水稻突变体Shuanglimi的光合特性

水稻突变体Shuanglimi的光合特性

摘要：以水稻突变体shuanglimi为试验材料，对其幼穗处于减数分裂期时剑叶的净光合速率（pn）、蒸腾速率（tr）、叶片气孔导度（gs）、胞间co2浓度（ci）、水分利用率（wue）和羧化效率（ce）、叶绿素含量及剑叶中维管束数目进行了测定和观察。结果表明，shuanglimi 的pn、wue和ce较ck分别降低了（71.18±2.08）%，（72.00±2.51）%和（79.33±3.27）%（p2.2 shuanglimi 叶绿素含量的变化

shuanglimi的叶绿素含量显著低于ck（表2），shuanglimi 的叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素分别较ck降低了（12.39±1.47）%（p<0.05），（95.56±2.64）%（p<0.01）和（42.13±1.83）%（p<0.05），表明shuanglimi 的叶绿素总体降低，尤其是叶绿素b最为缺乏。然而shuanglimi 的chla/chlb却极显著地高于ck（p<0.01），表明shuanglimi中叶绿素主要是以叶绿素a为主，这可能是造成shuanglimi中叶片颜色较ck明显变浅和光合效率降低的一个主要原因。

2.3 shuanglimi剑叶中维管束的变化

shuanglimi剑叶横切面中维管束的特征与ck之间有较大的差异。从图2可以看出，在整个剑叶的横切面中存在着大维管束和小维管束，大维管束分布在小维管束之间。在shuanglimi中，维管束染色较浅，不易观察，而ck中的维管束染色较深，容易观察（图2a、图2b）。在剑叶的中脉由多个维管束和一些薄壁细胞组成，中间有

大而分隔的空腔。shuanglimi空腔的面积明显小于ck，且空腔周围的维管束数目同样少于ck（图2c、图2d）。在每个大维管束中，导管的数目存在着一定的差异。在ck中，每个大维管束中的导管主要有2个，也有1个和3个导管出现（图3a、图3b）。然而，在shuanglimi中，虽然每个大维管束中的导管还是以2个为主，但是1个、3个和4个导管的情形频繁出现（图3c至图3f）。从统计分析结果（表3）来看，在整个剑叶的横截面中，shuanglimi和ck 的大维管束数量相近，而shuanglimi的小维管束数目较ck降低了18.86%（p<0.01）。shuanglimi中1个导管的大维管束数目与ck十分接近，而其2个导管的大维管束数目较ck减少了17.89%

（p<0.05）。同时，shuanglimi中3个导管的大维管束数目较ck高出1倍多。然而，4个导管的大维管束在shuanglimi中平均含有（0.333±0.018）个，而在ck中则无此种特异情况存在。

3 讨论

目前已经发现并研究的具有双子房的突变体有mp1、mp2[7]、tom-1[8]、tor[9]和prr16[10]等。研究者发现mp1和mp2雄蕊数目增多，内外稃间有2个谷粒；tom-1双子房两侧各有一个完整外颖，内颖退化成针状，产生双粒米种子；tor 突变体多为融合双子房，雄蕊数目减少，雌蕊数目增多，有雄蕊雌蕊化现象，颖片、浆片无变异，个别无内稃，每个颖花只产生一粒种子，可以认为只发生了第3、4 轮花器官的变异；prr16的雄蕊增多，有多余的颖片，产生双粒或3粒种子。虽然上述突变体均具有双子房性状，

与此次报道的shuanglimi类似，但也存在显著差异。水稻突变体shuanglimi雄蕊数目少，存在雄蕊退化并直接发育成枝粳的现象，同时双子房两侧各有一完整外颖，内颖退化，它是集中了tom-1和tor的发育特点。由此认为水稻突变体shuanglimi可能是一种新的双子房突变体。

此次以这种新的双子房突变体shuanglimi为试验材料，研究了影响其特异发育的光合特性及与其相关的细胞结构。对shuanglimi 的光合作用分析表明在幼穗进行减数分裂期间，除tr和ci与ck

无显著差异外，shuanglimi的剑叶净光合效率、水分利用率以及羧化效率均比ck大幅度降低，而气孔导度却提高了近1倍。这说明在蒸腾作用和胞间co2浓度变化不大的情况下，在shuanglimi中由于水分利用率以及羧化效率均比较低，尽管气孔导度有所增加，但其净光合速率仍然很低。这说明shuanglimi光合效率较弱的原因可能是由自身特殊的细胞结构所决定的，这也可能是shuanglimi 小穗形成过程中特异发育的一个诱因。从细胞结构分析来看，shuanglimi光合作用比较弱的原因可能有以下两点：①shuanglimi 的总叶绿素含量较对照降低，尤其是叶绿素b含量大幅减少。作为光合作用主要的捕光色素，叶绿素b含量的降低直接影响了羧化效率，进而削弱光合效率。②shuanglimi剑叶中维管束的特异性间接影响了光合作用。与ck相比，shuanglimi剑叶中小维管束数目减少，大维管束中3个和4个特异导管的出现缩小了单个导管的体积，减弱了其将根部的无机盐、水分等向剑叶输送的能力，降低了光合

作用的水分利用率，进而在一定程度上影响了光合效率。从光合特性和与其相关的细胞结构方面对shuanglimi的生理特性进行初步探讨，可为进一步研究其子粒特性和生殖特性奠定基础，也为全面了解双子房突变体提供了有意义的参考资料。

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