不同水稻品种磷利用效率与耐铝性的关系研究

铝毒和磷缺乏是酸性土壤上作物生产的主要限制因子。本研究中我们探究了5个粳稻和5个籼稻品种的磷利用效率和耐铝性之间的相互关系。结果表明,粳稻品种的耐铝性显著高于籼稻品种。对于耐铝性强的水稻品种,施加磷肥后地上部生物量显著增加,而铝敏感的品种对磷肥响应较小,这可能是由于其耐铝性差而酸性土壤中的铝毒导致根系结构和功能受损,从而影响养分的吸收和利用。不同水稻品种的耐铝性和磷吸收效率呈正比而与磷利用效率呈反比,且粳稻的地上部磷浓度及磷吸收效率高于籼稻,但磷利用效率则低于籼稻。这些结果对于酸性土壤中筛选耐铝和磷高效利用的水稻品种具有重要意义。     

旱作水稻西瓜间丛枝菌根菌丝桥诱导水稻磷转运蛋白的表达及对磷吸收的影响

采用中间隔网的土培根箱试验,对旱作水稻或/和西瓜接种丛枝菌根真菌(简称AM真菌)幼套球囊霉(Glomus etunicatum Becker&Gerdemann),研究了旱作水稻/西瓜间形成菌丝桥并诱导水稻磷酸盐转运蛋白OsPT11的表达和对磷吸收的影响。结果表明:(1)根箱两侧均未接种AM真菌时,旱作水稻和西瓜根系均不形成菌根,水稻根系的磷酸盐转运蛋白OsPT11也不表达。(2)西瓜侧接种AM真菌时,西瓜与水稻间形成的菌丝桥引起水稻菌根的形成,并诱导水稻根系磷酸盐转运蛋白OsPT11表达。(3)菌丝桥侵染和直接接种侵染对旱作水稻和西瓜形成丛枝菌根能达到相同的效果,旱作水稻和西瓜的菌根侵染率分别为80%以上和70%以上。(4)在旱作水稻/西瓜间作系统中,当接种AM真菌时,水稻和西瓜根际有效磷含量显著高于对照处理,水稻地上部全磷含量降低,而西瓜地上部全磷含量升高。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期氮素吸收同化的影响

利用控制条件下的溶液培养方法,研究了增硝营养(NH4+∶NO3-比例为100∶0和50∶50)对4种不同的基因型水稻(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)苗期生长和氮素吸收同化的影响。结果表明,增NO3-营养可以增加水稻叶片的光合速率,促进水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型水稻在增NO3-营养下氮积累量增幅不同主要是由于其生物量增幅不同,而整株氮素含量增幅差异不大;NO3-的存在可增强谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶的活力,促进水稻对NH4+和NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化;籼稻与粳稻相比,杂交粳稻与杂交籼稻相比,前者在氮素吸收利用上均表现出更为明显的优势。     

供铁水平对不同氮源条件下水稻生长和元素吸收 积累的影响及种间差异

采用控制条件下的水培试验方法,研究了不同氮源条件下,外源供铁水平对粳稻品种中花11和籼稻品种扬稻6号的苗期生长特征、铵含量和铁、钾离子含量的影响。结果表明:外源铁浓度水平升高会显著缓解铵抑制的粳稻中花11的根系长度,但不缓解铵抑制的籼稻品种扬稻6号根长。外源铁浓度升高处理会显著增加两水稻品种根部铁离子含量,而显著降低两水稻品种铵态氮条件下水稻根部铵离子含量,且两品种间变化趋势相似。高量铵/铁共胁迫条件下,两水稻品种根部钾离子含量均显著降低,且两品种间变化趋势相似。粳稻中花11根系生长明显更耐铁毒害胁迫;硝态氮条件下,籼稻品种扬稻6号根部钾离子变化对铁毒害胁迫更敏感。上述结果显示外源铁浓度水平对根系铵毒害的缓解效果在不同水稻生态型之间存在差异,且这种差异可能与铁胁迫抗性之间存在关联。     

