水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物之一,在全球粮食生产和消费中占有极其重要的地位。我国以世界19%的水稻种植面积,生产出世界总产量21%的稻谷,这个数据充分说明,我国依靠农业科学技术的进步,以不太优越的土地条件在水稻的生产上创造出了惊人业绩。杂交水稻的研究、广泛推广在提高我国稻谷产量方面起到了至关重要的作用。三系法杂交水稻自推广以来为我国粮食增产作出了巨大贡献,但随着杂交水稻的发展培育更高产组合的周期越来越长、难度越来越大,寻找新的方法技术来提高杂种优势成为了必然。两系法杂交水稻的研究成功有效地解决了不育细胞质和恢保关系的约束,育成了一批超级杂交稻。但目前所推广的两系杂交组合都未曾研究过其细胞质效应,更不能回答是否是最佳核质互作组合,这对于充分发挥两系法杂种优势是不利的。本文以温敏核不育系准S为对照,探讨北美种植的水稻Lemont和普通野生稻茶陵野生稻细胞质对光合特性和光合基因表达的影响,旨在促进对水稻细胞质效应在分子水平的认识,为选择最佳的核质配制和最有利的母本材料提供理论指导。主要结果如下：1.同核异质两用温敏核不育系生物产量的比较以准S为对照,比较相同栽培条件下同核异质不育系lemont//准S和茶陵野生稻／／准S的生物产量,结果显示,茶陵野生稻／／准S日产干重显著高于Lemont//准S和对照准S,而Lemont//准S和对照准S日产干重未呈现显著差异。2.同核异质两用温敏核不育水稻光合特性的比较以准S为对照,比较Lemont//准S、茶陵野生稻//准S分蘖期功能叶片的光合色素含量、净光合速率和Rubisco活性发现,3个材料的光合色素含量无显著差异；而茶陵野生稻//准S的净光合速率比对照准S高16.3%,而Lemont//准S比对照低8.4%；在Rubisco活性上,茶陵野生稻//准S显著高于对照,是对照的准S的142.2%,而Lemont//准S是对照准S酶活性的68.7%。3.同核异质不育系光合基因的表达差异以准S为对照,比较Lemont//准S、茶陵野生稻//准S4个光合基因psbA、rbcL、rbcS以及rca在mRNA水平的表达差异,结果发现,3个材料在4个基因的表达上均存在不同程度的差异,其中在细胞质基因psbA和rbcL的表达上,Lemont//准S与对照的差异不显著,但显著低于茶陵野生稻//准S；细胞核基因rbcS和rca的表达上,茶陵野生稻//准S和Lemont//准S的差异不显著,但二者均显著高于对照准S。综上所述,在准S细胞核背景下,不同细胞质源会导致光合速率、光合关键酶活性的差异,最终导致生物产量的差异,这些差异可能与光合基因的表达水平密切相关；而茶陵野生稻细胞质源的两用不育系在光合特性和光合基因表达上都高于其他材料,可作为两系法杂交育种母本材料选择的参考。
