不同甲基紫精诱导离体水稻叶片氧化胁迫方法的研究

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第14卷第6期2019年12月V ol.14,No.6Dec.2019㊀㊀基金项目:国家重点研发计划 中南镉砷污染农田综合防治示范与技术规范构建 项目(2017YFD0801505);长沙市科技计划项目(kq1801025)㊀㊀作者简介:彭鸥(1992 ),男,硕士研究生,研究方向为环境污染治理与修复,E -mail:hanhexiaou@ ㊀㊀*通讯作者(Corresponding author ),E -mail:tiebq@DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20190318002彭鸥,叶长城,刘玉玲,等.Cd 胁迫下水稻叶片SOD 活性和MDA 含量与糙米中Cd 含量的相关性研究[J].生态毒理学报,2019,14(6):233-240Peng O,Ye C C,Liu Y L,et al.Relationship between SOD activity and MDA content in rice leaf and Cd content in brown rice under Cd stress [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2019,14(6):233-240(in Chinese)Cd 胁迫下水稻叶片SOD 活性和MDA 含量与糙米中Cd 含量的相关性研究彭鸥1,2,3,叶长城2,刘玉玲1,2,3,李丹阳1,2,3,刘寿涛1,2,3,罗海艳1,2,3,铁柏清1,2,3,*1.湖南农业大学资源环境学院,长沙4101282.湖南省灌溉水源水质污染净化工程技术研究中心,长沙4101283.农业农村部南方产地污染防控重点实验室,长沙410128收稿日期:2019-03-18㊀㊀录用日期:2019-06-06摘要:以中嘉早17号为材料,采用水培试验方法,研究水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量在不同浓度Cd 胁迫下的变化,并探讨了其与水稻糙米Cd 含量的相关性㊂结果表明,在水稻发育过程中,SOD 活性和MDA 含量与Cd 胁迫浓度呈正相关㊂SOD 活性变化趋势为分蘖期>乳熟期>孕穗期;MDA 含量变化趋势为分蘖期>孕穗期>乳熟期,且水稻主要时期叶片SOD 活性和MDA 含量与糙米Cd 含量均呈显著正相关㊂关键词:Cd ;水稻;SOD 活性;MDA 含量;水培文章编号:1673-5897(2019)6-233-08㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:ARelationship between SOD Activity and MDA Content in Rice Leaf and Cd Content in Brown Rice under Cd StressPeng Ou 1,2,3,Ye Changcheng 2,Liu Yuling 1,2,3,Li Danyang 1,2,3,Liu Shoutao 1,2,3,Luo Haiyan 1,2,3,Tie Baiqing 1,2,3,*1.College of Resources and Environment,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China2.Engineering Research Center for Water Pollution Purification of Irrigation Source in Hunan Province,Changsha 410128,China3.Key Laboratory of Southern Original Agro -Environmental Pollution Prevention and Control,Ministry of Agriculture and Rural Af -fairs,Changsha 410128,ChinaReceived 18March 2019㊀㊀accepted 6June 2019Abstract :This study investigated the relationships of superoxide dismutase (SOD)activity and malondialdehyde (MDA)content with the Cd contents in brown rice under the stress of different concentrations of Cd through hy -droponic experiments using Zhongjiazao 17rice cultivar.The results showed that the SOD activity and MDA con -tent are positively correlated