磷高效转基因水稻OsPT4对红壤无机磷组成的影响

本研究以磷高效转基因水稻OsPT4为材料,以非转基因亲本日本晴(Nipp)和磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷2个处理,利用根盒试验研究磷高效转基因水稻OsPT4的种植对根际及非根际土壤无机磷组成的影响。结果表明:(1)Os PT4和PHO2的植株干重和磷含量均显著高于Nipp,而土壤全磷和无机磷总量均低于Nipp;(2)Os PT4和PHO2水稻根际和非根际土壤无机磷组分含量均表现为O-PFe-PAl-PCa-P;(3)施磷处理时,Os PT4和PHO2的根际土壤O-P、Ca-P含量显著低于Nipp,其非根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量也显著低于Nipp。不施磷处理时,Os PT4和PHO2的根际土壤Fe-P含量和非根际土壤Fe-P、O-P含量均显著低于Nipp,其根际土壤Ca-P含量显著高于Nipp。说明在供磷条件下,磷高效转基因水稻对A1-P、O-P和Ca-P的吸收活化能力较强,而缺磷条件下,磷高效转基因水稻可促进其根系对Fe-P的吸收利用。     

硒对镉胁迫下寒地水稻Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的影响

研究了镉胁迫下施硒后水稻各器官Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的变化,并探讨了施硒对缓解镉胁迫下水稻养分吸收的可行性。采用人工模拟镉胁迫的盆栽试验方法,研究不同镉浓度(0,2,4,8mg/kg土壤)下,施硒(0,0.07,0.14mg/kg土壤)对水稻不同器官Cd、Zn、Fe、Cu、Mn含量的影响。结果表明:(1)随着土壤镉浓度的增加,水稻各器官镉含量均增加,不同器官镉含量表现为根系茎鞘叶片精米。(2)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,各器官中镉含量下降,Se2(0.14 mg/kg)优于Se1(0.07 mg/kg)处理。Cd1(2mg/kg)浓度时,Se2处理精米镉含量比Se0降低31.5%(P0.01)。(3)镉胁迫下,施硒对水稻各器官中Zn、Fe、Cu、Mn含量影响不同。相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,叶片Zn含量下降,Fe含量增加;茎鞘Zn、Fe含量下降,而Cu含量增加;根系Zn、Cu含量下降,而Fe、Mn含量增加;精米Zn、Mn、Cu、Fe含量增加。其中Cd2(4mg/kg)浓度时,与Se0处理相比,Se2处理茎鞘Zn含量降低了36.2%;叶片和根系Fe含量增加了15.4%和11.4%;精米Zn、Mn、Cu、Fe显著含量增加,分别增加了43.3%,15.8%,52.6%,20.5%(P0.01)。施硒能显著降低镉胁迫下寒地水稻镉含量,Cd1浓度下,施硒后精米镉含量下降幅度最大;镉胁迫下施硒影响水稻对Zn、Fe、Cu、Mn的吸收,尤其Cd2浓度下,施硒对精米Zn、Mn、Cu、Fe含量影响较大,Se2处理效果最佳。     

磷对铝胁迫下荞麦元素吸收与运输的影响

以不同耐铝基因型江西养麦(耐性)和内蒙荞麦(敏感)为材料,采用土培法研究磷对铝胁迫下荞麦生长和Al,P等元素吸收、运输的影响.结果表明,铝胁迫下0.2 g/kg的磷能有效缓解铝毒对荞麦根长的抑制.培养30d后,0.4 g/kg磷处理能显著降低铝在荞麦根系和地上部的积累.铝胁迫下加磷可影响养麦体内Ca,Mg,Mn,Zn,Fe的吸收,0.4 g/kg铝配施0.4 g/kg磷处理对荞麦根系Ca,Mg吸收最有利,内蒙荞麦根系Mg的含量比不加磷组提高了76.8%,但显著阻碍了铝胁迫下荞麦体内Ca,Fe的向上运输.铝胁迫下配施磷促进荞麦根系对Zn,Fe吸收,有利于Zn向地上部转运.施磷能有效缓解铝毒对荞麦生长的抑制,降低根系和地上部铝含量,有利于Ca,Mg,Mn,Zn,Fe的吸收和Mg,Zn的运输.     

