读学位：硕士学科专业：作物遗传育种学院(系、所)：隆平分院所在教研室(科研所)：湖南杂交水稻研究中心指导教师：邓启云填写日期：2009-11-3（选题报告由研究生填写，原件交研究生助理处）2009年11月3日15一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。（附主要参考文献）一课题背景1.全球气温正逐渐升高，高温危害天气愈加频繁工业革命以来人类经济活动所释放的温室气体已使全球平均温度上升约１℃，预计到２１世纪末还将上升1.４

2、～５.８℃，至２１世纪中叶我国的粮食作物产量有可能因此而减三成(何方等2003，李晶等2003，张桂莲等2005)。近55年来，长江流域导致水稻花期高温危害的天气经常发生，从20世纪90年代开始，两种危害天气有整体增加趋势；高温危害天气主要集中发生在每年的7月中下旬和8月上旬，其中7月下旬发生频次超过70％(谢晓金等，2009)。2.高温对水稻生产的危害超过35度的高温会使水稻生长发育受到损害，造成不育，产量降低。高温对水稻的影响主要体现在以下方面：①对生长发育的影响：开花期，灌浆期②对生理过程的影响：对膜透性的影响，对与抗逆相关酶的影响，对光合作用的影响等等③对产量影

3、响和对稻米品质的影响3.高温对水稻光合作用的影响高温会使水稻光合速率下降，光合作用是干物质生产的“源”，是关系到水稻产量的关键因子，也是水稻对热害最敏感的生理过程之一，高温导致水稻光合速率下降后，“库”“源”失去平衡，表现为“源”不足，空秕粒增加，粒重降低。二、研究意义由于光合作用是关系到超级杂交稻产量的关键生理过程，也是最易受高温影响的过程之一，研究超级杂交稻光合作用对高温的响应机理，寻找在高温下具有高光合作用效率的亲本和组合，对于在日益增强的温室效应下提高杂交水稻的产量有重要的指导意义。三．研究现状1.高温和气孔限制高温对光合速率的影响是气孔限制还是非气孔限制需根据

4、环境的水分状况而定,不能一概而论。如果高温导致外界环境水分下降，为了减少蒸腾气孔势必要关闭从而导致光合速率降低（BerryJA，1980），这种情况表现为气孔限制。如果高温没有引起外界环境水分下降，气孔导度会随叶温升高而增加，甚至在光合系统已经遭到破坏的情况下，气孔仍然是开放的（DaiZ，1992）。2.高温对叶肉导度的影响叶肉导度影响了胞间的CO2扩散并溶解到胞内的叶绿体基质中进行羧化，现有的研究表明，叶肉导度对外界的环境变化也很敏感(Flexasetal.,2007)。叶肉导度会受到碳酸酐酶和水孔蛋白的调控，温度会影响这两种蛋白的热稳性，从而影响到叶肉导度（Yamo

5、ri，et，al.2006）但是因为高温对叶肉导度的影响研究缺少有力证据所以目前的研究只认识到高温下叶肉导度是一个限制因素并没有进一步的研究。153.快速叶绿素荧光分析在逆境胁迫下光合作用研究中的应用A.叶绿素荧光常用参数介绍（张守仁，1997）F0:固定荧光,初始荧光，是光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心处于完全开放时的荧光产量,它与叶片叶绿素浓度有关。Fm:最大荧光产量，是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光产量。可反映通过PSⅡ的电子传递情况Fa（Fs):稳态荧光产量Fv=Fm-F0：为可变荧光,反映了QA的还原情况Fv/Fm：PSⅡ最大光化学量子产量，Fv’/Fm’:PS

6、Ⅱ有效光化学量子产量，它反映开放的PSⅡ反应中心原初光能捕获效率qP=(Fm’-F)/(Fm’-F0’):光化学淬灭系数NPQ=Fm/Fm’-1qN=1-(Fm’-F0’)/(Fm-F0)=1-Fv’/Fv:非光化学淬灭系数B.快速叶绿素诱导曲线及其意义将暗适应的绿色植物或含有叶绿素的部分组织突然暴露在可见光下之后就会观察到，植物绿色组织发出一种强度不断变化的暗红色荧光，荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。这一现象最早是由Kautsky发现的，因此也称为Kautsky效应。植物叶片在经过暗适应过程后，再暴露在光下，它的荧光会有一个先显著上升再下降的过程。一

7、般情况下，刚暴露在光下时的最低荧光定义为O点，荧光的最高峰定义为P点，快速叶绿素荧光诱导动力学曲线指的就是从O点到P点的荧光变化过程，主要反映了PSII的原初光化学反应及光合机构的结构和状态等的变化(Krause和Weis1991)，而下降的阶段主要反映了光合碳代谢的变化，随着光合碳代谢速率的上升，荧光强度逐渐下降(Krause和Weis1991)。包埋在内囊体膜中的叶绿素的荧光可以作为热引起的膜流动性和稳定性变化的指标。15C.叶绿素荧光分析在逆境胁迫下的应用逆境胁迫如高温(Guissé等1995;Lu和Zhang1999;Chen等2