with the Cd stress concentration during the whole growth stage.The SOD activity fol -lowed the order of tillering stage >milking stage >booting stage,while the MDA content followed the order of234㊀生态毒理学报第14卷tillering stage>booting stage>milking stage.Moreover,the SOD activity and MDA content had significant posi-tive correlation with the brown rice Cd contents.Keywords:Cd stress;rice;SOD activity;MDA content;nutriculture㊀㊀湖南是著名的鱼米之乡,近年来由于受污水灌溉㊁城市垃圾乱弃及矿产开发等的影响,湖南地区受Cd污染较为严重,在某些工业园区周围的农田土壤中Cd含量达到4.22mg㊃kg-1[1],农田Cd污染问题也日益严重[2],对湖南稻米安全生产产生较大威胁㊂与其他重金属元素相比,Cd的活性较强,容易被水稻吸收和富集,可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的Cd[3-4],包括食用的稻米部位,从而威胁食品安全[5-6]㊂Cd胁迫下,植物体内会形成过量的氧自由基,从而影响抗氧化酶活性,破坏质膜系统和生物大分子,抑制植株生长[7]㊂水稻在Cd胁迫条件下,通过抑制种子中淀粉酶㊁蛋白酶等的活性,抑制种子内淀粉和蛋白质的分解,从而影响种子的萌发[8-9]㊂一般认为,Cd的这种生长抑制作用与其影响植物体内活性氧自由基代谢有关[10-11]㊂超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内清除和减少破坏性氧自由基的保护酶,对于防止氧自由基破坏细胞的组成㊁结构和功能,保护细胞免受氧化损伤具有十分重要的作用,其活性大小常被用作植株抗氧化能力强弱的指标[12]㊂丙二醛(MDA)是植物组织在逆境下遭受氧化胁迫发生膜脂过氧化的产物,其含量的积累是自由基毒害作用的表现,因此,MDA可以代表细胞的脂质过氧化水平和生物膜损伤程度的大小,反映细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱[13-14]㊂鉴于湖南耕地Cd污染现象严重,本试验考察不同浓度梯度Cd2+胁迫对水稻的影响,通过研究Cd 胁迫下水稻农艺性状的变化以及叶片SOD活性和MDA含量变化,旨在分析水稻叶片SOD活性和MDA含量与糙米Cd含量的相关性㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀供试品种供试品种为中嘉早17号(常规籼稻,全生育期109d)㊂水稻幼苗3叶1心后于4月24日移栽,5月3日开始添加外源Cd,到7月21日收获水稻㊂1.2㊀试验方法采用室外盆栽水培试验,利用营养液对水稻进行全生育期培养,共设置6个不同Cd浓度的处理水平,每个处理水平重复3次,编号为Cd0㊁Cd10㊁Cd50㊁Cd200㊁Cd500和Cd1000,其营养液中Cd浓度分别保持为0㊁10.00㊁50.00㊁200.00㊁500.00和1000.00μg㊃L-1㊂水稻所需营养液配制方法采用木村B营养液和Arnon(1939)微量元素营养液配制方法[15]㊂试验中水稻于盛有基础营养液10L的塑料桶中,加入微量元素贮备液10mL㊂水稻采用泡沫育苗盘和定植篮固定,每桶5穴,每穴3株㊂水稻幼苗移栽7d后开始添加外源Cd,营养液前期5~7d更换,后期3 ~4d更换[16],每2天用0.1mol㊃L-1NaOH和0.1 mol㊃L-1HCl调pH至5.5㊂1.3㊀分析测定与数据处理1.3.1㊀样品处理及测定(1)农艺指标的测定㊂分别于5月24日(分蘖期)㊁6月15日(孕穗期)㊁7月10日(乳熟期)用卷尺测定水稻根长及株高㊂在7月10日(乳熟期)数取水稻有效分蘖数,并取3个重复处理平均值㊂7月28日水稻风干后称取水稻产量(以稻谷干重计)㊂(2)MDA含量和SOD活性测定㊂在测量水稻根长株高后,同时取第一片完全展开叶片,用于MDA含量和SOD活性的分析㊂植株样品用磷酸缓冲液(pH7.8)于冰浴中研磨,匀浆在1000r㊃min-1下离心20min,取上清液,即为MDA和SOD的粗提液[17]㊂分别测定MDA含量和SOD活性㊂(3)水稻Cd含量测定㊂水稻样品采集后,先用自来水小心洗净根系,然后用去离子水清洗整个植株,将植株根系㊁茎鞘㊁叶和穗手工分离,在103ħ杀青1h,置于烘箱65ħ烘至恒重,称取各部位干重㊂稻谷风干晒干后用砻谷机分离出糙米和稻壳㊂所有样品粉碎过100目筛,全部装入自封袋内密封保存备用㊂称取水稻各部位样品(0.5000ʃ0.0005)g置于消解管中采用混合酸(V(HNO3)ʒV(HClO4)=4ʒ1)湿法消解并定容[18]㊂采用ICP-OES(美国PE8300)测定Cd含量>0.1mg㊃kg-1的水稻样品;用原子吸收分光光度计-石墨炉法(GTA120,美国Varian)测定Cd含量<0.1mg㊃kg-1的水稻样品㊂1.3.2㊀数据处理方法运用IMB