水稻高光效种质资源筛选试验 水稻种质资源

　　摘要以12个品种的水稻为材料，进行高光效水稻品种的筛选试验，测定了叶绿素含量、可溶性蛋白含量、光合速率和光合功能期等相关生理生化指标。结果表明：不同品种水稻在光合速率、光合功能期和可溶性蛋白含量方面均存在差异；武育粳1号、杨育粳1号、杨粳4227光合速率、光合功能期和可溶性蛋白含量显著优于其他品种；武育粳1号、杨育粳1号的叶绿素含量较高。武育粳1号、杨育粳1号、杨粳4227是较优的高光效品种。
　　关键词叶绿素含量；可溶性蛋白；光合速率；光合功能期；水稻
　　中图分类号S511.01；S511.024文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）08-0075-02
　　
　　ScreeningofRiceGermplasmwithHighPhotosyntheticEfficiency
　　MENG Wei-wei 1JIN Guang-yuan 1LV Shen-chao 1DIAO Li-ping 2CAO Shu-qing 1 *
　　（1 School of Biotechnology and Food Engineering，Hefei University of Technology，Hefei Anhui 230009； 2 Zhenjiang Region Institute of Agricultural Science Research in Jiangsu Province）
　　Abstract12 rice varieties were used as materials to screen out the rice germplasm with the high photosynthetic efficiency，the physiological and biochemical indexes of rice，including chlorophyll content，soluble protein content，photosynthetic rate and function duration were measured.The results showed that there were significant differences in soluble protein content，photosynthetic rate and function duration among different varieties of rice. Soluble protein content，photosynthetic rate and function duration of Wuyujing 1，Yangyujing 1 and Yangjing 4227 were significantly higher than those of other varieties.Moreover，chlorophyll content in Wuyujing 1 and Yangyujing 1 were also higher than that of other varieties.These results indicated that Wuyujing 1，Yangyujing 1 and Yangjing 4227 were superior rice varieties with high photosynthetic efficiency.
　　Key wordschlorophyll content；soluble protein content；photosynthetic rate；photosynthetic function duration；rice
　　
　　随着科技的发展以及配套栽培管理水平的不断提高，水稻光合效率的提高已成为育种的重要目标，筛选高光效种质资源是高光效生理育种的关键。
　　叶绿素合成是决定植物光合效率的重要性状，也是决定作物产量的重要因素[1]。作物产量的高低主要取决于光合生产力，叶片光合速率和光合功能期是影响光合生产力的2个重要因素。不同水稻品种间的光合速率存在差异[2-3]。对水稻种质资源的光合速率和光合功能期进行研究和分析，能够有力地促进高光效品系遗传育种改良。另外，光合速率和光合功能期在一定方面可以反映水稻生长和产籽状况，光合速率高、光合功能期长的品种有利于其产量的提高[4]，选育高光合速率和光合功能期长的品种是提高作物产量和光能利用率的有效途径。为此，该文以12个水稻品种为材料，研究水稻种质资源相关生理指标的差异，以为获得新的高光效种质资源提供依据。
　　1材料与方法
　　1.1供试材料
　　1.1.1水稻品种。供试水稻品种共12个，分别为镇稻88、甜运粳23、盐粳10号、连粳7号、镇稻14、镇稻11、镇稻99、杨育粳1号、武育粳1号、杨粳4227、淮稻9号、镇稻15，由江苏省镇江地区农业科学研究所提供。7月中旬播种，7月底移栽，采用花盆种植，每盆5棵，每穴1株苗，苗距10 cm。植株采用土培法在自然条件下生长，全生育期生长温度25~40 ℃，晴天正午光照约1 500 μmol/（m2・s）。
　　1.1.2供试试剂。无水乙醇（上海中试化工总公司生产），考马斯亮蓝G250、丙酮（均由国药集团化学试剂有限公司生产），其他试剂均为分析纯。
　　1.1.3主要仪器。JA1103N电子天平（上海民桥科学仪器有限公司），752型紫外分光光度计（上海光谱仪器有限公司），TPS-1便携式光合测定仪（英国PPSystems科学仪器公司），SPAD-502型叶绿素计（日本中西远大公司）。
