水稻锌营养高效基因型筛选的农艺性状指标研究

 以耐低锌水稻品种IR34、IR36、IR8192和锌敏感水稻品种IR26、测64-7、二九丰为材料，采用HEDTA螯合缓冲营养液培养法，在各种锌离子活度（pZn2+）9.7、10.3、10.6、11.0、11.3、>11.5下，研究了水稻锌营养基因型差异在农艺性状上的表现。结果表明，水稻锌营养存在明显的基因型差异，这种差异在低锌离子活度对水稻秧苗的农艺性状影响上有明显的区别，其中出叶速率和相对出叶数、株高尤其是鞘高及最大根长差异都较明显，可作为鉴定筛选锌高效和锌敏感的有效形态指标。低锌离子活度下秧苗缺锌症的出现与否和早迟，也可作为鉴定筛选锌高效和锌敏感水稻品种的指标。另外，这些指标对锌离子活度反应差异最大时的锌离子活度大多在pZn2+10.6～11.0，这个活度可能也是筛选锌高效水稻基因型时的最佳锌离子活度。     

不同锌效率水稻基因型及其杂种一代幼苗生长和抗氧化酶活性对Zn2+活度的反应

为了解水稻耐低锌能力基因型差异的生理机制及F1杂种的耐低锌能力以提高水稻锌效率,解决水稻锌缺乏问题,选用耐低锌基因型水稻IR8192、IR36,锌敏感基因型水稻Ce-64、IR26及杂交后代IR36×IR8192、IR36×IR26和Ce-64×IR26为材料,进行低锌(pZn2+ 11.0)和正常锌(pZn2+ 9.7)营养液培养.结果表明:1)亲本和F1幼苗的株高,叶鞘高,地上部和地下部干质量及锌含量,叶片的叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量在pZn2+ 11.0与pZn2+ 9.7条件下的相对值可作为耐低锌基因型水稻的筛选指标;2)在低锌条件下所有亲本及F1各项指标变化趋势相同,但IR8192、IR36、IR36×IR8192、IR36×IR26的叶绿素含量、SOD酶活性降幅较小,POD、CAT、APX活性升幅较大,MDA含量升幅较小,表明上述基因型水稻的耐低锌能力更强. 低锌胁迫下POD、CAT、APX活性增强,可以更有效地清除活性氧,SOD活性则最先下降;3)除根长、APX活性外,在低锌条件下,IR36×IR8192、IR36×IR26各项指标变化幅度均表现出超亲优势,而Ce-64×IR26则表现出偏中亲优势,推测水稻的耐低锌特性主要受基因的显性效应控制,并存在基因的叠加效应,可以通过耐低锌亲本间的杂交获得具有更强耐低锌能力的水稻基因型.     

不同锌效率水稻基因型及其杂种一代幼苗生长和抗氧化酶活性对Zn2+活度的反应

  为了解水稻耐低锌能力基因型差异的生理机制及F1杂种的耐低锌能力以提高水稻锌效率,解决水稻锌缺乏问题,选用耐低锌基因型水稻IR8192、IR36,锌敏感基因型水稻Ce 64、IR26及杂交后代IR36×IR8192、IR36×IR26和Ce 64×IR26为材料,进行低锌(pZn2+ 11.0)和正常锌(pZn2+ 9.7)营养液培养。结果表明：1)亲本和F1幼苗的株高,叶鞘高,地上部和地下部干质量及锌含量,叶片的叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量在pZn2+ 11.0与pZn2+ 9.7条件下的相对值可作为耐低锌基因型水稻的筛选指标;2)在低锌条件下所有亲本及F1各项指标变化趋势相同,但IR8192、IR36、IR36×IR8192、IR36×IR26的叶绿素含量、SOD酶活性降幅较小,POD、CAT、APX活性升幅较大,MDA含量升幅较小,表明上述基因型水稻的耐低锌能力更强。 低锌胁迫下POD、CAT、APX活性增强,可以更有效地清除活性氧,SOD活性则最先下降;3)除根长、APX活性外,在低锌条件下,IR36×IR8192、IR36×IR26各项指标变化幅度均表现出超亲优势,而Ce 64×IR26则表现出偏中亲优势,推测水稻的耐低锌特性主要受基因的显性效应控制,并存在基因的叠加效应,可以通过耐低锌亲本间的杂交获得具有更强耐低锌能力的水稻基因型。     

