水稻籽粒灌浆特性及其与籽粒生理活性的关系

研究了6个水稻品种(组合)的籽粒灌浆特征及其与籽粒生理活性的关系.籽粒充实较好的武育粳3号和9516,强、弱势粒灌浆趋于同步,强、弱势粒的起始灌浆势(R0)、最大灌浆速率(Gmax)、平均灌浆速率(G)以及达到最大灌浆速率的时间(Tmax)差异较小.籽粒充实较差的扬稻4号、汕优63、PC311/早献党18和PC311/IR36,强、弱势粒灌浆表现为异     

外源ABA和6-BA对不同持绿型小麦籽粒灌浆进程及蛋白质含量影响

本文旨在揭示持绿型小麦品种的灌浆特性和籽粒蛋白质含量对外源激素的响应,认识植物激素调控籽粒灌浆和蛋白质合成的作用机制。自盛花期开始,连续4 d喷施10 mg L^-1脱落酸(ABA)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),持绿型品种汶农6号的灌浆期(t₃)、活跃生长期(D)、平均灌浆速率(G_mean)、最大灌浆速率(G_max)、千粒重(TGW)和产量(GY)均大于非持绿型济麦20,且强势粒的各项灌浆参数均大于弱势粒。喷施两种外源激素显著提高两品种的G_mean、G_max、TGW和GY,对t₃和D的影响存在粒位及品种效应。喷施ABA和6-BA均显著提高花后35 d的籽粒蛋白质含量,显著提高汶农6号强、弱势粒的麦谷蛋白含量,但济麦20强、弱势粒的麦谷蛋白含量显著降低。喷施ABA后,汶农6号强势粒花后7~21 d的玉米素核苷(ZR)含量显著升高;喷施6-BA后,济麦20弱势粒花后14~35 d的ZR含量显著升高,而汶农6号强势粒7~21 d的赤霉素(GA₃)含量显著降低,弱势粒花后7~28 d的GA₃含量显著提高。喷施外源ABA和6-BA显著提高两品种强势粒花后7~21 d的生长素(IAA)和ABA含量。ABA和6-BA处理显著提高花后7~21 d谷氨酰胺合成酶(GS)活性。可见,喷施外源ABA和6-BA使小麦内源激素水平变化,促进籽粒灌浆,增加粒重和产量,提高籽粒GS活性和蛋白质含量,改变蛋白质组分。     

超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系

以4个超级稻品种[两优培九和II优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]为材料，2个高产品种[汕优63(杂交籼稻)、扬辐粳8号(粳稻)]为对照，测定了结实期强、弱势粒中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)浓度和灌浆速率，分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明，强势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和糙米重，超级稻品种与对照品种差异较小，弱势粒的灌浆速率和粒重表现为超级稻品种显著低于对照品种。灌浆期强、弱势粒的Put、Spd和Spm浓度变化均成单峰值曲线。Put的峰值浓度和平均浓度，弱势粒高于强势粒。Spd和Spm峰值浓度和平均浓度，弱势粒显著低于强势粒，超级稻品种低于对照品种。籽粒平均灌浆速率和糙米重与Put浓度呈极显著负相关，与Spd和Spm浓度以及Spd/Put和Spm/Put呈极显著正相关。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm，增强了弱势粒中蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性，提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重，喷施Put或多胺合成抑制剂 (MGBG)的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控，超级稻品种弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。     