　　1.2各指标测定方法
　　1.2.1叶绿素含量的测定。采用Arnon（1949）法[5]对叶绿素含量进行测定。
　　1.2.2可溶性蛋白的测定。按Read 和Northcoted 的方法[6]，标准曲线用牛血清蛋白制作，采用考马斯亮蓝G250显色法[7]测定。
　　1.2.3净光合速率。采用TPS-1便携式光合测定仪，闭路系统。叶室CO2浓度330~350 μL/L，光量子通量密度（PFD）约为1 200 μmol/（m2・s），温度（32±5） ℃，剑叶全展时（2张叶片叶耳、叶舌平齐）测定。测定时间为晴天 8：00―14：30，测定部位为叶片中部。每处理重复测定3~5次。通过调节叶室光照角度，使样本在相对统一的光强下完成测定。
　　1.2.4光合功能期。用日产 SPAD-502 型叶绿素计测定供体水稻叶绿素含量，从剑叶伸出叶鞘至叶片枯黄期间测定。以叶片全展到叶绿素含量下降至全展叶绿素含量的80%所持续的天数定为叶绿素含量相对稳定（Relative steady phase of chlorophyll content，RSP）[8]。光合功能期与叶绿素含量相对稳定期基本一致[9]，该文的光合功能期以叶绿素含量相对稳定期表示[10]。
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　　2.1不同品种水稻的剑叶叶绿素含量
　　从表1可以看出，在12种不同品种的水稻中，杨育粳1号和盐粳10号剑叶叶绿素含量较高，分别为5.73、5.71 mg/g，而镇稻15叶绿素含量最低，仅有4.75 mg/g。武育粳1号、淮稻9号、镇稻14剑叶叶绿素含量显著高于镇稻88、甜运粳23、镇稻15。
　　2.2不同品种水稻剑叶可溶性蛋白含量
　　从表2可以看出，叶绿素含量与可溶性蛋白含量具有一定的正相关性。杨育粳1号、武育粳1号、杨粳4227的叶绿素含量显著比淮稻9号、镇稻15要高。杨粳4227可溶性蛋白含量最高，达到43.80 mg/g FW，而镇稻15含量最低，只有28.37 mg/g FW，杨粳4227可溶性蛋白含量是镇稻15的1.5倍。
　　2.3不同品种水稻净光合速率
　　从表3可以看出，参试的12个品种水稻剑叶光合速率的平均值为21.5 μmol/（m2・s）。杨育粳1号、武育粳1号、杨粳4227的剑叶光合速率较高，均达到23.0 μmol/（m2・s）以上，而淮稻9号和镇稻11的剑叶光合速率较低，均低于20.0 μmol/（m2・s）。
　　2.4不同品种水稻光合功能期
　　从表4可以看出，参试的12个品种中杨育粳1号的光合功能期最长，达到40.1 d，而连粳7号的光合功能期最短，仅30.0 d，杨育粳1号的光合功能期比连粳7号延长约33.7%。
　　3结论与讨论
　　研究与评价水稻种质资源光合速率及光合功能期是进行水稻高光效生理育种的基础[4]。该试验通过对水稻光合速率和光合功能期的认真、细致的研究，发现杨育粳1号、武育粳1号、杨粳4227光合速率比较高，光合功能期也比较长。
　　较高的叶绿素含量和较长的叶绿素含量相对稳定期的品种，为具有超高产潜力的水稻品种叶片吸收更多光能提供了生理基础[11]。杨育粳1号和盐粳10号叶绿素含量最高，但剑叶光合速率有显著差异。说明水稻叶绿素的含量并不是决定其光合速率的高低，仅可以从侧面反应与光合速率具有相关性。对12种水稻的剑叶可溶性蛋白质进行测定，杨粳4227的可溶性蛋白质含量最高，但与杨育粳1号、武育粳1号无显著差异。
　　研究表明，武育稻1号、杨育粳1号、杨粳4227是较优的高光效品种，为进一步研究高光效水稻提供了良好的研究材料。
　　4参考文献
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　　[2] OHNO Y.Varietal differences of photosynthetic efficiency and dry matter product ion in indica rice[J].Tech Bull TARC，1976，53（9）：115-123.
　　[3] 屠曾平.水稻净光合率的品种间差异及高光效育种[J].植物生理学报，1978，4（2）：113-120.
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　　[5] ARNON D I.Copper enzymes in isolated chloroplasts polyphenoloxidase in Beta vulgaris [J].Plant Physiol，1949，24（1）：1-15.
　　[6] READ S M，NORTHCOTE D H.Minimization of variation in the response to different proteins of the Coomassie blue G dye-binding assay for protein[J].Anal Biochem，1981，116（1）：53-64.
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　　[10] 张荣铣，戴新宾，许晓明，等.叶片光合功能期与作物光合生产潜力[J].南京师范大学学报，1999，22（3）：250-260.
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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