水稻开花期高温胁迫条件下生理生化特性的变化及其与品种耐热性的关系

以5个杂交水稻组合为材料,研究了开花期人工高温胁迫处理对剑叶部分生理生化特性的影响。结果表明,水稻开花期高温胁迫处理降低了剑叶光合速率、叶绿素含量,增加了可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。相关分析表明,开花期高温胁迫处理后叶绿素含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性的变化幅度与品种的热敏感指数呈显著或极显著相关关系,此4项指标的变化幅度可作为水稻开花期耐热性鉴定的生理指标。耐热性强的水稻品种,在开花期高温胁迫处理后剑叶叶绿素含量下降幅度小,游离脯氨酸含量和SOD活性增加幅度大,MDA含量增加小。建立了热敏感指数与MDA含量、游离脯氨酸含量和SOD活性变化幅度的逐步回归方程,可用于对水稻开花期的耐热性进行定量分析。     

磷对水稻高Fe2+胁迫的缓解作用

采用溶液培养法研究了高Fe2+胁迫下不同磷水平对粳稻Azucena（耐铁毒基因型）和籼稻IR64（铁毒敏感基因型）的生长和生理特性的影响。结果表明,与正常供Fe2+相比,高Fe2+胁迫抑制了水稻地上部和根系的生长,降低了干物质积累量和叶片叶绿素含量。外源供磷水平的提高,水稻地上部和根系生长受铁毒抑制程度有所减弱,叶片丙二醛含量和质膜透性下降,POD活性和叶绿素含量增加,而SOD活性则有所下降。表明在一定程度上,磷营养对提高水稻的耐Fe2+毒害具有重要作用,而磷对缓解Azucena的Fe2+毒害的效果较为明显。     

铬胁迫对水稻幼苗生长和生理特性的影响

用不同浓度的重铬酸钾溶液处理水稻幼苗,研究了重金属铬对水稻幼苗生长及生理特性的影响.结果表明,随着铬胁迫浓度的提高,水稻幼苗的株高、单株鲜重、主根长等生长指标及叶绿素含量、SOD活性、POD活性、根系活力等生理指标均逐渐降低,而MDA含量逐渐升高.在各项指标中,水稻幼苗主根长和根系活力受到显著抑制时的重铬酸钾浓度为10mg/L,低于株高、单株鲜重、叶绿素含量、SOD活性、POD活性受到显著影响的浓度(50mg/L),说明水稻根系生长对Cr6+胁迫较地上部分更敏感.     

铝胁迫对耐性不同的玉米基因型幼苗光合特性的影响

试验对两个耐铝酸毒害不同的玉米基因型进行了一些与光合特性有关的指标测定,其中包括叶绿素含量、可溶性糖含量、光合速率、叶片温度、蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔导度等,研究这些性状与玉米耐酸铝性的关系。结果表明,在铝胁迫下,玉米叶片中的叶绿素含量下降,并且Chla/Chlb的比值也下降,从而造成光合速率明显降低,但敏感品种(C)下降的幅度较大,耐性品种(T)下降的幅度较小;耐性品种的叶片温度低,蒸腾速率也低于敏感品种。     

割手密光合特性及其与原生长地海拔关系

测定了144份不同原生长地甘蔗割手密无性系的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素a含量、叶绿素b含量等生理指标。结果表明：不同割手密无性系光合特性差异较大;原生长地海拔与蒸腾速率呈显著线性关系与其它光合特性无相关性;原生长地海拔与割手密无性系叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a＋b含量呈反抛物的线性关系,与叶绿素a／b值呈显著正相关;在割手密无性系各光合特性间,气孔导度与蒸腾速率、净光合速率、细胞间隙CO2浓度呈显著的直线关系,其余各光合特性之间无显著关系。由此认为：原生长地不同的割手密无性系间在光合特性方面存在丰富的多样性特征;其光合特性与海拔密切相关;海拔一方面影响叶绿素的含量,另一方面调节气孔和蒸腾速率,进而影响光合速率。     

不同穗型水稻品种籽粒灌浆特性比较及与后期生理特性的关系

应用Richards方程对散穗型和紧穗型水稻品种的籽粒灌浆过程进行了拟合,研究两种穗型水稻品种的灌浆特性。结果表明,散穗型品种和紧穗型品种强、弱势粒在籽粒充实程度上有较大差异。散穗型品种整体灌浆速率、弱势粒灌浆效率均明显高于紧穗型品种。对两种穗型品种叶绿素含量和根系伤流强度两项生理指标的测定表明,散穗型品种虽然低于紧穗型品种,但其下降幅度亦低于紧穗型品种。总之,水稻籽粒灌浆特性与叶绿素含量和根系伤流强度间存在一定的相关性。     