不同穗型超级稻品种籽粒灌浆特性

为探明不同穗粒型超级稻产量构成特点、籽粒灌浆特性及其与后期生理指标的关系。以不同生育期品种准两优527、两优培九、Y两优1号、玉香油占、黄花占为试验材料,在大田栽培条件下分期播种以确保不同生育期品种在相似的温光条件下灌浆结实。结果表明,不同播期平均产量及其构成因子的品种间差异显著,以两优培九产量最高(9.47 t hm^-2),玉香油占产量最低(8.39 t hm^-2)。依据每穗粒数和千粒重系统聚类分析,可将品种分为大粒型(准两优527)、中粒型(两优培九、Y两优1号)和小粒型(玉香油占、黄花占)。籽粒灌浆强度及持续时间的品种间差异明显。其中,大粒型品种籽粒灌浆起步快、强度大、峰值持续时间短,上、中、下部枝梗籽粒均为一段式灌浆;中粒型品种籽粒灌浆起步快、强度较小、峰值持续时间长,其上部枝梗籽粒为一段式灌浆,中、下部枝梗籽粒为两段式灌浆,高峰值分别在抽穗后12~18 d和24~30 d;小粒型品种籽粒灌浆起步慢、强度小、峰值持续时间长,其上、中部枝梗籽粒为一段式灌浆,下部枝梗籽粒为两段式灌浆。平均籽粒灌浆速率与品种的穗粒类型密切相关,其中,大粒型品种为0.68 mg d^-1,中粒型品种为0.48~0.51 mg d^-1,小粒型品种为0.41~0.47 mg d^-1。籽粒灌浆强度及持续时间与后期剑叶、根系生理指标有关,籽粒灌浆启动后,叶绿素含量、叶绿素a/b值、类胡萝卜素含量逐渐降低,剑叶可溶性糖含量、MDA含量逐渐上升,POD活性、CAT活性及根系活力先后出现2次升降过程。可见,不同穗粒型超级稻品种产量构成及籽粒灌浆特点的差异明显,籽粒灌浆强度及持续时间与品种的穗粒型及枝梗着生的部位有关,也与后期剑叶及根系衰老生理指标的变化趋势一致。     

干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因, 大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种, 自移栽后10 d起, 设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉模式, 观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化, 并利用¹³C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明, 与CI相比, WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率, 进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性, 促进同化物质再运转与分配, 提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性, WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。     

小麦籽粒游离多胺对土壤干旱的响应及其与籽粒灌浆的关系

为探明干旱胁迫下小麦内源游离多胺在籽粒灌浆过程中的作用,2013-2014和2014-2015年度选用高产品种扬麦16和宁麦13进行不同水分条件的盆栽试验。自分蘖末期至成熟期设置正常供水(WW)、土壤轻度干旱(MD)和土壤重度干旱(SD) 3种处理,观察不同土壤水分对籽粒中游离多胺和籽粒灌浆的影响。两个品种的结果一致表明,与WW相比,MD处理对叶片水势及光合作用没有显著影响,显著增加弱势粒灌浆速率(12.5%)和粒重(11.8%),对强势粒灌浆无显著影响;SD处理则严重抑制叶片光合作用,显著降低叶片水势,强势粒的灌浆速率和粒重分别下降10.1%和9.5%,弱势粒的灌浆速率和粒重分别下降14.5%和11.7%。MD处理显著提高了灌浆期弱势粒中游离亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量及其与腐胺(Put)的比值,而SD处理的结果则相反。籽粒灌浆速率、粒重与籽粒中Spd和Spm含量及Spd/Put和Spm/Put值呈极显著正相关,与Put含量呈极显著负相关。喷施Spd和Spm,显著增加3个处理弱势粒及SD处理强势粒的灌浆速率(11.2%~25.9%)和粒重(9.9%~17.7%),但对WW和MD处理的强势粒无显著影响;喷施Spd和Spm合成抑制剂[甲基乙二醛-双脒基腙(MGBG)]后,3个处理强、弱势粒的灌浆速率和粒重均显著降低,分别下降20.5%~28.8%和16.9%~28.5%。表明小麦籽粒中多胺对土壤水分的响应因土壤干旱程度而异,通过轻度土壤干旱处理增加籽粒中Spd和Spm含量以及Spd/Put和Spm/Put值,可以促进籽粒灌浆,增加粒重。     