SPSS(Statistical Product and Service第6期彭鸥等:Cd 胁迫下水稻叶片SOD 活性和MDA 含量与糙米中Cd 含量的相关性研究235㊀Solutions,22.0)对数据进行统计分析处理;运用Mi -crosoft Excel 2010软件制作数据表格㊂2㊀结果与分析(Results and analysis )2.1㊀Cd 胁迫下中嘉早17号农艺性状分析由表1可知,低浓度(10μg ㊃L -1)Cd 胁迫对中嘉早17号生长有一定的促进作用,但与对照差异不显著;在高浓度(>200μg ㊃L -1)Cd 胁迫下,水稻根长㊁株高㊁有效分蘖数和产量均显著降低㊂Cd 胁迫浓度<50μg ㊃L -1时,对水稻未表现出显著伤害㊂就水稻生育期来看,Cd 胁迫浓度>200μg ㊃L -1时,水稻生长缓慢,在分蘖期到孕穗期这段时期内,Cd1000处理根长仅平均增长1.73cm ㊁株高仅平均增长28.86cm ,明显低于低浓度Cd 胁迫组和对照组㊂在乳熟期,Cd 胁迫浓度>200μg ㊃L -1时,株高和根长与对照差异显著㊂同时,高浓度Cd 胁迫影响水稻分蘖,Cd 胁迫浓度>200μg ㊃L -1时有显著影响㊂就水稻产量而言(以稻谷干重计),低浓度Cd 胁迫能增加产量,但效果不显著,Cd 胁迫浓度<50μg ㊃L -1时,对水稻产量未产生显著影响,在Cd 胁迫浓度>50μg ㊃L -1时,水稻产量有显著降低㊂在1000μg ㊃L -1Cd 胁迫下水稻不能正常结实,籽粒基本上空瘪㊂2.2㊀Cd 胁迫下中嘉早17号糙米的Cd 含量由图1可知,中嘉早17号全生育期在不同浓度Cd 胁迫下,糙米中Cd 含量差异明显㊂水稻全生育期在10μg ㊃L -1Cd 胁迫下,水稻成熟后糙米中Cd 含量达到0.75mg ㊃kg -1,远远超过国家标准㊂水稻全生育期在50μg ㊃L -1Cd 胁迫下,水稻成熟后糙米中Cd 含量达到1.42mg ㊃kg -1,是10μg ㊃L -1Cd 处理表1㊀Cd 胁迫下中嘉早17号农艺性状Table 1㊀The major agronomic traits of Zhongjiazao 17rice under cadmium stress组别Group 分蘖期Tillering stage 孕穗期Booting stage乳熟期Milking stage根长/cm Root length/cm 株高/cm Plant height/cm 根长/cm Root length/cm 株高/cm Plant height/cm 根长/cm Root length/cm 株高/cm Plant height/cm 产量/(g ㊃盆-1)Yield /(g ㊃pot -1)有效分蘖数/(茎㊃穴-1)Effective tiller number /(stem ㊃point -1)Cd018.27ʃ3.49a 32.79ʃ5.83a 26.33ʃ4.01a 73.83ʃ4.19ab 31.67ʃ1.04a 83.83ʃ4.19a 26.49ʃ1.15a 8.78ʃ1.35a Cd1019.77ʃ1.45a 34.28ʃ2.86a 27.83ʃ2.75a 79.17ʃ3.40a 32.17ʃ3.40a 82.5ʃ4.27a 27.65ʃ1.09a 9.11ʃ0.96a Cd5016.74ʃ1.85a 32.18ʃ0.64a 26.50ʃ1.80a 76.67ʃ2.52a 27.83ʃ1.61b 80.33ʃ1.53a 21.99ʃ2.21b 8.70ʃ0.19a Cd20012.54ʃ2.28b 29.22ʃ3.38ab 19.58ʃ2.70b 67.50ʃ4.36bc 22.25ʃ0.66c 73.17ʃ4.04b 15.25ʃ3.22c 7.00ʃ1.00b Cd50011.64ʃ2.56b 24.83ʃ2.65b 14.68ʃ2.11c 62.17ʃ5.35c 16.02ʃ0.23d 66.17ʃ2.75c 11.25ʃ1.06d 6.22ʃ0.51b Cd10005.27ʃ0.52c17.47ʃ3.15c7.00ʃ1.00d46.33ʃ6.25d9.67ʃ0.58e55.33ʃ4.86d4.44ʃ0.28e4.55ʃ1.07c注:Cd0㊁Cd10㊁Cd50㊁Cd200㊁Cd500和Cd1000表示不同试验处理浓度分别为0㊁10.00㊁50.00㊁200.00㊁500.00和1000.00μg ㊃L -1;每列小写字母不同表示不同处理间差异显著,P <0.05㊂Note:Cd0,Cd10,Cd50,Cd200,Cd500,and Cd1000represent different test treatment concentrations of 0,10.00,50.00,200.00,500.00,and 1000.00μg ㊃L -1;the different lowercase letters in each column indicate significant differences between different treatments,P <0.05.