野生大豆、半野生大豆和栽培大豆对苗期干旱胁迫的生理反应

以野生、半野生和栽培大豆为材料,在旱棚盆栽条件下进行苗期干旱胁迫试验.对叶绿素含量、光合速率、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、可溶性糖(WSS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶( CAT)活性进行测定.结果表明,在干旱胁迫下,叶绿素含量、光合速率、可溶性糖含量、脯氨酸含量及SOD活性表现为野生大豆＞半野生大豆＞栽培大豆;而丙二醛含量、相对电导率、POD活性则表现为野生大豆＜半野生大豆＜栽培大豆.干旱胁迫下不同类型材料各生理指标与正常供水条件相比都发生不同程度的变化,叶绿素含量、光合速率降幅为野生大豆＜半野生大豆＜栽培大豆;脯氨酸含量增幅为野生大豆＞半野生大豆＞栽培大豆;而丙二醛(MDA)含量、相对电导率、SOD活性、POD活性,CAT活性增幅变化顺序为野生大豆＜半野生大豆＜栽培大豆.在干旱胁迫下,野生大豆、半野生大豆和栽培大豆的生理指标发生显著变化,3种类型大豆的变化幅度差异显著.野生大豆在干旱胁迫下生理指标的表现优于半野生大豆和栽培大豆.     

Physiological Characterization of Zn-efficient Rice （Oryza sativa） Genotype at Different Zn^2＋ Levels

Physiological characteristics of rice at different Zn2+ levels[pZn2+＞11.5, 11.3, 11.0, 10.6, 10. 3, 9.7] were studied with the Zn-efficient rice cultivars IR34, IR36, IR8192, and Zn-inefficient rice cultivars IR26, Ce 64-7, Biyuzaonuo,which grew in chelator-buffered nutrient solution. There were significant differences in tolerance to zinc deficiency among different rice genotypes. Obvious effects of low zinc activity on the physiological characteristic of rice seedlings were noted.There were significant differences in chlorophyll content, photosynthesis rate, MDA concentration in rice leaf, and H+ excretion of root. As pZn2+ decreased, chlorophyll content and photosynthesis rate decreased at a slower pace in Zn-efficient cultivars compared to Zn-inefficient ones, MDA concentration increased slower while H+ excretion of root increased faster in Zn-efficient cultivars than those in Zn-inefficient ones. It was suggested that the above indications could be used as indexes to Zn-efficiency of rice.     

锌肥对花生生理特性、产量及品质的影响

在大田试验条件下研究了锌肥对花生生理特性及产量品质的影响。结果表明,施用锌肥促进了花生的营养生长,增加了干物质积累量;提高了叶片叶绿素含量和净光合速率,增加了叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低了丙二醛(MDA)含量。施锌提高了花生产量,增加了籽仁脂肪和蛋白质的含量。其中施锌量为30kg/hm2时,花生产量最高,增产幅度达7.52%,其增产原因是增加了单株结果数,提高了果重。     

高产氮高效型粳稻品种的叶片光合及衰老特性研究

 选用6个具代表性的低产氮低效型、高产氮中效型和高产氮高效型粳稻品种,在各自最适氮素水平下,研究了叶片光合、衰老特性的差异及其与氮效率的关系。结果表明,高产类型群体叶面积指数(LAI)、高效叶面积率及有效叶面积率、剑叶叶绿素含量(SPAD值)和净光合速率以及剑叶超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著高于低产类型品种,丙二醛(MDA)含量显著低于低产类型。高产品种间比较,随着氮效率提升,生育前中期(够苗、拔节、齐穗期)群体叶面积指数下降,成熟期上升;灌浆前期(齐穗后0 d~10 d)剑叶净光合速率并未明显变化,灌浆中后期(齐穗后20 d~40 d)显著增高,主要原因如下：叶绿素分解少,保证了叶片对CO2的高同化能力;SOD活性高,保证了植株更强的抗氧化能力,MDA含量少,膜脂破坏程度低。说明抽穗前合理控制无效及低效叶面积生长以适当减小群体叶面积规模,抽穗后有效延缓植株衰老,以保证叶片持续较高的叶绿素含量和净光合速率,是促进水稻高产品种进一步提升氮效率的重要途径。     

