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野生等位基因渗入四倍体花生作物中的作用(二)

2021.3.01

2、光合荧光生理参数分析
在这项研究中,我们旨在育种高级品系,将来自杜鹃花和蜡梅的野生等位基因渗入以提高花生的耐旱性。 将一种由巴西曲霉x杜兰曲霉诱导的异源四倍体与当地的优良耐旱品种BR1杂交。从该杂交获得的F 2代与BR1回交,并且从BC 1 F 2开始,在温室和田间进行测定,以鉴定耐干旱的植物。 使用这种方法的合理性主要基于被确定为抗旱等位基因的潜在良好供体的花生。
总体而言,这些基因型保持了较高的气孔导度(gs)(图3A),导致蒸腾速率提高(E,图3B)。 这种组合有利于在水分限制期间维持这些植物的净光合速率(Pn,图3C),降低细胞间CO 2浓度(Ci,图3D)。如图3E所示,大多数基因型的瞬时羧化效率(Pn / Ci)与BR1相似或更高。这表明在水分利用率低的情况下CO 2固定效率。 11个基因型的水分利用效率要比对照亲本BR1高(图3F)。 此外,在64个BC 1 F 4植物中,有8个产生了较重的豆荚,其中3个产生了较重的种子(S1表)。这表明,根据此处采用的实验条件,这些基因型对水分胁迫的耐受性更高。
 

图3:花生品系的气体交换。 A-气孔导度(gs),B-蒸腾速率(E),C-净光合速率(Pn),D-胞间CO 2浓度(Ci),E-瞬时羧化效率(Pn/ Ci),F-瞬时水分利用效率(WUE)。 虚线是64个品系的估计平均值。BR1和55-437(对照)。
 


图4. 花生品系的非光化学淬灭(NPQ)。 虚线是64个品系的估计平均值。 BR1和55–437(对照)。


植物在缺水的情况下会调节气孔关闭,减少蒸腾作用,从而克服胁迫期。这种情况导致CO2吸收减少。 根据文献报道,气孔导度(gs)是限制水分胁迫下植物光合作用的主要因素之一。气孔导度与净光合速率呈正相关(table 1)。 在半干旱环境中,雨季经常发生间歇性干旱,通常与强太阳辐射有关。这些可能导致对光合作用器官的严重损害,因此,大大降低植物中CO 2的固定。为了避免这种损害,植物形成了多种保护机制,例如非光化学淬灭(NPQ),它负责光合作用和光能的平衡。在这项研究中,有15种基因型的NPQ值超过了一般平均值(图4),其中10种与BR1相似或更高,表明这些基因型即使在水分胁迫下也能消耗多余的能量,从而改善了光合器官的功能。         
表1中数据显示了他们之间的相关性,gs x Pn(0.57),gs x NPQ(-0.52),gs x Ci(0.76),Pn x Ci(0.62)和NPQ x Ci(-0.75),相关性很高。 表明它们可以用作花生抗旱性近亲繁殖选择程序的替代性状。
这些新育种系的采用为扩大未来品种的遗传基础提供了机会,也为在野生育种计划中利用野生遗传资源提供了机会。 此处创建的品系是用于半干旱环境的花生育种进步的非常有前景的材料。

可提供完备的植物光合荧光测量技术方案。
1、OS5p+便携式叶绿素荧光仪采用的是独特的调制-饱和-脉冲技术,可快速、可靠的测量光合作用的各种荧光参数,Y(II)、ETR、PAR、T、Fv /Fm 、Fv /Fo 、Fo 、Fm、Fv 、Fms、Fs 、RLC、rETRMAX、Ik、Im; q L 、Y(NPQ)、Y(NO)、NPQ、q N、q P。
 

OS5p+便携式叶绿素荧光仪

特点:

  • 可以分别测量非光化学淬灭NPQ的四个分量: qM叶绿体迁移、qE叶黄素循环、qT状态转换、qI光抑制,qM叶绿体迁移导致的荧光淬灭变化大约占NPQ非光化学淬灭的30%, OS5p+是市面上唯一可测量叶绿体迁移引起的荧光淬灭的仪器。

    

qM叶绿素体迁移的示意图及测量结果图示


Fm’校正技术

基于Loriaux 2013算法的Fm’校正协议使用多相饱和光闪技术,利用最小二乘线性回归分析,推导出无限强的饱和光闪条件下的Fm’值,用于校正Y(II)和ETR的计算。 使用较低强度的饱和光闪,准确测量Fm’,这种技术不会损伤植物,也不需要完全关闭所有反应中心。
 

多相饱和光闪校正Fm’原理图


2、LCproT全自动便携式光合仪可以测量Pn净光合速率、E蒸腾速率、gs气孔导度、Ci胞间CO2浓度,全彩色触摸屏设计。
特点:

  • 可以控制叶片生长的微环境(光照、温度、CO2浓度和相对湿度)。

  • 配置红绿蓝LED光源,测量不同光质对植物光合作用的影响;

  • 内置GPS模块,可记录采样点位置和高程信息;

LCproT全自动便携式光合仪

GPS位置和高程数据


3、iFL光合荧光复合测量系统,是一款可以同时测量植物光合参数和叶绿素荧光参数的仪器。特点:

  • 可以精确测量叶片的实际光吸收率;

  • 直接得出gm叶肉导度、Cc羧化位点CO2浓度、Rd光下呼吸;

  • 在白光化光源下测量qM叶绿素体迁移;

  • 内置的Fm’校正协议,校正Y(II)和ETR的计算。

iFL光合荧光复合测量系统
 

Cc羧化位点CO2浓度和gm叶肉导度测量结果


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