转玉米高光效C4型pepc基因小麦群体光合生理特性研究

摘要

以周麦19为受体的08T1-27、08T1-45、08T1-47(3)和以郑麦9023为受体的转玉米pepc基因的T4代四个纯合转基因材料和（对照）受体材料为供试材料，在大田群体条件下研究了转基因小麦的光合生理特性，获得以下研究结果:
　　1.抽穗期、开花期、花后5天、花后10天、花后15天和花后20天转基因材料与对照的PEPC酶活性的测定结果表明，不同生育时期转基因材料和对照的酶活性变化趋势均表现为开花期＞抽穗期＞灌浆期，且转基因材料的酶活性显著高于对照材料。08T1-27、08T1-45、08T1-47(3)和转pepc郑麦9023在抽穗期比相应对照PEPC酶活性分别增加1.42、0.87、1.09和0.56倍，在开花期比相应对照PEPC酶活性分别增加1.08、0.73、0.94和0.47倍，在花后5天比相应对照PEPC酶活性分别增加1.17、0.84、0.90和0.57倍，在花后10天比相应对照PEPC酶活性分别增加1.65、0.80、0.82和0.48倍，在花后15天比相应对照PEPC酶活性分别增加1.60、0.62、0.38和0.95倍，在花后20天比相应对照PEPC酶活性分别增加0.62、0.21、0.08、0.53倍，在4个转基因材料中以08T1-27表现突出。
　　2.抽穗期、开花期、花后5天、花后10天、花后15天和花后20天转基因材料与对照的田间群体光合速率测定结果表明:不同生育时期转基因材料和对照的群体光合速率变化趋势均表现为开花期＞抽穗期＞灌浆期，且转基因材料的群体光合速率显著高于对照材料。08T1-27、08T1-45、08T1-47(3)和转pepc郑麦9023的最大光合速率在抽穗期比相应对照分别增加17.1％、14％、14％、15.1％，日光合总量分别增加33.0％、16.2％、13.4％、15.3％;在开花期最大光合速率比相应对照分别增加34.4％、11.3％、17.3％、10.7％，日光合总量分别增加37.5％、13.2％、14.9％、15.0％;在花后5天最大光合速率比相应对照分别增加24.3％、12.8％、16.9％、16％，日光合总量分别增加36.6％、13.5％、14.3％、15.0％;在花后10天最大光合速率比相应对照分别增加17.3％、17.4％、8.4％、9.7％，日光合总量分别增加32.0％、17.0％、11.7％、17.5％;在花后15天最大光合速率比相应对照分别增加18.6％、10.1％、0.7％、8.6％,日光合总量分别增加34.4％、17.2％、13.2％、13.7％;在花后20天最大光合速率比相应对照分别增加67.1％、17.9％、51.5％、38.9％，日光合总量分别增加70.6％、20.8％、53.8％、78.8％;在4个转基因材料中以08T1-27表现突出。
　　3.在花后第15天早上8:00、中午12:00分别对转pepc基因的小麦群体和对照测定了叶绿素荧光参数。测定结果为:12:00时与8:00时相比，转pepc基因小麦的Fv/Fm（最大光量子效率）、ΦPSII（作用光存在时PSII的实际量子效率）、qP（光化学淬灭系数）的变幅均小于对照，而NPQ（非光化学淬灭系数）的变幅大于对照。其中08T1-27、08T1-45和1-47(3)的Fv/Fm分别下降1.00％、2.00％、1.90％，而对照周麦19下降6.40％;转pepc郑麦9023下降2.20％，而对照郑麦9023下降4.60％，说明转基因小麦其潜在最大光合能力较强，具有较好的耐高温强光胁迫能力。08T1-27、08T1-45和08T1-47(3)的qP分别下降了15.50％、16.60％、18.70％，而对照周麦19下降38.30％;转pepc郑麦9023下降24.00％，而对照郑麦9023下降38.00％，这表明PSII反应中心在强光高温胁迫下转基因材料的开放程度较大，天线色素吸收的光能被用在光化学电子传递的份额比较多。08T1-27、08T1-45和08T1-47(3)的ФPSII分别下降17.50％、34.30％、37.60％，而对照周麦19下降50.20％;转pepc郑麦9023下降45.90％,而对照郑麦9023下降53.91％,这表明转基因小麦材料在高温高光强条件下仍具有较好的实际量子效率。08T1-27、08T1-45和08T1-47(3)的NPQ分别上升108.6％、67.20％、59.20％，而对照周麦19上升35.50％;转pepc郑麦9023上升100.50％，而对照郑麦9023上升67.40％，这表明在高温、高光强下转基因材料的热耗散能力较强。总之，荧光动力学参数测定结果表明转基因小麦对强光高温具有较好的耐胁迫能力。
　　4.收获后对转基因群体及其对照的关农艺性状的调查结果表明，转基因群体08T1-27、08T1-45、08T1-47(3)、2-2（转pepc郑麦9023）在千粒重、单茎重、小区产量等方面高于对照，差异显著，其中08T1-27较对照分别增长4.9％、5.7％、9.3％。08T1-45较对照分别增长2.9％、2.8％、18.0％。08T1-47(3)较对照分别增长2.9％、5.0％、18.9％。转pepc郑麦9023较对照分别增长7.0％、5.7％、26.8％。
　　综上所述，玉米C4型pepc基因导入小麦后可显著改良转基因小麦的田间群体光合特性，显著提高转基因小麦的群体产量水平。

目录

声明

摘要

缩略语

第一章 文献综述

1．1 研究背景与目的

1．2 C3和C4途径光合比较

1．3 产量与光合速率的关系

1．4 C4途径pepc基因转C3植物的研究

1．5 C4途径pepc基因转C3植物的光合生理研究

1．6 叶绿素荧光动力参数研究

1．7 技术路线

第二章 田间条件下转玉米C4型pepc基因小麦PEPC酶活性的表现

2．1 材料与方法

2．1．1 供试材料与种植方式

2．1．2 酶液提取

2．1．3 测定原理

2．1．4 测定方法

2．1．5 数据处理

2．2 结果与分析

2．2．1 抽穗期转基因株系PEPC酶活性的变化

2．2．2 开花期转基因株系PEPC酶活性的变化

2．2．3 花后五天转基因株系PEPC酶活性的变化

2．2．4 花后十天转基因株系PEPC酶活性的变化

2．2．5 花后十五天转基因株系PEPC酶活性的变化

2．2．6 花后二十天转基因株系PEPC酶活性的变化

2．3 小结

第三章 田间条件下转玉米C4型pepc基因小麦群体合速率的表现

3．1 材料与方法

3．1．1 供试材料与种植方式

3．1．2 转基因小麦群体光合速率日变化的测定

3．2 结果与分析

3．3 小结

第四章 田间条件下转玉米C4型pepc基因小麦叶绿素荧光动力学参数的表现

4．1 材料与方法

4．1．1 供试材料与种植方式

4．1．2 荧光参数的测定

4．1．3 数据处理

4．2 结果与分析

4．2．1 最大光量子效率Fv／Fm

4．2．2 光化学淬灭系数qP

4．2．3 非光化学淬灭系数NPQ

4．2．4 实际量子效率ΦPSII

4．3 小结

第五章 田间条件下转玉米C4型pepc基因小麦群体产量的变现

5．1 材料与方法

5．1．1 供试材料与种植方法

5．1．2 测定项目

5．1．3 数据处理

5．2 结果与分析

5．3 小结

第六章 讨论与全文总结及创新点

6．1 讨论

6．2 全文总结

6．3 创新点

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文