钙对铬胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响

采用含有CrCl3及CaCl2的培养液培养,研究了不同浓度钙和铬处理对玉米幼苗的叶片、株高、根长、鲜重、含水量、叶绿素、保护酶系统(SOD、POD、CAT活性)以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,单一铬处理,随着铬浓度增加,玉米植株生长明显受到抑制,株高、根长、鲜重、含水量、叶绿素含量以及CAT活性下降,SOD、POD活性上升,MDA含量增加。单一钙处理,当浓度小于160 mg/L时,明显促进植株生长,株高、根长、鲜重、含水量、叶绿素含量增加,CAT活性上升,POD活性和MDA含量下降;当钙浓度大于160 mg/L时促进效果则开始下降。钙、铬混合处理,一定浓度的钙有抑制或者缓解铬毒害的作用,减轻铬胁迫对株高、根长、鲜重和含水量的抑制,提高叶绿素含量和CAT活性,降低SOD、POD活性和MDA含量。     

干湿交替灌溉对抗旱性不同水稻品种产量的影响及其生理原因分析

【目的】旨在阐明全生育期干湿交替灌溉对抗旱性不同水稻品种产量的影响。【方法】以抗旱性差异显著的4个水稻品种(籼稻扬稻6号和两优培九,粳稻旱优8号和镇稻88)为材料,以常规水层灌溉(CI)为对照,在盆栽条件下研究了轻干湿交替灌溉(WMD)和重干湿交替灌溉(WSD)对水稻产量、根系、叶片及籽粒部分生理特性的影响。【结果】与CI相比,WMD处理下抗旱性较强品种扬稻6号和旱优8号产量分别提高6.90%和7.45%,抗旱性较弱品种两优培九和镇稻88产量分别降低7.28%和8.10%。WSD处理下,4个水稻品种的产量均显著下降,抗旱性较弱的品种产量降幅远高于抗旱性较强的水稻品种。WMD处理下,扬稻6号和旱优8号复水后根系氧化力、根系与叶片细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)含量、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶的活性均较CI有不同程度提高,而两优培九和镇稻88上述指标则与CI持平或有不同程度降低。WSD处理下,4个品种上述指标均较CI不同程度降低。【结论】轻干湿交替灌溉条件下,根系活性强、叶片细胞分裂素含量和光合速率高、籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性强是抗旱性较强水稻品种的基本生理特征。     

淹水缓解直播早籼稻苗期低温冷害的生理特性研究

【目的】 探究淹水对低温胁迫下直播早籼稻幼苗生长的影响,为南方稻区直播稻生产与抗逆栽培奠定生理基础。【方法】 以耐冷品种湘早籼6号和冷敏感品种中嘉早17为材料,设置低温处理(8℃)、低温淹水处理(8℃ + 淹水)与常温对照(25℃)3个处理(处理3 d),分析秧苗农艺性状、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、光合酶活性和内源激素含量等生理特性。【结果】 与低温处理相比,低温淹水处理3 d后不同耐性品种的苗高、鲜质量、干质量和顶三叶叶长显著增加,根数、最大根长、剑叶叶长、倒2叶叶长也都有不同程度增加,淹水可减轻低温对水稻秧苗农艺性状的影响;耐冷品种湘早籼6号苗期受到伤害的程度小于冷敏感品种中嘉早17。此外,与低温处理相比,低温淹水处理显著降低叶片抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、可溶性蛋白、渗透调节物质(MDA、脯氨酸)含量和内源生长抑制类激素(ABA)含量,同时显著增加了内源生长促进类激素(GA₃)含量;低温条件下淹水可减少植物体内活性氧的积累,减轻膜脂过氧化,加强了植物体内源激素的调控作用。同时,低温和低温淹水处理显著降低叶片叶绿素和ATP含量,导致光合酶(Rubisco、PEPCK)活性降低;但低温淹水处理的影响低于低温处理,低温淹水可起到缓解作用。且在恢复处理后,低温淹水处理各生理活性指标更接近对照处理,而与冷敏感性品种相比,耐冷性品种可缓解低温胁迫产生的伤害。【结论】 低温处理影响直播早籼稻秧苗生长特性,降低了秧苗光合酶活性;同时提升叶片抗氧化保护酶活性与渗透调节势,但淹水处理有助于缓解低温胁迫造成的叶片生理伤害。