水稻籽粒非结构性碳水化合物及充实的氮素调控

为了提高籽粒充实度和改善稻米品质,以籼、粳水稻品种为材料,研究不同氮素穗肥施用量对水稻强、弱势粒中可溶性糖积累和直链淀粉含量的影响,探讨淀粉直/支比与籽粒充实度的关系。结果表明,强、弱势粒中可溶性糖含量随着生育进程均呈“L”型变化趋势,弱势粒明显高于强势粒;不同处理间均随着氮素穗肥施用量的增加,籽粒中可溶性糖含量呈增加趋势,这说明随着施氮量的增加水稻籽粒淀粉合成能力趋于减弱。直链淀粉含量在整个籽粒灌浆期基本呈上升趋势,不同氮素处理间均随着施氮量的增加,直链淀粉含量基本上呈下降趋势,成熟期直链淀粉平均含量表现为籼稻高于粳稻。淀粉直/支比在整个籽粒灌浆期内呈上升趋势,强、弱势粒淀粉直/支比峰值出现的时间不同,表现为弱势粒滞后于强势粒。相关分析表明,强、弱势粒直/支比与其籽粒充实度呈显著或极显著的直线正相关关系,说明提高淀粉直/支比可以提高籽粒充实度。     

大穗型粳稻籽粒相对充实度的化学调控及其与产量和品质的关系

以同一穗上弱势粒占强势粒千粒重的百分比表示籽粒相对充实度。2003－2004年在大田条件下，通过喷施植物生长调节剂，研究了籽粒灌浆、充实度和相对充实度的动态，探讨了籽粒相对充实度化学调控及其与水稻产量和品质的关系。结果表明，灌浆速率在灌浆初期（花后5～12 d），强势粒平均比弱势粒高256%；而在灌浆盛期（花后12～19 d）及后期（19～32 d），弱势粒平均分别比强势粒高16.67%、154.55%。PR₁处理可明显促进弱势粒的起始灌浆速率，及早启动弱势粒的灌浆。籽粒相对充实度在花后5～12 d迅速降低，花后12～19 d迅速上升，花后19～32 d缓慢上升，呈先降后升的偏“V”型动态曲线。PR₁处理在花后19 d籽粒相对充实度明显高于对照和其他处理。灌浆中、后期（花后19～32 d）的籽粒相对充实度基本上与平均千粒重、经济系数、理论产量和实际产量呈显著或极显著正相关，与强势粒和弱势粒的垩白粒率、垩白面积、垩白度呈显著或极显著负相关，与弱势粒的糙米率呈显著正相关，花后19 d的相对充实度与弱势粒的精米率、整精米率呈显著正相关。     

水稻穗颈节与基部节间伤流的比较及其氮素调控研究

采用不同氮素配比及人为改变源库比例，对生育后期水稻穗颈节与基部节间的伤流进行了研究。结果表明，穗颈节与基部节间的伤流强度随生育期变化及伤流液中的氨基酸含量和种类等存在明显差异；库叶源调节对两者的影响差异甚大。说明穗颈节伤流不仅与根系活性有关，可能与叶片、茎鞘及库容活性也有密切联系。合理的氮素配比有利     

灌浆充实调节剂对大穗型水稻弱势籽粒灌浆的调控效应

为探究2种灌浆充实调节剂对大穗型水稻品种弱势籽粒灌浆充实的影响及其作用机制,采用大田试验,以大穗型水稻品种交源优216为试验材料,研究了抽穗开花期喷施灌浆充实调节剂(禾立丰和新美洲星)对水稻弱势籽粒灌浆充实、内源激素含量、灌浆充实相关miRNA及其靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因表达量的影响。结果表明,2种灌浆充实调节剂禾立丰和新美洲星显著提高了交源优216的产量、弱势籽粒千粒质量、灌浆速率及灌浆起始势,弱势籽粒千粒质量与对照(清水处理)相比分别提高了16.07%和15.89%;且弱势籽粒中IAA含量在花后9,15,21 d显著增加,Z+ZR含量在花后9,21 d显著增加。禾立丰处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j和miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白的基因OsGF14b和OsGF14f在花后12 d显著下调;而正调控籽粒灌浆充实的类萌发素蛋白基因OsGLP3在花后6 d显著上调,蔗糖-淀粉代谢关键酶基因在花后6,12 d显著上调。新美洲星处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR1...     