图1㊀Cd 胁迫下中嘉早17号的糙米Cd 含量注:小写字母不同表示不同处理间差异显著,P <0.05㊂Fig.1㊀Cd content of Zhongjiazao 17brown rice under Cd stressNote:The different lowercase letters indicate significant differences between treatments,P <0.05.236㊀生态毒理学报第14卷组糙米Cd含量的1.89倍㊂200㊁500和1000μg㊃L-1Cd处理组糙米中Cd含量分别达到2.25㊁4.20和9.36mg㊃kg-1㊂随着Cd胁迫浓度增加,糙米Cd含量越大,且呈正相关关系㊂2.3㊀Cd胁迫下中嘉早17号SOD活性和MDA含量差异由表2可知,整个生育过程中,中嘉早17号叶片SOD活性对Cd胁迫有着相同的响应㊂在水稻的3个主要生育期,不同Cd胁迫处理,SOD活性规律为Cd1000>Cd500>Cd200>Cd50>Cd10>Cd0㊂不同生育时期孕穗期SOD活性最低,分蘖期最高,乳熟期次之㊂在Cd胁迫下水稻SOD活性有如下的变化趋势:Cd胁迫浓度越高,SOD活性越强;SOD活性在不同生育期表现的规律为分蘖期>乳熟期>孕穗期㊂在Cd胁迫下,各生育期中,中嘉早17号叶片的MDA含量均以Cd1000处理最高,Cd0处理最低,说明高浓度Cd胁迫增加水稻叶片MDA含量㊂从生育时期看,水稻叶片的MDA含量在水稻生长发育过程中呈增加趋势,分蘖期的MDA含量最低,成熟期水稻叶片的MDA含量明显高于孕穗期㊂2.4㊀Cd胁迫水平下水稻叶片SOD活性及MDA 含量与水稻糙米Cd含量的相关性由图2可知,水稻在Cd胁迫下糙米Cd含量与各时期SOD活性均显著相关(P<0.01)㊂水稻糙米中Cd含量与Cd胁迫浓度呈正相关,SOD活性亦如此㊂从不同时期来看,在Cd胁迫下分蘖期水稻SOD活性达到最大值,与糙米Cd含量相关系数r= 0.97,且在P<0.01水平下显著相关㊂在孕穗期水稻SOD活性较低,但与糙米Cd含量相关性最高,相关系数r=0.97㊂水稻在乳熟期SOD活性高于孕穗期,与糙米Cd含量相关性显著㊂水稻叶片SOD活性与糙米Cd含量在3个主要时期相关性均显著㊂由图3可知,水稻在Cd胁迫下糙米Cd含量与各时期MDA含量均极显著相关(P<0.01)㊂在Cd胁迫下分蘖期水稻MDA含量最低,与糙米Cd含量相关性显著(r=0.766)㊂在水稻孕穗期MDA含量与糙米Cd含量相关系数r=0.869,且在P<0.01水平下极显著相关性㊂在随着水稻的生长,在乳熟期MDA 含量高于前两个生育期,与糙米Cd含量相关性也越高,相关系数r=0.945㊂水稻叶片MDA含量与糙米Cd含量在3个主要时期相关性显著㊂3㊀讨论(Discussion)低浓度Cd胁迫对水稻生理状态无明显影响,但水稻富集吸收Cd会形成对人类有害的Cd米㊂本研究表明,低浓度(10μg㊃L-1)Cd胁迫对水稻生长有一定促进作用,当Cd胁迫达到一定限度时,会抑制水稻根的生长,使根弯曲,减少根数等[19]㊂随着Cd胁迫浓度的提高,抑制作用会逐渐增强,进而使水稻株高降低㊁生长迟缓㊁植株鲜重减小㊁叶片变黄并出现坏死斑和伤流液量减少等一系列生理状况[20]㊂前人研究认为,一定浓度Cd胁迫能显著降低水稻的产量㊁结实率和粒重等经济性状以及不同生育期的地上部干物质质量[21]㊂陈志德等[22]的研究表明,Cd对每穗粒数的影响大,而对穗数㊁结实率和千粒重影响小,Cd处理后每穗粒数降低是各品种籽表2㊀Cd胁迫下中嘉早17号叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量Table2㊀The superoxide dismutase(SOD)activity and malondialdehyde(MDA)content in leaves of Zhongjiazao17rice under cadmium stresses组别GroupSOD活性/(U㊃g-1FW)SOD activity/(U㊃g-1FW)MDA含量/(μmol㊃g-1FW)MDA content/(μmol㊃g-1FW)分蘖期Tillering stage孕穗期Booting stage乳熟期Milking stage分蘖期Tillering stage孕穗期Booting stage乳熟期Milking stageCd0165.38ʃ9.79c128.71ʃ3.78f142.05ʃ4.66e 3.84ʃ0.24d18.11ʃ0.73e27.03ʃ2.31e Cd10173.74ʃ20.09c147.07ʃ8.02e160.40ʃ15.08d 4.46ʃ0.13c19.52ʃ0.82e29.42ʃ1.2e Cd50190.05ʃ2.93c163.38ʃ3.52d176.72ʃ6.44c 5.47ʃ0.18b23.82ʃ1.5d34.47ʃ3.84d Cd200193.93ʃ5.03c177.26ʃ3.75c186.93ʃ4.33c 5.65ʃ0.44b26.61ʃ1.89c40.76ʃ1.42c Cd500224.60ʃ10.66b204.60ʃ6.51b211.60ʃ1.85b 5.87ʃ0.28bc32.08ʃ1.66b47.34ʃ3.21b Cd1000340.33ʃ26.35a290.33ʃ9.39a327.00ʃ4.41a 6.25ʃ0.37a35.12ʃ0.51a63.89ʃ3.2a注:每列小写字母不同表示不同处理间差异显著,P<0.05㊂Note:The different lowercase letters in each column indicate significant differences between treatments,P<0.05.