重金属胁迫对水稻不同品种超氧化物歧化酶的影响

用不同浓度的Cd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 处理花期的扬稻 6号 (籼稻 )、武育粳 8号 (粳稻 )和协优 81 8(杂交稻 ) ,测定各器官SOD活性 ,并进行SOD同功酶的电泳分析。结果表明 ,较高浓度重金属显著抑制各品种根系SOD活性 ,也抑制叶片SOD活性 ,但抑制程度因重金属种类和品种类型而异。各浓度均抑制武育粳穗SOD活性 ,但诱导扬稻 6号穗SOD活性增高。协优 81 8穗SOD活性受Cd2 + 抑制 ,但却受高浓度Cu2 + 和Hg2 + 诱导。≥ 2 0ppmCd2 + 、Cu2 + 和Hg2 + 均抑制水稻根系SOD同功酶表达 ,但诱导扬稻 6号和协优 81 8穗SOD同功酶表达。Mn SOD和Cu Zn SOD同功酶对重金属胁迫的敏感性不同 ,重金属对水稻根系Mn SOD的抑制程度明显高于Cu Zn SOD。     

硅铁施用对水稻生长及磷吸收的影响

为探讨硅铁施用对水稻生长和磷吸收的影响,指导合理施肥、提高磷素利用率,利用水培试验研究了不同浓度铁(0、0.5、1、2 mmol·L~(-1))预处理下施加不同浓度硅(0、1、4 mmol·L~(-1))对水稻生长及磷吸收的影响。结果表明,低浓度的铁预处理对水稻SPAD、株高、根长和地上部干质量无显著影响,而高浓度的铁预处理下,这些指标则显著降低(P0.05)。中低浓度铁处理下施硅在一定程度上增加了水稻株高、根长和地上部干质量,但未达到显著水平(P0.05)。铁预处理显著增加了水稻根表铁膜的厚度及根表铁膜中的磷含量(P0.05),施硅则显著降低了0.5 mmol·L~(-1)和1 mmol·L~(-1)铁预处理的水稻根表铁膜的厚度(P0.05)。铁预处理对水稻根部的磷含量无显著影响,但显著降低了地上部磷的含量(P0.05)。施硅对水稻根和地上部的磷含量无显著影响。研究表明,施铁处理显著诱导了根表铁膜的出现,增加了铁膜中的磷含量并且显著降低了地上部的磷含量;施硅在一定程度上缓解了水稻生长中的铁毒害现象,并且能够改变根表铁膜厚度,减少根冠比,从而影响水稻磷的吸收转运。     

叶面喷施硅调理剂对水稻砷累积及其赋存形态的影响

采用营养液培养生物学模拟方法,研究了喷施8种不同的叶面硅调理剂对苗期水稻累积总砷(As)和砷形态的影响。结果表明,叶面施用硅调理剂可降低水稻根和茎叶中砷含量,其中叶面施用Na2SiO3+鼠李糖脂处理(Si6)的水稻根系和地上部砷含量最低,分别为10.04,0.31mg/kg,比对照降低25.35%和33.10%(P<0.05);水稻中砷的赋存形态主要为As(Ⅲ),喷施该叶面硅调理剂减少水稻地上部和根系As(Ⅲ)含量,降幅分别为27.74%和21.50%(P<0.05);综合考虑水稻根系和地上部砷累积及砷由根系向地上部的转运,对不同的叶面硅调理剂处理进行聚类分析发现,喷施Na2SiO3+鼠李糖脂的处理为水稻砷低积累类群。因此,生物表面活性剂鼠李糖脂与含硅溶液配施是抑制水稻幼苗吸收和积累砷效果最好的叶面硅调理剂,可为我国砷污染区稻米生产安全提供技术支撑。     