土壤含水量对粳稻水晶3号伤流强度的影响

在盆栽条件下,采用不同土壤水分的处理,从齐穗期开始对基部节间伤流强度与穗颈节间伤流强度进行测定。结果表明,基部节间与穗颈节间的伤流强度差异显著,但它们在不同时期的变化趋势却大体相同。它们之间的差异说明穗颈节间的伤流强度不但与根系活力有关,可能与叶片、茎鞘及库容活性也有密切联系。土壤含水量达到100%时有利于水稻的中后期生长。     

小麦小穗不同粒位粒重形成的生理特性差异

为探明小麦小穗上不同粒位籽粒粒重形成的生理机制,明确限制小穗上位弱势粒充实的主要原因,本试验选用大穗型小麦品种泰农18(TN18)和多穗型小麦品种山农20(SN20)为材料,调查检测了灌浆过程中小穗上不同粒位籽粒内源激素、可溶性糖、全氮含量的动态变化以及籽粒与籽粒柄连接处横面的组织结构与不同粒位籽粒粒重的关系。花后籽粒灌浆过程中灌浆速率与籽粒内GA和IAA含量呈极显著或显著相关,小穗基部籽粒中较高的GA和IAA含量可使蔗糖向淀粉转化开始早,籽粒分化快,灌浆速率高,是小穗基部籽粒粒重高的生理机制;扫描电镜图显示小麦籽粒灌浆初期小穗基部籽粒柄维管束横面面积明显大于上位籽粒,微观空隙小且排列较整齐,有利于同化物和生理活性物质的运输,是小穗基部籽粒粒重增长快、灌浆速率高的解剖学基础。     

不同穗型水稻伤流强度的比较研究

为探讨穗直立程度不同的水稻品种茎秆不同部位伤流强度的差异,在田间条件下选用穗直立程度不同的3个水稻品种沈农265、豫粳6号和水晶3号,系统研究了基部节间、中间茎节和穗颈节间伤流强度的动态变化。结果表明：（1）同一穗型水稻品种不同部位的伤流强度随生育期的变化有很大差异,以基部节间伤流强度最大,其次为中间茎节,穗茎节伤流强度最小;（2）不同穗型的水稻品种基部节间、中间茎节、穗颈节的伤流强度变化趋势基本一致,其总体趋势是下降的;（3）弯曲穗型的水稻品种不同部位伤流强度一般要比直立穗型的高。     

超级稻花后强、弱势粒灌浆相关蛋白质表达的差异

为进一步揭示水稻强、弱势粒灌浆差异的机理,以2个超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和淮稻9号(粳稻)为材料,通过双向电泳观察花后强、弱势粒灌浆相关蛋白质表达的差异并对差异蛋白进行质谱分析。结果表明,弱势粒花后3~15 d的灌浆速率和最终粒重均显著低小于强势粒。花后3 d、8 d和15 d弱势粒中蛋白质表达的点少于强势粒,花后25 d则弱势粒多于强势粒。花后强、弱势粒间差异蛋白质表达量在2倍以上的点有类似变化趋势。选择有显著差异的27个蛋白点进行质谱分析,其中14个点的功能得到鉴定。这些蛋白质分别参与籽粒的淀粉合成、蛋白合成、光合作用、能量代谢、环境适应以及细胞信号转导等。说明强、弱势粒间多种灌浆相关蛋白质表达的差异是其灌浆和粒重差异的重要原因。     