第6期彭鸥等:Cd 胁迫下水稻叶片SOD 活性和MDA 含量与糙米中Cd 含量的相关性研究237㊀图2㊀Cd 胁迫下中嘉早17号叶片SOD 活性与糙米Cd 含量相关性注:(a).分蘖期,(b).孕穗期,(c).乳熟期㊂Fig.2㊀Correlation between the SOD activity in leaves and the cadmium content in brown ricein Zhongjiazao 17rice under cadmium stressesNote:(a).Tillering stage,(b).Booting stage,(c).Milking stage.粒产量降低的主要原因㊂在受Cd 胁迫的环境下,Cd 会影响水稻的叶绿素含量以及光合系统,并改变MDA 含量和SOD ㊁过氧化物酶(POD)㊁过氧化氢酶(CAT)活性[23]㊂Cd 对植物的毒害可能是通过产生H 2O 2的方式进行的,因此抗氧化酶系统对植物耐Cd 胁迫具有重要作用[24]㊂Cd 胁迫可以提高水稻体内抗氧化酶的活性,但随着Cd 浓度的增加酶活性逐渐降低[25],但在本研究中,Cd 胁迫浓度越高,水稻SOD 活性越强,但在0~1000μg ㊃L -1范围内Cd 2+胁迫的水稻叶片酶活性没有降低的趋势㊂邵国胜等[10]研究认为,分蘖期是不同基因型水稻SOD 活性差异最大的时期,在分蘖期中嘉早17号的SOD 活性明显高于其他2个时期㊂这表明,水稻生育早期是对Cd 胁迫最敏感的时期,随着生育进程推进,水稻对Cd 胁迫的适应性增强,Cd 胁迫对SOD 活性影响减小㊂水稻到乳熟期后,因为水稻体内Cd 含量积累到一定程度,SOD 活性则出现了一定的波动㊂章秀福等[7]的研究表明,水稻植株吸收和积累Cd 的能力与酶活性存在负相关关系,但本研究发现,水稻成熟后糙米中Cd 含量与水稻叶片SOD 活性呈正相关,且相关性显著,可以看出抗氧化酶系统在对Cd 胁迫的防卫机制中具有重要作用,但有一定的浓度限制且存在品种间的差异㊂本研究表明,随着Cd 胁迫浓度的升高,水稻叶片的MDA 含量升高,且MDA 含量与糙米中Cd 含量呈明显正相关,这与王昌全等[26]的研究结果一致㊂随着Cd 胁迫浓度和时间的增加,水稻叶片MDA 含量呈逐渐上升的趋势[27],且乳熟期的MDA 含量最高,孕穗期次之,分蘖期最低㊂同时,高浓度Cd 胁迫比低浓度Cd 胁迫更易对水稻238㊀生态毒理学报第14卷图3㊀Cd 胁迫下中嘉早17号叶片MDA 含量与糙米Cd 含量相关性注:(a).分蘖期,(b).孕穗期,(c).乳熟期㊂Fig.3㊀Correlation between the MDA content in leaves and the cadmium content in brown ricein Zhongjiazao 17rice under cadmium stressesNote:(a).Tillering stage,(b).Booting stage,(c).Milking stage.造成伤害[28]㊂随着Cd 胁迫浓度的提高和生育时期的推进,水稻叶片质膜的组成和完整性遭到破坏,细胞内产生大量自由基,但由于清除自由基的能力下降,引起质膜发生过氧化,MDA 含量增加[14]㊂综上所述,在Cd 胁迫下水稻叶片SOD 活性和MDA 含量随Cd 胁迫浓度增大而增大,且二者与糙米Cd 含量呈显著正线性相关㊂通讯作者简介:铁柏清(1963 ),男,教授,主要研究方向为环境污染治理㊁生态毒理学以及环境评价与规划等㊂参考文献(References ):[1]㊀唐贞,杨仁斌,雷鸣,等.湘潭某工业园周边稻田土壤及稻米镉污染的风险评价[J].湖南农业大学学报:自科版,2012,38(1):92-95Tang Z,Yang R 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Chinese)[28]㊀于方明,刘可慧,刘华,等.镉污染对水稻不同生育期抗氧化系统的影响[J].生态环境学报,2012,21(1):88-93Yu F M,Liu K H,Liu H,et al.Antioxidative responses tocadmium stress in the leaves of Oryza saliva L.in differ-ent growth period[J].Ecology and Environmental Sci-ences,2012,21(1):88-93(in Chinese)Ң。

