水稻强、弱势粒灌浆差异的激素调控机理研究进展

水稻弱势粒充实差不仅影响产量和品质,而且还限制了对水分和养分的高效利用。本文概述了脱落酸、乙烯、细胞分裂素、吲哚乙酸、赤霉素、多胺和油菜素类固醇等植物激素对籽粒灌浆的调控作用,比较分析了强、弱势粒内源激素的差异;从激素时空分布对籽粒灌浆的调控作用、激素对蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性的调控、激素对环境的响应及其栽培调控途径等方面提出了水稻籽粒灌浆激素调控机理的研究展望。     

内源IAA对杂交稻强、弱势粒灌浆增重的影响

以超级杂交稻协优9308和杂交稻协优9312、Ⅱ优162及其相应恢复系为材料,对灌浆初期籽粒中内源IAA、糖分的变化,以及IAA抑制剂对IAA以及3H 标记葡萄糖吸收分配和籽粒灌浆的影响进行了研究。结果表明在籽粒灌浆初期强势粒的IAA含量以及增重的速度始终高于弱势粒。在开花受精7 d以前,强势粒中果糖、葡萄糖及蔗糖的含量高于弱势粒,之后相反。强、弱势粒间存在的这种灌浆势差异,杂交组合大于其相应的恢复系。IAA合成及运输抑制剂明显降低3H 葡萄糖在籽粒中的分配。外源IAA对幼穗的处理,缩小了强、弱势粒间结实率的差异,使整穗的结实率也有所提高。     

施氮量对旱地小麦强势粒和弱势粒灌浆及产量的影响

为给旱地小麦高产栽培中合理施氮提供依据,在盆栽条件下,以两个旱地小麦品种长武134和长旱58为材料,研究了施氮量对旱地小麦强势粒和弱势粒灌浆特性和产量的影响。结果表明,两个品种的产量、穗粒数和穗粒重均随施氮量的提高呈增加趋势,但千粒重受施氮量影响较小。强势粒的灌浆速率在整个灌浆过程中均明显高于弱势粒。随施氮量的增加,强、弱势粒的灌浆速率都呈现先升后降的趋势。强势粒粒重与平均灌浆速率和总灌浆时间呈正相关,而弱势粒粒重与最大灌浆速率持续时间和各阶段灌浆持续时间呈正相关。     

麦秸还田与氮肥运筹对超级稻强弱势粒粒重与品质的影响

 以两个超级稻品种（籼稻扬两优6号和粳稻南粳45）为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两种处理方式,研究其对籽粒粒重与主要米质的影响。结果表明,两处理的影响程度在品种类型与不同粒位间（强、弱势粒）存在差异。与麦秸不还田相比,麦秸还田提高籽粒千粒重、粗蛋白含量和崩解值,降低了整精米率、垩白度、直链淀粉含量和消减值;与m基蘖肥∶m穗粒肥=5∶5处理相比,m基蘖肥∶m穗粒肥=7∶3处理增加了千粒重、垩白度、直链淀粉含量、崩解值,降低了整精米率、粗蛋白含量和消减值。两处理对弱势籽粒千粒重、整精米率、垩白度等的调控作用显著大于强势粒;对千粒重、整精米率、粗蛋白含量等的影响,麦秸还田与氮肥运筹之间存在互作效应;麦秸还田方式下,氮肥比例控制在5.5∶4.5或6∶4左右,可以较好地协调粒重与米质。     

超级稻的产量构成特点和籽粒灌浆特性分析

在大田条件下．以汕优63为对照,分析了超级稻玉香油占、胜泰1号和准两优527的产量构成持点。结果表明：玉香油占和胜泰1号的高产主要是因为颖花数和结实率的优势,而准两优527高产的获得主要是由于结实率和千粒重的优势。在此基础上．进一步采用Logistic方程拟合了上述4个品种的籽粒灌浆进程,分析相关参数后得知：各供试超级稻品种的粒重潜力存在差异,且弱势粒的充实均不如对照品种汕优63。此外。各供试超级稻品种的灌浆均表现出了异步性,但异步的程度并不一致。因此,在生产上应当根据各超级稻品种本身的特性来制定配套的栽培方法,进而使其产量潜力得以更加充分的发挥。     