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。     

不同氮收获指数水稻基因型的氮代谢特征

采用土培盆栽试验,以3个氮收获指数(NHI)有显著差异的水稻基因型4434(低NHI)、滇瑞302(中NHI)和余赤23(高NHI)为材料,研究了灌浆期叶片、穗颈和籽粒的氮代谢特点及与NHI的关系。结果表明,各基因型的籽粒产量、收获指数和籽粒氮积累量与NHI的变化一致,均以余赤231最大。花后植株氮素转运量表现为4434<滇瑞302<余赤231,基因型间差异极显著,而氮素转运率和转运氮的贡献率差异较小。成熟期水稻茎叶和籽粒的全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮含量均表现为4434<滇瑞302<余赤231,全氮含量和蛋白氮含量存在显著差异,而非蛋白氮无显著差异;余赤231茎叶蛋白氮积累量显著低于4434和滇瑞302,而籽粒蛋白氮积累量显著升高,是高NHI水稻氮积累的主要特征。余赤231灌浆期叶片和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著高于4434和滇瑞302,有利于叶片游离氨基酸合成及外运,使得穗颈节伤流强度和游离氨基酸含量升高,为籽粒氮素积累提供了物质基础;同时,较高的籽粒GS和GOGAT活性促进了籽粒蛋白质合成,提高了NHI。逐步回归表明,灌浆期较高的穗颈伤流游离氨基酸含量是高NHI水稻氮代谢的主要生理特征,与较高的花后氮转运量和籽粒蛋白氮积累量可共同作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

甬优籼粳杂交稻花后干物质积累模型与特征分析

以甬优籼粳杂交稻甬优1538和甬优7176为试材,常规粳稻宁粳3号和武运粳24,杂交籼稻扬两优6号和两优培九为对照,研究甬优籼粳杂交稻花后干物质积累特征及比较不同类型品种花后干物质积累特征差异。结果表明: (1)两年中甬优籼粳杂交稻的平均产量为11.5 t hm^-2 (11.3~11.7 t hm^-2),较常规粳稻和杂交籼稻分别高7.8%和10.4% (两年平均值)。甬优籼粳杂交稻抽穗至成熟期的干物质积累量为8.9 t hm^-2,较常规粳稻和杂交籼稻分别高19.1%和26.9%(两年平均值)。(2)不同类型品种花后干物质积累量与花后天数(抽穗当天为0 d)均可用Richards方程拟合(R²均大于0.990);各品种花后干物重积累速率均呈先平缓增加后下降的趋势,花后最大干物重积累速率和平均干物重积累速率呈杂交籼稻>常规粳稻>籼粳杂交稻,籼粳杂交稻达最大干物重积累速率的时间大致在花后42~44 d,常规粳稻和杂交籼稻则在花后26~28 d;籼粳杂交稻在花后渐增期天数和干物质积累量显著高于常规粳稻和杂交籼稻,渐增期干物重积累速率以杂交籼稻最高。常规粳稻在花后快增期和花后缓增期天数和干物质积累量均显著高于籼粳杂交稻和杂交籼稻,快增期和缓增期干物重积累速率则以杂交籼稻最高。本研究表明甬优籼粳杂交稻花后较强的干物质积累优势主要体现在花后渐增期,而花后渐增期较强的干物质积累能力主要在于其较长的渐增期持续天数。     

亚种间杂交稻穗颈节间组织与物质运转关系的研究

以品种间杂交稻为对照，对亚种间杂交稻干物质运转与穗颈节间某些性状的关系进行了研究。结果表明：杂交水稻结实期间茎鞘干物质输出率与穗净增重、最终穗重及灌浆速率呈负相关；穗颈节间单位维管或单位韧皮面积上通过的干物质量与灌浆速率显著正相关；齐穗后10d灌浆速率与穗颈节间过氧化氢酶活性显著正相关。     

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     

水稻穗颈维管束性状的类型间差异及其遗传的研究

１９８７￣１９９０年以包括典型粳型、典型籼型、通过籼粳稻杂交育成的偏梗型和偏籼型４种类型共６８个品种为试材，研究了穗颈维管束性状的类型间差异及其遗传。结果表明：无论亚种间还是不同亚种的类型间，穗颈大维管束数均存在显著差异，而亚种内类型间的差异则未达到显著水平；穗颈小维管束数亚种间差异不显著，但亚种内类型间有一定差异；第２节间与穗颈大维管束数之比和穗颈大小维管束数之比的变异趋势与穗颈大维管束数相似，     