控制水稻叶片叶绿素含量及其降解相关基因的遗传定位的
开题报告
一、选题背景
水稻作为全球最主要的粮食作物之一，其产量与品质一直是农业科学研究的热点之一。

其中，水稻叶片叶绿素含量及其降解速度等关键性状对水稻产量和品质具有重要影响。

因此，深入研究水稻叶片叶绿素含量及其降解相关基因的遗传调控规律，对于提高水稻产量和品质具有重要意义。

二、研究目的
本研究旨在通过遗传定位和关联分析等方法，探究影响水稻叶片叶绿素含量及其降解相关基因的遗传调控机制，并筛选关键基因，为进一步深入研究水稻产量和品质提供参考依据。

三、研究内容
1. 构建水稻群体：通过选择适宜的亲本材料和遗传分析方法，构建具有丰富遗传变异的水稻群体。

2. 测定叶片叶绿素含量及降解速度：采用高效液相色谱法等方法，测定水稻不同发育时期的叶片叶绿素含量及降解速度，并确定表型差异高低互补的材料进行进一步研究。

3. 遗传定位和关联分析：利用分子标记和全基因组关联分析（GWAS）等方法，定位和筛选影响水稻叶片叶绿素含量及其降解相关基因。

4. 基因功能分析：通过基因组学、转录组学等方法，分析筛选出的关键基因在调节水稻叶片叶绿素含量及降解速度等方面的作用机制。

四、研究意义
本研究可以深入探究水稻叶片叶绿素含量及其降解相关基因的遗传调控机制，在理论上为水稻产量和品质提供参考依据。

在实践上，筛选出的关键基因可以作为水稻遗传改良和分子育种的重要候选基因，为提高水稻产量和品质提供技术支持。

植物中的活性氧研究概述张怡;路铁刚【摘要】Reactive oxygen species （ROS） were produced as intracellularby-products of aerobic metabolism. Under normal growth environment, ROS is a molecule signal to regulate different reactions, such as pathogen defense, programmed cell death and stomatal closure. While plants suffer oxidative stress, the ROS balance will be destroyed to influence the plants growth and development and even reduce the crops yield and quality. There are ROS scavenge systems in plants, enzymatic and non-enzymatic, which control the balance of ROS, in order to prevent the damage of excess ROS. This paper discussed the production,the advantages and disadvantages, the elimination mechanism of ROS during the development of plants and the potential application of modifying ROS level by molecular approaches on crop improvement.%活性氧作为有氧代谢的副产物不断在植物体内产生。