籼、粳超级稻氮素吸收利用与转运差异研究

【目的】目前我国选育和认定的超级稻品种很多,但如何发挥其高产潜力至关重要。氮素是影响水稻生长发育、 产量和品质形成的最活跃因素之一,因此,深入分析籼、 粳超级稻氮素吸收、 利用与转运特征及其与产量形成的关系,从氮素营养层面上阐明超级粳稻高产形成机理,以期为超级稻品种的合理利用以及增产潜力的挖掘提供参考。【方法】2011~2012年在江苏苏中地区,以主体且具有代表性的5个超级杂交籼稻组合和5个常规粳型超级稻品种为试验材料,对稻-麦两熟制条件下籼、 粳超级稻主要生育期植株含氮率和氮素积累量、 氮素阶段吸收速率和阶段吸收量、 氮素利用效率,以及抽穗至成熟期叶、 茎、 鞘氮素转运量、 表观转运率和转运贡献率等进行了系统的比较研究。【结果】1）粳稻平均实收产量、 氮素吸收总量和百公斤籽粒吸氮量分别达10.89 t/hm2、 224.50 kg/hm2和2.79 kg,分别较籼稻高13.21%、 32.74%和17.45%,差异极显著。2）移栽有效分蘖临界叶龄期、 拔节抽穗期和抽穗成熟期, 粳稻氮素积累量显著或极显著高于籼稻,而有效分蘖临界叶龄期拔节期粳稻极显著低于籼稻。氮素阶段吸收速率表现的趋势与氮素阶段吸收量一致。3）抽穗期和成熟期粳稻植株各器官以及整个生育期整株的含氮率均显著或极显著高于籼稻。4）粳稻氮素吸收利用率和农学利用率略高于籼稻,但氮素生理利用率、 籽粒生产效率、 干物质生产效率和氮肥偏生产力,除氮素生理利用率外,均显著或极显著低于籼稻。5）成熟期,粳稻叶、 茎、 鞘含氮量所占比例均极显著地高于籼稻,但穗中含氮量所占比例极显著低于籼稻,因此,籼稻氮素收获指数极显著高于粳稻。6）抽穗成熟期,粳稻叶、 茎、 鞘氮素转运量、 表观转运率和转运贡献率均小于籼稻,除鞘的氮素转运贡献率外其他指标均达显著或极显著水平。7）籼稻籽粒氮主要依靠抽穗前源器官中贮积的氮素的输出与转运,粳稻主要依靠生育中后期(拔节成熟期)氮素的高速吸收。【结论】在稳定生育前期(移栽拔节期)氮素吸收的基础上,大幅提高生育中期和后期(拔节成熟期)氮素吸收速率和氮素积累量,是稳定形成较高的氮素吸收总量及粳稻高产形成的关键。     

Varietal differences in the growth of rice plants in response to aluminum and silicon

Effects of Al (0–100 μM) and Si (0–2,000 μM) supplied singly or in combination on root growth of different rice varieties were examined under hydroponic conditions. Al addition inhibited root elongation of rice plants, and the inhibition increased with increasing amount of Al in the culture solution. Among 22 indica varieties and among 8 japonica varieties tested, IAC3 and Nakateshinsenbon were relatively tolerant to AI, respectively, whereas IR45 and Norinl were relatively sensitive to AI, respectively. Si exerted a beneficial effect at all levels of Si treatment on indica varieties, whereas Si supply resulted in a slight increase in the root dry weight of japonica varieties only at the highest level (2,000 μM Silo The alleviation of Al inhibition of rice root growth by Si was observed in the combination of Al and Si treatments. Alleviation was more pronounced for all the Si treatments in indica varieties than in japonica varieties, and the alleviation was maximum with 2,000 μM Si in IR45. The alleviation effect by Si was more pronounced in the AI-sensitive varieties than in the AI-tolerant varieties. The application of Si resulted in an increase in the contents of Al and Si in plants, and there was no relationship between the Al content and Al inhibition in plants.     