小麦籽粒发育过程中淀粉和激素含量的变化及其关系

为给小麦籽粒生长发育的化学调控提供依据,以蛋白质含量相近、粒重和淀粉含量差异大的小麦品种川麦32和川麦107为材料,研究了籽粒发育过程中淀粉、激素含量的变化及其相互关系.结果表明,大粒品种川麦32授粉后ZR含量高,灌浆中期IAA峰值高,而小粒品种川麦107籽粒发育期间淀粉含量高,GA含量也一直高于大粒品种川麦32,因而说明ZR和IAA含量与籽粒的大小及粒重关系密切,而GA含量与淀粉含量关系更密切.     

施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制

为探明施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制,以当地高产小麦品种扬麦16和宁麦13为材料,设置120 kg·hm^-2(LN)、180 kg·hm^-2(MN)和240 kg·hm^-2(HN) 3个施氮量处理,分析了在不同施氮量下,强、弱势籽粒灌浆特征与籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径中关键酶活性的变化。结果表明,两个小麦品种的籽粒产量随着施氮量的增加而增加,但在MN与HN处理间差异不显著。氮肥偏生产力随着氮肥用量的增加而显著降低。与LN处理相比,MN处理提高了扬麦16弱势粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性、弱势粒灌浆速率和粒重;HN则降低了扬麦16弱势粒中被测酶的活性和粒重。宁麦13弱势粒中AGPase、SSS和SBE活性、弱势粒灌浆速率和粒重则随施氮量的增加而降低。施氮量对两个小麦品种强势粒中被测酶活性、籽粒灌浆速率和粒重无显著影响。以上结果说明施氮量主要是影响小麦弱势粒的灌浆,且在品种间存在差异;施用氮肥后弱势粒灌浆速率和粒重的增加或降低与籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径中关键酶活性的增强或降低密切相关;在地力较好条件下,施氮量为180 kg·hm^-2时就可以获得高产与氮肥高效利用的效果。     

小麦籽粒淀粉合成动态及其相关酶活性的研究

为了研究小麦籽粒淀粉形成机理与调控技术,选取2个小麦品种,对小麦胚乳发育期间籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的几个关键酶——ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、UDPG焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(S-STS)、束缚态淀粉合成酶(B-STS)与淀粉分支酶(Q-酶)——的活性变化进行了分析。研究结果表明,在小麦籽粒灌浆过程中,直、支链淀粉几乎是同步积累的,不同品种的淀粉积累形成差异表现在两者的相对积累比率上。小麦籽粒发育过程中直链淀粉的含量变化呈“S”形曲线;支链淀粉的含量较直链淀粉含量上升略快。ADPG-PPase、UDPG-PPase、S-STS、B-STS、Q-酶的活性均与淀粉积累速率呈正相关。     