低钾胁迫对水稻叶片光合功能的影响及其基因型差异刘建祥;杨肖娥;吴良欢;杨玉爱【期刊名称】《作物学报》【年(卷),期】2001(027)006【摘要】经大量的水培筛选后, 选用对低钾胁迫敏感程度差异较明显的3种水稻基因型进行大田试验 , 探讨低钾胁迫下水稻钾高效基因型的有关生理基础, 试验表明: 低钾胁迫破坏水稻光合器官, 导致叶片净光合速率降低, 气孔阻力增加, 叶片RuBP 羧化酶活性降低, 因此低钾胁迫引起水稻大幅度减产. 水稻不同基因型对低钾胁迫的抗性存在差异, 钾高效基因型在低钾胁迫下钾素利用效率相对较高, 产量降低的幅度相对较小, 这与钾高效基因型低钾胁迫下能较好地维持叶片光合功能密切有关.低钾胁迫对钾高效基因型净光合速率、气孔导度和RuBP羧化酶活性的影响比对钾低效基因型较小, 钾高效基因型能较好地维持叶片的钾含量, 故其相对净光合速率、气孔导度和RuBP羧化酶相对活性较大, 且上位叶与下位叶片之间, 抽穗期与灌浆期之间叶片RuBP羧化酶相对活性差异较小.【总页数】7页(P1000-1006)【作者】刘建祥;杨肖娥;吴良欢;杨玉爱【作者单位】浙江大学环境与资源学院,;浙江大学环境与资源学院,;浙江大学环境与资源学院,;浙江大学环境与资源学院,【正文语种】中文【中图分类】S511【相关文献】1.低钾胁迫对甘薯块根淀粉理化特性的影响及其基因型差异 [J], 唐忠厚;张爱君;陈晓光;靳容;刘明;李洪民;丁艳锋2.低钾胁迫对不同基因型水稻光合特性的影响 [J], 库文珍;赵运林;董萌;萧浪涛3.条锈病对小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合功能及光合功能蛋白D1表达的影响 [J], 沈喜;李红玉;贾秋珍;冯汉青;李敏权;粱厚果4.生态因子对水稻叶片光合生理功能的影响综述 [J], 夏冰;阳树英;刘清波5.低钾胁迫对不同大枣品种叶片光合特性的影响 [J], 魏忠平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811093892.9(22)申请日 2018.09.19(71)申请人 杭州师范大学地址 311121 浙江省杭州市余杭区仓前街道海曙路58号(72)发明人 于彦春　熊二辉　武丽敏　陈飞　张燕莉　(74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224代理人 沈金龙(51)Int.Cl.C12N 15/29(2006.01)C12N 15/82(2006.01)C12N 1/21(2006.01)C07K 14/415(2006.01)A01H 5/00(2018.01)A01H 6/46(2018.01)C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用(57)摘要本发明公开了一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用。

一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

本发明水稻叶片衰老调控基因LS1及其编码的蛋白质可以应用于作物遗传改良，对创制水稻持绿品种、提高作物产量具有重要意义，为创建水稻新种质打下基础。

权利要求书1页 说明书6页序列表4页 附图8页CN 109182352 A 2019.01.11C N 109182352A1.一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

2.如权利要求1所述水稻叶片衰老调控基因编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

3.一种包含如权利要求1所述水稻叶片衰老调控基因的重组表达载体。

4.如权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于，载体为pCAMBIA1300。

5.一种包含如权利要求3或4所述重组表达载体的转化体。

6.如权利要求5所述的转化体，其特征在于，所述转化体的宿主细胞为农杆菌。

7.一种调控水稻叶片衰老的方法，其特征在于，包含以下步骤：使用如权利要求6所述的转化体转化水稻细胞，然后将转化后的水稻细胞培育成植株。

分子标记辅助培育水稻抗稻褐飞虱和稻白叶枯病基因聚合
系的开题报告
一、研究背景
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，约有三分之一的全球人口依赖于其为主食。