大田生产条件下不同品种水稻植株中镉的分布特点

通过4个水稻品种在大田生产条件下的试验,研究分析了水稻植株Cd积累和分布的特点。结果表明,水稻的根系是吸收Cd的主要器官,也是Cd的主要储存场所,无论在水稻分蘖期还是成熟期都很明显;在水稻成熟期,籽粒（糙米）中Cd的含量显著地低于其他器官,水稻植株器官中Cd的分布情况大致为：根〉鞘＞叶＞茎＞糙米,但随着品种的不同而有所变化;根据4个水稻品种在成熟期的植株Cd积累量的分析,9311是植株高累积Cd的水稻品种,Jia－48和Jia－51的糙米中Cd的积累很低;水稻品种间对于Cd的吸收和累积能力有显著的差异,但水稻类型间（粳稻与籼稻间）Cd含量没有显著差异,因此不能按照水稻类型来选育糙米中低Cd积累品种,应针对品种选育出糙米中低Cd积累的高产优质水稻品种。     

不同pH低磷土壤上水稻磷营养特性研究

通过盆栽试验,研究了不同磷效率水稻在不同pH土壤和不同磷处理水平下的磷营养特性。结果表明,低磷条件下,分蘖期耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收效率最高,孕穗期3个耐低磷品种磷吸收量和利用效率均较高;到成熟期1574品种的相对磷吸收量最高,达到65%,而相对磷利用效率则以1574和850品种最高。不同pH土壤上,分蘖期,各水稻品种在碱性土壤上磷吸收量和利用效率最低,相对磷吸收量和相对磷利用效率却最高;耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收量高于鄂晚13和敏感基因型99012。在孕穗期,各水稻品种在碱性土壤上的磷吸收量高于其它两种土壤,但相对磷利用效率却最低;耐低磷基因型850和1574在3种土壤上磷吸收量均最高,成熟期各水稻品种磷利用效率则明显高于孕穗期。可见,不同耐低磷基因型在不同pH土壤上表现出的磷营养特性不同,在耐低磷品种的筛选过程中应该考虑土壤pH因素,生产中应根据不同土壤酸度类型选择合适的品种。     

磷硅肥配施抑制华南地区水稻籽粒砷积累的效果

选取华南地区广泛种植的杂交水稻品种“培杂泰丰”,利用外源添加砷（50 mg·kg-1）的土壤盆栽试验,研究不同施用量的磷硅肥对水稻生长特性和砷积累的影响。结果表明,施用磷硅肥的处理,水稻糙米中砷含量为0.504~0.586 mg·kg-1,低于农业部颁布的粮食中砷限量标准（NY 861—2004）中大米砷限值。相关性分析表明,水稻糙米砷含量与水稻植株的生物量、稻谷千粒重和秸秆中硅/砷摩尔比呈显著负相关,与秸秆中磷/砷摩尔比呈极显著负相关;糙米的砷含量随磷、硅肥的施加而降低。综合分析表明,在华南地区同类中度砷污染土壤中可有效控制砷向水稻籽粒运输累积的磷、硅肥最优施加量及配比为40 mg P·kg-1土、50 mg Si·kg-1土。     

Interaction of Silicon and Phosphorus Mitigate Manganese Toxicity in Rice in a Highly Weathered Soil

Many researchers have reported beneficial effects of silicon (Si) on plant growth when available phosphorus (P) is low, but the reasons for this are poorly understood. Factorial application of three levels of Si and four levels of P to rice plants grown in Red Ferrosol interacted to increase rice growth and Si and P uptake (P < 0.01). Application of Si with P increased P uptake by <120%. Although Si application affected P uptake, yield increases were more likely associated with reduced manganese (Mn) toxicity, particularly as the P/Mn and P/iron ratios increased with increasing Si application. Further research is necessary to determine if the beneficial effects of Si application on P nutrition occur where adequate P is supplied or is limited to situations where alternate nutritional or disease limitations affect growth.     