基于不同栽培模式的小麦强、弱势粒灌浆特性研究

为了解栽培措施对小麦强、弱势粒粒重和品质的调控作用在不同蘖位间的表现,以弱筋小麦品种扬麦22为材料,采用传统生产（TPP）、现有生产（CPP）和潜在推广（PEP）三个栽培模式分别建立小麦群体,对小麦主茎强势粒（MS）和弱势粒（MI）、第一分蘖强势粒（TS）和弱势粒（TI）进行连续取样分析,研究了小麦不同粒位间籽粒灌浆特性、蛋白质含量和产量的差异及栽培模式的影响。结果表明,强势粒的最大粒重、成熟期蛋白质含量和产量较弱势粒分别高9.3~12.4 mg·grain^-1、0.9~1.1个百分点和1.4~1.8 mg·grain^-1。与TS相比,MS的最大粒重提高2.2 mg·grain^-1,蛋白质含量降低0.8个百分点,但MI与TI间两个指标差异均不显著。MS灌浆快、启动早、速率高,而TS需要更长的灌浆时间来实现较高的粒重。相比分蘖,主茎强、弱势粒间粒重和蛋白质含量差异大,受栽培模式影响较大。不同粒位的最大粒重与最高灌浆速率和平均灌浆速率均呈显著线性正相关。小麦群体平均粒重、籽粒蛋白质产量与强、弱势粒最大粒重、蛋白质产量均一致表现为PEP模式高于CPP和TPP模式;但籽粒平均蛋白质含量与强、弱势粒蛋白质含量在不同模式间表现趋势不一致。因此,通过栽培措施合理规划小麦穗群结构,有助于构建高产和优质协同群体。     

氮素穗肥对杂交籼稻籽粒灌浆影响及其与淀粉合成关键酶活性间关系

【目的】为明确氮素穗肥对杂交稻籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】选用两个直链淀粉含量差异较大的杂交稻品种锦优1319(高直链淀粉)和蓉优702(低直链淀粉),在不同的氮素穗肥处理下(设0、60、90和120 kg/hm² 4个纯氮水平,分别用CK、N1、N2、N3表示)研究氮素穗肥水平对籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【结果】不同穗肥处理下杂交稻籽粒灌浆特性差异显著,且不同类型品种表现各异,其中氮素穗肥的施用显著降低了稻米的直链淀粉含量。锦优1319的G_max和G_mean随氮素穗肥水平的变化均表现为N2>CK>N1>N3,而蓉优702则表现为N3>N2>CK>N1;施用氮素穗肥显著增加了花后5～25 d籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(ADPG)和淀粉分支酶(DBE)的活性,降低了花后5～15 d籽粒GBSS活性,降低了花后5～25 d籽粒淀粉合成酶(SSS)和SBE活性。【结论】高直链淀粉品种锦优1319籽粒灌浆的最佳氮素穗肥施用量低于低直链淀粉品种蓉优702：其中锦优1319...     

Changes in Enzyme Activities Involved in Starch Synthesis and Hormone Concentrations in Superior and Inferior Spikelets and Their Association with Grain Filling of Super Rice

The changes in activities of key enzymes involved in sucrose-to-starch conversion and concentrations of hormones in superior and inferior spikelets of super rice were investigated and their association with grain filling was analyzed.Four super rice cultivars,Liangyoupeijiu,IIyou 084,Huaidao 9 and Wujing 15,and two high-yielding and elite check cultivars,Shanyou 63 and Yangfujing 8,were used.The activities of sucrose synthase (SuSase),adenosine diphosphoglucose pyrophosphorylase (AGPase),starch synthase (StSase) and starch branching enzyme (SBE),and the concentrations of zeatin + zeatin riboside (Z + ZR),indole-3-acetic acid (IAA) and abscisic acid (ABA) in superior and inferior spikelets were determined during the grain filling period and their relationships with grain filling rate were analyzed.Maximum grain filling rate,the time reaching the maximum grain-filling rate,mean grain filling rate and brown rice weight for superior spikelets showed a slight difference between the super and check rice cultivars,but were significantly lower in the super rice than in the check rice for inferior spikelets.Changes of enzyme activities and hormone concentrations in grains exhibited single peak curves during the grain filling period.The peak values and the mean activities of SuSase,AGPase,StSase and SBE were lower in inferior spikelets than in superior ones,as well as the peak values and the mean concentrations of Z + ZR and IAA.However,the peak value and the mean concentration of ABA were significantly higher in inferior spikelets than in superior ones and greater in the super rice than in the check rice.The grain filling rate was positively and significantly correlated with the activities of SuSase,AGPase and StSase and the concentrations of Z + ZR and IAA.The results suggested that the low activities of SuSase,AGPase and StSase and the low concentrations of Z + ZR and IAA might be important physiological reasons for the slow grain filling rate and light grain weight of inferior spikelets in super rice.     