不同种植方式对超级稻籽粒灌浆特性的影响

为探明不同种植方式下高产水稻的籽粒灌浆特性,以超级稻品种淮稻9号和III优98为材料,应用Richards方程W=A/(1+Be^–Kt)^1/N对旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式水稻强、弱势粒的灌浆过程进行了比较研究。结果表明,(1)不同种植方式下,超级稻产量差异极显著,手栽最高,机插次之,直播最低。与手栽和机插相比,直播的千粒重和结实率显著降低,而手栽和机插之间千粒重和结实率的变化因品种类型而异。(2)不同种植方式下超级稻强、弱势粒灌浆特征为明显的异步灌浆型。强势粒达到最大灌浆速率的时间(T_max)早,最大灌浆速率(GR_max)、平均灌浆速率(GR_mean)以及终极生长量(A)和起始生长势(R₀)均明显大于弱势粒,而活跃灌浆期(D)和有效灌浆时间(T₉₉)明显小于弱势粒。(3)与手栽和机插相比,直播强势粒的GR_max和GR_mean显著降低,T_max明显延迟,D、T₉₉显著增加。弱势粒的GR_max和GR_mean机插最大,手栽略小于直播,T_max直播最早,机插次之,手栽最迟,D、T₉₉手栽、机插、直播依次减少。(4)籽粒灌浆阶段特征方面,平均灌浆速率和贡献率均以中期最大,中期的贡献率强势粒和弱势粒分别达到60.53%和50.78%,不同种植方式间前、中、后各期在灌浆持续天数、平均灌浆速率和贡献率上的差异因粒位不同而异。(5)千粒重与强、弱势粒的GR_max、GR_mean和D呈正相关,且与弱势粒的灌浆速率(GR_max和GR_mean)显著相关,结实率与强、弱势粒的灌浆参数除强势粒的D外,均不显著相关。说明不同种植方式对超级稻的籽粒灌浆特性有明显影响,虽均为异步灌浆型,但其强、弱势粒的最大灌浆速率及到达最大灌浆速率的时间等灌浆特征参数均差异较大,在保持籽粒最终生长量和结实率稳定的条件下,提高籽粒的灌浆速率,特别是弱势粒的灌浆速率,对提高千粒重有重要的作用。     

小麦籽粒发育过程中激素含量变化

两个冬小麦品种的强势籽粒和弱势籽粒的灌浆特点不同，鲁215953表现为弱势粒灌浆速率高值持续期短，而鲁麦14表现为弱势粒灌浆速率低。籽粒发育过程中，IAA, iPA含量变化为双峰曲线，ABA为单峰曲线，而GA含量变化因品种而异。弱势粒内IAA, GA与iPA水平低，iPA含量第一峰出现早，籽粒灌浆高峰之前的ABA含量低，并且其ABA含量升     

密穗型水稻品种的籽粒灌浆特性研究

应用Richards方程对密穗型和散穗型水稻品种的籽粒灌浆过程进行拟合,研究了两类水稻品种的灌浆特性.密穗型品种灌浆时不同粒位的养分竞争作用较强, 弱势粒的灌浆过程受强、中势粒的抑制作用较强,特别是灌浆前期,从而导致穗内不同粒位间灌浆速率和持续时间有较大的差异,使强、弱势粒灌浆过程呈明显的异步性,在灌浆特性上表现为     

水稻弱势粒灌浆机理与调控途径

水稻籽粒充实优劣和粒重高低与颖花在穗上着生的部位有密切关系。通常,着生在稻穗中上部早开花的强势粒,灌浆快、充实好、粒重高;着生在稻穗下部迟开花的弱势粒,灌浆慢、充实差、粒重低。这种强、弱势粒灌浆的差异在大穗型超级稻品种上表现更为突出。弱势粒充实差和粒重低不仅阻碍了水稻产量潜力的发挥,而且还会降低稻米品质,尤其是加工品质和外观品质。关于弱势粒灌浆差的机理有许多假设,包括同化物供应限制、库容限制、激素间不平衡、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性或基因表达量低、"流"不畅等。最近研究表明,灌浆始期籽粒库生理活性低和活跃灌浆期蔗糖转化为淀粉的生化效率低是弱势粒灌浆差的重要原因;增加抽穗期糖花比(抽穗期茎与鞘中非结构性碳水化合物与颖花数之比)及灌浆期脱落酸与乙烯比值可以显著提高籽粒库生理活性和籽粒灌浆速率。从环境(含栽培)、植株整体水平以及籽粒内在因素等不同层次上深入研究水稻弱势粒灌浆差的机理及其调控途径,对于破解弱势粒灌浆差的科学难题、挖掘水稻生产潜力具有十分重要的意义。     

Effect of panicle nitrogen on grain filling characteristics of high-yielding rice cultivars

