一個新水稻卷葉突變體遺傳分析與基因定位

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1、中國科學(xué)C輯:生命科學(xué)2009年第39卷第4期:413~419《中國科學(xué)》雜志社www.scichina.comlife.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS論文水稻葉片光譜對亞鐵脅迫的響應(yīng)①②①*①③遲光宇,陳欣,史奕,劉新會①中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所,陸地生態(tài)過程重點實驗室,沈陽110016;②中國科學(xué)院研究生院,北京100049;③北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室,北京100875*聯(lián)系人,E-mail:chenxin@iae.ac.cn收稿日期:2008-10-08;接受日期:2009-02-26國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:40

2、801133)資助項目摘要在湖泊富營養(yǎng)化治理過程中,除了要注意控制氮、磷的輸入,還應(yīng)考慮鐵(Fe)的調(diào)控關(guān)鍵詞作用.本文基于“Fe假說”,探索性地將植物光譜效應(yīng)應(yīng)用于湖泊水體富營養(yǎng)化遙感預(yù)警機制研水稻究.在水培條件下分析了亞鐵(Fe2+)脅迫對水稻(OryzasativaL.)體內(nèi)Fe含量、葉綠素濃度及可光譜2+見-近紅外特征光譜的影響,并對其相關(guān)關(guān)系進行了深入探討;同時,應(yīng)用3個光譜定量化指標(biāo)亞鐵(Fe)2+2+湖泊富營養(yǎng)化A1(Fe脅迫水稻葉片在460~670nm波段反射率變化積分值)、A2(Fe脅迫水稻葉片在760~2+1000nm波段反射率變化積分值)、S(Fe脅迫水稻葉片光譜曲線

3、紅邊“藍(lán)移”強度)分別建立了2+水稻葉片F(xiàn)e含量與葉片光譜之間的定量相關(guān)關(guān)系模型.結(jié)果表明,隨培養(yǎng)液中Fe濃度的升高,水稻體內(nèi)Fe含量逐漸增加,葉綠素濃度降低,葉片光譜反射率在可見光波段升高,在近紅外波段降低,同時紅邊發(fā)生“藍(lán)移”.水稻葉片的3個光譜指標(biāo)A1,A2,S與葉片中Fe含量都具有顯著相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別為0.933(P<0.01),?0.965(P<0.01)和0.946(P<0.01),且A1,A2和S32個參數(shù)都能夠較好地模擬(復(fù)相關(guān)系數(shù)R>0.96)和估測水稻葉片F(xiàn)e含量.近年我國主要湖泊相繼大規(guī)模爆發(fā)藍(lán)藻,富營輸入,還應(yīng)考慮Fe的調(diào)控作用.養(yǎng)化湖泊的治理也成為當(dāng)前研究的一

4、個熱點和難點我國是水稻生產(chǎn)大國,稻田面積占世界的[12]問題.基于限制因子理論,國內(nèi)目前通過控制外源性22%.還原性較強的低產(chǎn)水稻土淹水后,土壤溶液2+氮、磷等營養(yǎng)鹽類的輸入來進行防治,但湖泊水體富積累的大量可溶性Fe,經(jīng)側(cè)滲或隨地表徑流進入湖[1][13]2+營養(yǎng)化狀況仍日趨嚴(yán)重.鐵(Fe)是植物生長所必需泊,稻田中有機肥分解產(chǎn)生的富里酸等物質(zhì)與Fe[14]的微量營養(yǎng)元素,可以促進浮游植物對其他營養(yǎng)鹽絡(luò)合,使其在傳輸過程中不易氧化沉淀.因此,限[2,3]2+類的吸收,在浮游植物生長過程中,電子傳遞、光制高濃度含F(xiàn)e稻田水的輸入,對控制我國湖泊水體[4]合作用及呼吸作用等都需要Fe.研究表

5、明,在高營可溶性Fe含量尤為重要.監(jiān)測和識別稻田水體中的2+養(yǎng)鹽低葉綠素海區(qū),海洋初級生產(chǎn)力的主要控制因Fe是對其進行調(diào)控的前提,基于遙感技術(shù)的植物監(jiān)[5~7][8]素是Fe,Fe限制會減緩海洋赤潮的發(fā)生.雖然測方法具有視野寬、信息廣、實時動態(tài)等諸多優(yōu)[15,16]湖泊水體可溶性Fe含量相對較高,但仍可以成為高點,在環(huán)境監(jiān)測方面具有常規(guī)方法不可比擬的[9~11]2+營養(yǎng)鹽湖泊浮游植物生長的限制因子.因此，在優(yōu)越性.稻田水體中Fe含量過高將對水稻的生長產(chǎn)[17]湖泊富營養(yǎng)化綜合治理過程中,除了要限制氮、磷的生脅迫,而污染脅迫會使植物葉片反射光譜發(fā)生413引用格式:遲光宇,陳欣,史奕,等.水稻

6、葉片光譜對亞鐵脅迫的響應(yīng).中國科學(xué)C輯:生命科學(xué),2009,39(4):413—419遲光宇等:水稻葉片光譜對亞鐵脅迫的響應(yīng)[18]2+變化.研究水稻葉片光譜對Fe脅迫的響應(yīng)機制,次培養(yǎng)液,連續(xù)脅迫14d后測定各項指標(biāo).可以為水稻組織內(nèi)Fe含量的定量遙感奠定基礎(chǔ)，進(2)光譜數(shù)據(jù)采集與處理.在LI-COR787鹵燈2+而為稻田水體Fe含量遙感監(jiān)測提供理論依據(jù).照射下,應(yīng)用FieldSpecProFR分光輻射光譜儀與LI2+本文對Fe脅迫下水稻組織Fe含量、葉綠素濃1800-12S外置積分球耦合,測定葉片光譜反射率.度、葉片光譜反射率變化及紅邊位移特征進行了分析,每一試樣選取代表性植株3株,

7、采集整株所有葉片的并對水稻葉片的光譜響應(yīng)進行了深入探討,旨在為光譜信息,每片葉連續(xù)測定5次.原始光譜數(shù)據(jù)用實現(xiàn)應(yīng)用植物遙感監(jiān)測技術(shù)定量評價稻田水體Fe2+ASD公司提供的ViewSpecPro軟件進行初步處理,然含量奠定理論基礎(chǔ).后運用SPSS11.0軟件對數(shù)據(jù)進行進一步分析,計算2+Fe脅迫水稻葉片光譜特征波段反射率變化積分值1材料與方法[19]和紅邊“藍(lán)移”強度.其中積分值計算公式為:1.1儀器與材料λ1AR=?∫(