烯效唑对杂交水稻籽粒灌浆及产量的影响研究

以杂交稻组合汕优63为材料,探讨了不同施药时期(浸种、孕穗期喷施)和不同质量浓度(0,10,20,40,80 mg/L)烯效唑处理对籽粒生长过程及产量的影响.结果表明,烯效唑对强势粒生长有一定抑制作用,但同时却促进了弱势粒的生长,在一定程度上具有协调强、弱势粒灌浆的作用,降低成熟期强势粒单粒重而提高弱势粒单粒重;使强势粒的终极生长量降低,达最大生长速率的时间延后,从而延长弱势粒的灌浆时间,提高弱势粒的灌浆速率及最大干重;由于烯效唑对弱势粒生长的促进作用,显著提高了其穗实粒数,进而提高了单穗籽粒干重及水稻产量.处理时期不同,其最佳浓度不同;浸种处理以质量浓度为40mg/L时产量最高,喷施处理以20mg/L时的产量最高.     

水稻强弱势籽粒核酸和蛋白质代谢差异

以两系杂交稻两优培九和培两优500为试验材料,对强弱势粒核酸和蛋白质含量进行了测定。水稻抽穗当天,强势粒单位质量子房中总RNA、mRNA含量都高于弱势粒,蛋白质含量却低于弱势粒。抽穗后第5天,强势粒单位质量子房中总RNA含量仍然高于弱势粒,mRNA含量两者差异不大,蛋白质含量依然低于弱势粒。不论是强势粒还是弱势粒,从抽穗到开花后第5天,其总RNA、mRNA和蛋白质单粒含量都有显著的增加,且各时期强势粒都高于弱势粒。抽穗当天强势粒有两条特异蛋白质带出现,而弱势粒没有,抽穗后第5天弱势粒才出现其中的一条。这说明强势粒与籽粒灌浆有关的基因表达比弱势粒早,强度高。     

水稻杂交后代灌浆成熟期籽粒淀粉合成关键酶和谷氨酰胺合成酶活性变化的初步研究

 以东农423和藤系180为试材,籽粒直链淀粉和蛋白质含量为选择指标,通过逐代的定向选择形成了遗传背景相近且直链淀粉和蛋白质含量有显著差异的杂种后代,并对水稻灌浆成熟过程中籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶、谷氨酰胺合成酶活性变化进行了初步研究。高直链淀粉含量杂交后代的籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合酶、淀粉分支酶活性峰值显著或极显著高于低直链淀粉含量后代,而且在籽粒灌浆前期蛋白质含量高的后代籽粒谷氨酰胺合成酶活性显著或极显著高于蛋白质含量低的后代。因此,通过直链淀粉和蛋白质含量的连续定向选择可以显著提高或降低灌浆过程中的籽粒碳氮代谢关键酶活性。     

超级杂交稻国稻6号对开花结实期高温热害的反应

以超级杂交稻国稻6号（内2优6号）为材料,于2005-2006年在杭州分期播种,通过不同齐穗期条件下的产量及产量构成因子变异研究,分析开花结实期自然高温对灌浆结实的影响,同时在温室条件下设置可控极值高温（40～42℃）测定热害指数。国稻6号对开花结实期自然高温或设计极值高温的反应明显较对照协优46钝感,两者在小穗育性和热害指数上的差异达显著水平（P<0.05）。试验结果还表明国稻6号随花期日平均温度升高小穗不育率增加,尤其与日最高温度的关系更为密切,两者的相关系数分别为0.8604和0.9850（P<0.05）,表明日最高温度对小穗育性伤害更烈。而灌浆结实期日最高温度对国稻6号结实率的影响不如日平均温度,相关系数分别为0.7352和0.9317（P<0.05）。