The effects of four levels of panicle nitrogen fertilizer on the grain filling characteristics of three rice (Oryza sativa L.) varieties (super japonica rice Ningjing 3, three-line japonica hybrid rice Changyou 3 and three-line indica–japonica hybrid rice Yongyou 12) were analyzed. The results showed that difference in time of maximum filling rate (T_max) was the smallest between the superior and inferior spikelets of Ningjing 3, bigger between those of Changyou 3, the biggest between those of Yongyou 12. Ningjing 3 was of the synchronous grain-filling type, Yongyou 12 the asynchronous type, and the Changyou 3 the medium type. The grain filling rate, the initial filling power (R₀), the maximum filling rate (G_max), and the average filling rate (G) of the superior and inferior spikelets of the three varieties under the treatment of panicle N with the amount of 120 kg ha⁻¹ (middle panicle N, shortened as NM) treatment were higher than those of other treatments. NM treatment led to the highest increase in grain weight at the middle stage of filling for all the three varieties. The treatment shortened the early and late stages of grain filling, but extended the middle stage when the filling rate was the highest. However, the middle stage of grain filling of Changyou 3 and Yongyou 12 was much more extended than that of Ningjing 3, indicating a better effect of N on hybrid rice varieties.     

籼粳交超级稻甬优538的穗部特征及籽粒灌浆特性

以籼粳交超级稻甬优538为试材,常规粳稻镇稻18和杂交籼稻中浙优1号为对照,将穗部分成上部一次枝粳籽粒(UP)、上部二次枝粳籽粒(US)、中部一次枝粳籽粒(MP)、中部二次枝粳籽粒(MS)、下部一次枝粳籽粒(LP)、下部二次枝粳籽粒(LS)6个部分,比较不同类型品种的穗部特征和籽粒灌浆特性。结果表明:(1)两年中甬优538平均产量为12.5 t hm–2,较中浙优1号和镇稻18分别高17.6%和15.2%;每穗粒数和群体颖花量以甬优538最高。(2)单穗重和着粒密度以甬优538最高;甬优538穗部6个部位的籽粒数均显著高于对照品种,且以上部二次枝粳籽粒和中部二次枝粳籽粒数增加最为明显。(3)甬优538中,UP与MP、MS与US、LP与LS为同步灌浆,但两两之间为异步灌浆。中浙优1号和镇稻18中,UP、US和MP为同步灌浆,而UP、US、MP与LP、LS为异步灌浆。品种类型间,穗部6个部位米粒终极生长量的平均值以镇稻18最高,最大灌浆速率和平均灌浆速率的平均值为中浙优1号镇稻18甬优538,有效灌浆时间为甬优538镇稻18中浙优1号。     

水稻籽粒中内源多胺及其与籽粒充实和粒重的关系

以８个水稻品种（含杂交稻组合）为材料，研究了籽粒发育期内源多胺的含量及其与籽粒充实和粒重的关系。结果表明：籽粒中Ｐｕｔ（腐胺）、Ｓｐｄ（亚精胺）和Ｓｐｍ（精胺）的含量，强势粒高于弱势糕卫粒充实好的品种（组合）高于籽粒充实差的品种（组合），尤以Ｓｐｄ和Ｓｐｍ更明显；籽闰中Ｓｐｄ和Ｓｐｍ的含量或浓度，以及Ｓｐｄ／Ｐｕｔ和Ｓｐｍ／Ｐｕｔ的比值与谷粒充实率和千粒軎于极显著正相关在花后３天喷施外源多胺（１ｍ     

土壤水分与氮素对水稻地上器官脱落酸和细胞分裂素含量的影响

在盆栽和土培池条件下，研究了结实期轻度土壤水分胁迫与氮素营养对水稻地上部脱落酸和细胞分裂素含量及籽粒灌浆的影响。轻度土壤水分胁迫提高了籽粒的灌浆速率，缩短了灌浆期。在高氮（HN）水平下，轻度土壤水分胁迫处理使结实率、粒重和产量较正常灌溉条件下提高。土壤水分胁迫降低了稻株中的玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）含量，显著增加了稻株中特别是籽粒中脱落酸（ABA）含量。籽粒灌浆速率与籽粒ABA含量极显著正相关,而与籽粒中Z+ZR含量的相关不显著。灌浆前期（花后9～13 d）对在HN和正常灌水下生长的稻株喷施ABA，显著提高了籽粒中蔗糖合成酶、淀粉合成酶、淀粉分枝酶、可溶性酸性转化酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性，增加了粒重。喷施氟草酮(ABA合成抑制剂)的结果与喷施ABA相反。表明轻度土壤水分胁迫促进籽粒灌浆，ABA起重要的调控作用。     