不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系

为研究不同施氮水平下沿黄常规粳稻根系生理与强、弱势粒灌浆的关系,以2 个沿黄常规粳稻品种‘郑稻19’和‘郑稻20’为材料,大田种植。设置全生育期不施氮肥、全生育期施氮90、180、270、360 kg/hm2 5 种氮肥水平,观察2 个水稻品种根系生理与强、弱势粒灌浆特性。结果表明,随施氮量增加,2 个水稻品种的产量先显著增加后降低,强弱势粒质量、灌浆速率、最大和平均灌浆速率减小或显著减小,到达最大灌浆速率的时间和活跃灌浆期增加或显著增加。与强势粒相比,弱势粒质量较轻,最大和平均灌浆速率较小,到达最大灌浆速率时间较迟,活跃灌浆期较长。2 个水稻品种的根系氧化力、玉米素+玉米素核苷含量和活跃吸收表面积在花后逐渐降低,下降幅度逐渐增大,随施氮量增加先增加后降低。相关分析表明,强、弱势粒灌浆速率在灌浆前期与以上根系生理性状呈显著或极显著负相关,强势粒的最大和平均灌浆速率与根系生理性状呈显著或极显著负相关,而弱势粒则与之呈显著或极显著正相关。     

秸秆覆盖对农田土壤水分及玉米生长的影响?

秸秆覆盖的土壤剖面含水量与裸地显著不同,与前者相比,裸地土壤水分无明显的层次性变化,受降水及蒸发等因子影响明显。由于覆盖状况和土壤物理性质不同,土壤水分变化幅度也有明显差异,秸秆覆盖土壤水分含量较高,玉米拔节期0~40cm土层达到18%。苗期根长小并主要分布在0~30cm土层,孕穗期和灌浆期根长大大增加,主要分布在0~60cm和0~90cm土层。秸秆覆盖可以显著地增加土壤水分利用率和蓄水量,促进玉米根系生长,提高玉米单产32.1%。     

甬优系列籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力的优势及形成特征

以长江下游地区大面积种植的4种类型(籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交粳稻和杂交籼稻)水稻品种中有代表性的品种为材料,设置6个氮肥水平(0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm–2),比较研究其氮肥群体最高生产力及其产量构成、关键生育阶段天数、主要生育时期的叶面积指数和干物重。结果表明:(1)杂交籼稻获得最高生产力对应的施氮量为225.0~262.5 kg hm–2,常规粳稻为300.0 kg hm–2,杂交粳稻和籼粳杂交稻为262.5~300.0 kg hm–2。(2)氮肥群体最高生产力以籼粳杂交稻最高,达12.2(12.0~12.3)t hm–2,较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻分别高出6.6%、9.8%和19.6%(两年平均值)。群体颖花量和每穗粒数均以籼粳杂交稻最高,但其每穗粒数年度间波动较大。穗数和结实率以常规粳稻最高。(3)播种至抽穗期天数以杂交粳稻最长,抽穗至成熟期天数则以籼粳杂交稻最长,达60 d左右。全生育期天数呈杂交粳稻常规粳稻籼粳杂交稻杂交籼稻。两年中日产量以籼粳杂交稻最高。(4)籼粳杂交稻在抽穗、抽穗后20 d和成熟期的叶面积指数和干物重均显著高于另外3种类型品种,且抽穗至成熟期的干物质积累量也最高。此外,籼粳杂交稻在拔节至抽穗期以及抽穗至成熟期的光合势显著高于另外3种类型品种。较多的每穗粒数、较长的灌浆期天数以及较高的日产量、生育后期(抽穗至成熟期)较强的光合物质生产能力是籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力形成的重要原因和基础。