大气二氧化碳(CO_2)浓度增高导致全球变暖,但作为光合作用底物促进绿色作物的光合作用。为了明确高CO_2浓度对杂交水稻结实期光合日变化的影响,2014年利用稻田FACE(Free Air CO_2Enrichment)平台,以生产上曾创高产纪录的两个杂交稻新组...
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大气二氧化碳(CO_2)浓度增高导致全球变暖,但作为光合作用底物促进绿色作物的光合作用。为了明确高CO_2浓度对杂交水稻结实期光合日变化的影响,2014年利用稻田FACE(Free Air CO_2Enrichment)平台,以生产上曾创高产纪录的两个杂交稻新组合甬优2640和Y两优2号为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol/mol)两个水平,测定杂交稻抽穗期和灌浆中期光合作用日变化和成熟期生物量。结果表明,高CO_2浓度环境下两组合抽穗期叶片净光合速率均大幅增加(全天平均52%),但灌浆中期的平均增幅减半,其中Y两优2号这种光合下调表现更为明显。大气CO_2浓度升高使两杂交稻组合抽穗和灌浆中期叶片气孔导度均大幅下降,导致蒸腾速率下降而水分利用效率大幅增加,Y两优2号气孔导度和蒸腾速率对CO_2的响应上午大于下午,而甬优2640表现相反。尽管大气CO_2浓度升高使杂交稻结实期不同时刻胞间CO_2浓度均大幅增加,但对气孔限制值特别是胞间CO_2与空气CO_2浓度之比多无显著影响,两品种趋势一致。大气CO_2浓度升高对甬优2640地上部生物量及其组分的影响明显大于Y两优2号,CO_2与品种间多存在互作效应。以上结果表明,与甬优2640相比,Y两优2号最终生产力从高CO_2浓度环境中获益较少可能与该品种生长后期存在明显的光合适应有关,但这种光合适应似乎不是由气孔限制造成的。
DNA作为细胞生命活动最重要的遗传物质,保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞的存活和正常生理功能的发挥具有重要意义。电离辐射、细胞代谢产物等多种外源和内源性因素都能引起不同形式的DNA损伤,其中DNA双链断裂(DSBs)作为最严重的损伤形式,使细胞正常生命活动的维持乃至生存都受到了严重威胁。在植物体内DSB修复的途径主要有两个:非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)和同源重组(homologous recombination,HR)。两者的根本区别是对于DNA同源性的依赖性和修复精确程度不同。HR途径利用同源序列作为模板,是一种精确的修复途径,NHEJ途径不依赖同源序列,直接将断裂的末端进行连接,高效率但容易出错,是一种高效的修复途径。这两种修复途径既相互关联又相互竞争。DNA拓扑异构酶在生物体中普遍存在并且参与了很多基础生物进程,如DNA复制、转录和重组等。它能引发DNA链的断裂,使DNA链相互交叉,还可以重新连接。拟南芥中,TopoVI基因可以通过改变基因的表达来适应各种非生物胁迫。我们对TOP6A3和TOP6B基因的突变体植株经行了盐、活性氧和博莱霉素处理,发现盐胁迫和活性氧胁迫下,top6a3和top6b植株中HR修复途径相关基因的表达量下调,NHEJ修复途径相关基因的表达量上调;博来霉素处理后,top6a3和top6b植株中HR修复途径相关基因的表达量上调,NHEJ修复途径相关基因的表达量下调。这说明在盐胁迫,活性氧胁迫和DSB损伤环境下,TOP6A3和TOP6B基因参与了水稻体内细胞精确修复和高效修复的调控。
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