麦秸还田和氮肥运筹对超级杂交稻茎鞘物质运转与籽粒灌浆特性的影响

为探究不同栽培条件和耕作方式对大穗型超级稻籽粒灌浆结实的影响及不同粒位籽粒间差异,寻求超级稻高产优质栽培调控途径。以超级杂交籼稻扬两优6号和II优084为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两因素试验,研究其对茎鞘光合同化物生产、运转及强、弱势粒灌浆特性影响。结果表明,抽穗前麦秸不还田处理(A1)的叶片SPAD值和茎鞘干物质积累量大于麦秸还田处理(A2),抽穗期以后则相反;抽穗前,基蘖肥∶穗肥=7∶3 (B2)的处理叶片SPAD值高于基蘖肥∶穗肥=5∶5 (B1)处理,生育各期茎鞘物质积累量与运转率均为B2大于B1,但干物质积累量抽穗期前差异不大,抽穗与成熟期呈显著与极显著差异;A2与B2互作显著提高生育中后期茎鞘干物质积累量、茎鞘物质输出率与运转率及非结构性碳水化合物(NSC)运转率;强、弱势粒粒重与抽穗至成熟期干物质积累量、抽穗期茎鞘NSC积累量、成熟期干物质量均呈显著正相关,与成熟期NSC积累量呈显著负相关;强、弱势粒的起始灌浆势与抽穗期NSC含量均呈极显著正相关,平均灌浆速率与抽穗期NSC含量及运转率呈显著正相关,强势粒的最大灌浆速率与抽穗期NSC含量及NSC运转率呈显著正相关,弱势粒的最大灌浆速率与NSC运转率呈显著正相关。     

辽优1052及其亲本灌浆特性与源库关系的比较

对直立大穗型杂交稻辽优1052及其母本105B和父本C52做减源和减库处理，研究大穗型水稻品种籽粒灌浆特点。结果表明：三品种均为源限制型，都存在着两段灌浆现象。同一品种强弱势粒间灌浆过程差异较大。母本105B最终粒重较小，且强弱势粒间粒重差异较小；而杂交稻辽优1052及父本C52强弱势粒粒重差异较大。说明大穗小粒型品种源库矛盾较小。对于源限制型品种，减源能明显的缓和源库矛盾，尤其对最终粒重的提高有一定作用；而减库能加剧源库矛盾，使最终粒重降低。     

水稻籽粒中乙烯和ACC对土壤水分的反应及其与籽粒灌浆的关系

以武运粳8号(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为材,自抽穗后9 d至成熟期进行保持浅水层(WW)、土壤轻度落干(MD)和土壤水分严重亏缺(SD)3种处理。观察在不同土壤水分条件下灌浆期籽粒中乙烯和1-氨基环丙烷1-羧酸（ACC）浓度的变化及其与籽粒灌浆的关系,并使用化学调控物质进行验证。结果表明,MD显著提高籽粒灌浆速率和粒重,SD明显降低籽粒灌浆速率和粒重。籽粒中乙烯释放速率和ACC浓度在MD中降低,在SD中增加。籽粒乙烯释放速率及根系伤流液中ACC浓度与籽粒中ACC浓度呈极显著的正相关。籽粒灌浆速率与乙烯释放速率呈极显著负相关。在花后9~13 d喷施乙烯合成的抑制物质氨基－乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG),明显降低籽粒中ACC的浓度和乙烯的释放速率,显著提高了籽粒灌浆速率和粒重以及籽粒中的蔗糖合成酶（SuSase）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）和可溶性淀粉合成酶（SSSase）活性;喷施乙烯释放的促进物质乙烯利,结果则相反。表明结实期土壤轻度落干或适度干旱处理可以抑制水稻体内乙烯的产生,促进籽粒灌浆。