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Resumo:
本论文以小麦、水稻等几种重要经济作物为材料,应用透射电镜、扫描电镜、激光共聚焦显微镜以及氧电极,低温荧光等生理技术手段,对作物非叶器官的结构和主要生理特性进行了较全面和系统的研究。其中,比较分析了非叶器官叶绿体超微结构的差异,测量了非叶器官的放氧和低温荧光等生理指标,尝试从结构与功能相结合的角度,探讨非叶器官在提高作物产量中所起的重要作用。 首先以不同品种的小麦为实验材料,对其主要非叶器官-茎秆,从解剖结构、木质素含量、以及抗倒伏的力学特性等方面做了详细的比较研究。结果表明:高产小麦品种茎秆的秆壁厚度、茎截面积、机械组织厚度及细胞层数、维管束与其韧皮部的截面积等,均明显优于一般小麦品种。在茎秆薄壁组织细胞、机械组织细胞(厚壁组织细胞)和维管束的木质素含量上,高产品种也显著高于对照品种。另外,通过分析证明,小麦植株抗倒伏的能力与其茎秆高度、直径和髓腔直径等均有密切关系。因此,在超高产小麦品种的选育上,重视外源基因的引进,改进茎秆的结构特性及提高其木质素含量,可能是一个重要的选育方向。 气孔是植物器官吸收CO2 和放出O2 的主要通道,对光合作用的强弱有着决定性的作用。因此,对非叶器官表面气孔的研究显得尤为重要。通过对几种作物非叶器官气孔频度、气孔大小和气孔指数的研究,结果发现,非叶器官的气孔频度均较对应功能叶低;而气孔大小和气孔指数则变化较大。另外,本文还着重讨论了非叶器官气孔频度对作物光合作用的影响,并提出了在非叶器官中可能存在与此相适应的未知的光合类型 叶绿体是作物进行光合作用的场所,通过对小麦、水稻非叶器官及功能叶叶绿体超微结构的比较研究,发现非叶器官单个光合细胞中叶绿体的数量较少,体积也较小。其中小麦芒和颖片有发育较好的叶绿体结构,其基粒数可达普通叶的水平,但比旗叶少;外稃和穗轴都有完整的基粒跺叠,只是跺叠的数量较少;而内稃基粒少,基粒内囊体跺叠不整齐。随着小麦芒的衰老过程,其中叶绿体的数量也随之减少,并且这种减少的趋势在旗叶中先发生。非叶器官中叶绿体超微结构的这种变化和差异,暗示着非叶器官可能在作物的不同发育时期,对籽粒有重要作用。 通过对非叶器官和功能叶光合特性的比较研究,发现不同种作物非叶器官具有与功能叶不同的光合特性。在436nm 激发光下,非叶器官的F686/F734 明显高于旗叶;若以放氧为标准,比较功能叶和非叶器官的光合活性,发现以叶绿素为单位,非叶器官的放氧速率与旗叶相当,或甚至高于旗叶;以单穗为单位,最高可相当于旗叶的28%。另外,比较不同发育时期芒和旗叶的放氧速率,发现芒在作物的衰老后期,仍保持较高的光合活性。