不同生态稻作区氮肥增产效应及其利用率

在4个典型生态粳稻区,以广适性的5个品种为材料,研究氮肥对不同稻区产量影响,并分析氮肥利用率及其不同稻区施氮效果的差异。结果表明:氮肥施用显著提高不同稻区产量,施氮增产率及其贡献率大小顺序为温暖粳稻区寒冷粳稻区籼粳交错区冷凉粳稻区,寒冷粳稻区产量提高主要是有效穗数和千粒重的增加,而其它3个稻区产量的提高主要是有效穗数和每穗粒数的增加所致。生产等量的稻谷氮肥需要量的大小顺序为寒冷粳稻区冷凉粳稻区籼粳交错区温暖粳稻区。不同稻区对氮肥的利用效率存在差异,氮肥农学利用率大小顺序为温暖粳稻区籼粳交错区冷凉粳稻区寒冷粳稻区,氮肥吸收利用率大小顺序为籼粳交错区温暖粳稻区冷凉粳稻区寒冷粳稻区,4个稻作区的土壤氮素贡献率在61.10%~66.09%之间,说明各稻作区吸收的氮肥主要来自土壤,通过培肥地力,维持较高的地力水平对稻谷的超高产、高效具有重要意义。     

不同类型水稻种质氮素营养效率的变异分析

采用田间试验,在常规氮素管理下,以氮素吸收效率(NAE)、利用效率(NUE)和收获指数(NHI)为衡量指标,分析了国内外607份不同类型水稻种质氮素营养效率的变异状况。结果表明,水稻NAE、NUE和NHI存在显著的基因型差异,以NHI为最大和NAE为最小。不同类型水稻间的NAE、NUE和NHI未达显著差异,但籼型杂交稻NAE、NUE和NHI的变异小于常规籼稻和常规粳稻。相关分析表明,水稻NAE与NUE、NHI呈极显著负相关,NUE与NHI间无显著相关;水稻NUE和NHI与单株产量存在极显著的正相关,NAE与单株产量无显著相关。频数分析可知,常规籼稻NAE、NUE及NHI和籼型杂交稻NUE的种质频数分布呈典型正态曲线,低、高效种质较少,中效种质众多;常规粳稻NAE、NUE和NHI种质的频数分布呈近似正态分布,略偏向低效;籼型杂交稻NAE的种质频数分布离散程度较高和高效种质较多,NHI的种质频数分布呈近似正态分布和略偏低效。籼型杂交稻的NAE、NUE和NHI差异小而分布较集中,常规粳稻最分散,常规籼稻居中。不同类型水稻的氮素营养效率的极差很大,可分为若干组,各组间差异显著。     

Comparison of the physicochemical properties and ultrastructure of japonica and indica rice grains

The physicochemical properties and ultrastructures of japonica vs indica rice varieties and waxy vs nonwaxy rice varieties were compared. The viscogram values of the indica varieties were significantly higher than those of the japonica varieties. The gelatinization temperatures, breakdown, and setback were significantly lower for waxy than for nonwaxy rice varieties. Japonica rice exhibited lower hardness but higher adhesiveness than indica rice. The air space between individual starch granules was larger for waxy than for nonwaxy rice. The starch granules were compact in japonica rice, while the compound starch granules of indica rice were much smaller than those of japonica rice and were scattered widely in the endosperm. The protein bodies in japonica rice were concentrated near the cell wall, whereas those in indica rice were scattered around amyloplasts. These results suggest that the ultrastructure of rice affects the texture of the cooked product.