但是，稻作生产过程中经常发生各种病虫害，其中包括稻褐飞虱和稻白叶枯病。

这些
病虫害给稻谷产量和品质带来了重大影响，严重威胁着粮食安全和人类生存与发展。

因此，发掘水稻抗稻褐飞虱和稻白叶枯病基因固然非常重要。

传统的育种方法依赖于育种人员经验和随机杂交，往往需要费时费力、不稳定和容易受到病虫害的干扰。

近年来，基于分子标记技术的辅助遗传改良方法已成为一种
新的、快速且可靠的育种方法，为水稻抗病育种带来了希望。

二、研究目的
本研究旨在通过分子标记技术，筛选出水稻中抗稻褐飞虱和稻白叶枯病基因，并利用聚合系的方式，研发出具有抗病能力的新品种。

三、研究方法
1. 收集样本：选择具有抗病性的水稻种质资源，包括品种、杂交种、突变体等。

2. 分离DNA：利用CTAB法从水稻种子中提取DNA，并经过质控检测。

3. 分子标记筛选：通过PCR扩增和基因库筛选，在抗病品种和敏感品种中鉴定
出与抗稻褐飞虱和稻白叶枯病相关的基因。

4. 培育抗病新品种：采用聚合系培育方法，将具有抗病基因的优良材料与敏感品种进行杂交，分离出抗病性状稳定的后代，最终培育出具有抗病能力的新品种。

四、预期成果
通过本研究，预计能够筛选到水稻中抗稻褐飞虱和稻白叶枯病的基因，并将其应用于聚合系培育中，培育出具有抗病能力的新品种。

同时，也可以为水稻抗病育种提
供一种新的、快速且可靠的方法，并为水稻产业的发展做出贡献。

高光效水稻品种对氧化胁迫的响应朱宏芳;韩宇;孟卫卫;王荣富;靳光远;曹树青【摘要】文章通过对氧化剂甲基紫精处理下高光效水稻杨育粳1号与常规对照品种镇稻11号的鲜重株高的统计、丙二醛含量与叶绿素质量比的测定以及氧化胁迫相关的基因表达分析,研究了水稻的抗氧化机理.研究发现,在20μmol/L甲基紫精处理下,杨育粳1号的鲜重、株高分别是镇稻11号的1.44倍、1.1倍,叶绿素a和b 的质量比分别是镇稻11号的2.0倍及2.9倍；活性氧解毒酶mRAN凝胶分析显示,SODA1、APX2及CATB表达量均随甲基紫精浓度增大而增加,且同浓度下前两者在杨育粳1号中的表达量明显高于对照组,据此可推断杨育粳1号抗氧化能力高于镇稻11号.%To illustrate the anti-oxidant mechanism of rice cultivars with higher photosynthetic efficiency to oxidative stress, the effects of methyl viologen treatment to some characters of Yangyujing 1 and Zhendao 11 were investigated, including fresh weight, seedling height, chlorophyll, malondialdehyde and the expression of oxidative stress-related genes. After treated with 20 μmol/L methyl viologen, the fresh weight, seedling height, chlorophyll a and chlorophyll b of Yangyujing 1 were 1. 44, 1.1, 2. 0, 2. 9 times of those of Zhendao 11 respectively. The mRNA gel electrophoresis analysis of active oxygen detoxification enzyme revealed that the expression quantity of SODA1, APX2 and CATB gradiently increased and the increased amount in Yan-gyujing 1 was significantly more than that in Zhendao 11 especially for SODA1, APX2. Accordingly it could be inferred that the enhanced antioxidant ability of Yangyujing 1 isstronger than that of Zhendao 11 and it may be related to the increased expression of antioxidant genes.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)008【总页数】4页(P1122-1125)【关键词】高光效;甲基紫精;氧化胁迫;基因表达【作者】朱宏芳;韩宇;孟卫卫;王荣富;靳光远;曹树青【作者单位】合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009;安徽农业大学生物技术中心,安徽合肥230036;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学生物与食品工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】Q1420 引言水稻是全球重要的粮食作物，环境中的氧化胁迫所造成的活性氧代谢紊乱对细胞的毒害使得全球水稻在产量、品质上的下降及其经济损失是惊人的。

两个水稻叶色相关突变体的鉴定与基因克隆的开题报告一、题目两个水稻叶色相关突变体的鉴定与基因克隆二、研究背景及意义植物叶绿素合成与分解是植物生长发育过程中至关重要的生化过程。

该过程中的一些关键基因的突变可能导致叶绿体发育和功能异常，最终影响植物的生长发育和产量表现。

因此，深入研究这些基因对于了解植物生长发育和对水稻等农业作物产量的提高具有重要的意义。

三、研究内容本研究将通过对水稻（Oryza sativa L.）的叶色相关突变体进行鉴定和基因克隆，揭示选定基因与水稻叶绿素合成和分解的相关机制。

具体研究内容如下：1.叶色相关突变体的筛选：从自然种群中筛选出2个植株叶色异常的突变体，并通过样品的基因分型使突变性状纯合化。

2.突变体基因型的分析：使用PCR和测序技术分析两个突变体的基因型，提取突变体基因组DNA测序并进行比对，确定突变体基因的位置和SNP位点。

3.克隆与验证基因：选择候选基因和SNP位点进行克隆，进一步验证基因与突变性状的关系。

采用相同种间杂交的方式进行突变体还原，验证克隆基因与突变性状的相关性。

通过转录组测序等方法验证基因表达的相关性。

四、研究方法1.水稻品种选择：选择常用的水稻品种Nipponbare作为参考品种。

2.突变体基因型的分析：使用PCR和测序技术对样品进行基因分型，并对两个突变体的基因型进行测序和比对。

3.基因克隆：采用聚合酶链反应和基因测序技术将候选基因的全长克隆到载体中，并进行突变体还原验证。

4.转录组测序：RNA测序技术用于验证基因表达的相关性和差异。

五、预期结果本研究预计通过上述研究方法，最终确定并克隆两个水稻叶色相关基因，揭示其与水稻叶绿素合成和分解的相关机制，为进一步研究植物生长发育、农业生产等领域提供理论和实践基础支持。

六、研究评价本研究对水稻叶色相关基因的鉴定和基因克隆具有一定的理论和实践意义。

通过该研究，不仅可以更深入地了解植物叶绿素合成和分解的相关机制，也为农业生产提供了基础支持。