高产小麦旗叶和芒细胞结构及其光合性能的研究

摘要

小麦旗叶的光合产物是其籽粒碳水化合物的主要来源，因此如何提高旗叶的光合能力从而提高小麦产量一直是小麦研究的热点。但是以往对高产小麦旗叶的研究主要集中在光合功能和生理生化指标等方面，很少涉及其结构与功能的联系，以及对亲本与子代的旗叶进行对比观察。本文以冬小麦亲本小偃54、8602及其子代小偃81(高产品种)灌浆期的旗叶为材料，应用细胞离析法、组织切片和荧光显微技术等，对旗叶中叶肉细胞形态、叶绿体数目、叶片厚度、维管束数目和面积等进行了比较观察和测定，旨在探讨小麦旗叶结构与其光合效率的关系。研究结果表明，与亲本小偃54、8602相比，子代小偃81的叶片较厚，横切面内中央大维管束的周长与面积较大；高环数叶肉细胞所占比例、叶肉细胞的周长及其平面面积和细胞内叶绿体的数目等均大于亲本。由此可见，通过小麦品种的改良确实能使其旗叶的结构与光合细胞发生了明显的变化，从而为植物细胞结构和功能的密切关系提供了有力的证据；同时也为作物改良育种提供了又一种新的育种目标。
　　 小麦非叶器官之一的芒，对其结构与光合特性关系的研究尚不够深入和广泛。本实验以具芒小麦高产耐旱品种京411籽粒不同发育时期的芒及旗叶为材料，对其叶绿体结构、放氧速率和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase EC4.1.1.31)的活性进行了比较观察和测定。超微结构显示，从抽穗期开始，芒和旗叶中的叶绿体基粒及其垛叠度均有增加，之后由灌浆末期开始，叶绿体的膜系统开始逐渐解体。通过放氧速率的测定表明，在芒和旗叶中，光合速率在前几个时期呈上升趋势，随着器官的衰老逐渐下降，但是，旗叶放氧速率的下降比芒中更早。另外，芒的PEPCase活性在籽粒发育的整个过程中均高于旗叶，其中以籽粒干物质形成末期尤为显著。因此，芒对高产小麦籽粒的形成，特别是在干物质形成的后期起着更为重要的作用。

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声明

第一章 前言

1.1小麦旗叶的结构及其对产量的贡献

1.1.1旗叶功能的重要性

1.1.2旗叶中与光合效率相关的结构特征

1.2非叶器官的生理功能及其对产量的贡献

1.2.1非叶器官的光合作用

1.2.2穗部器官的结构、生理及其光合作用

1.2.3芒的结构与生理特性

1.3叶绿体的超微结构及其个体发育

1.3.1叶绿体超微结构

1.3.2叶绿体的发育过程

1.3.3非叶器官中叶绿体的结构特征

1.4光合作用放氧机制与其细胞结构基础

1.5 PEPCase的作用及其在植物中的分布

1.5.1 PEPCase的作用机理

1.5.2 C3植物中PEPCase的研究

1.5.3小麦穗部的PEEPCase

第二章 高产小麦亲本与子代旗叶结构与光合效能的研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.3结果

2.3.1叶肉细胞形态的比较

2.3.2叶肉细胞平面面积的比较

2.3.3叶肉细胞中叶绿体数目的比较

2.3.4叶片结构特征的比较

2.4讨论

第三章 小麦芒在籽粒灌浆过程中的作用

3.1引言

3.2材料与方法

3.3结果

3.3.1芒的形态解剖学特征

3.3.2芒与旗叶叶绿体超微结构的比较

3.3.3芒与旗叶光合放氧速率动态变化的比较

3.3.4芒与旗叶PEPCase活性的比较

3.4讨论

结 论

参考文献

致 谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果