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。     

水稻籽粒灌浆的生长分析

用 Richards 方程 W=A/(1+Be~(-kt))1/N 配合农垦57号、汕优63号等6个品种(含杂种)强、弱势粒的籽粒增重资料。依弱势粒配得方程的 N 值,将此6个水稻品种的籽粒灌浆状况分为两个类型,即:01的异步灌浆型。并据籽粒生长速率曲线的两个拐点,将籽粒灌浆过程划分为:前,中(盛)、后(至90%A 止)3个期。同时导出:起始生长势 Ro=K/N,生     

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。     

花后前期高温对玉米强弱势籽粒生长发育的影响

采用籽粒离体培养的方法,研究花后高温对玉米强、弱势籽粒的影响。结果表明,高温处理加快了强、弱势籽粒前期的灌浆速率,但降低了中后期的灌浆速率,导致粒重降低,且对弱势粒影响尤为显著,高温处理强、弱势粒成熟期粒重分别比对照低5.8%、17.4%;高温显著降低了籽粒不同灌浆时期的淀粉合成相关酶活性,从而使淀粉含量降低,强势粒的淀粉含量降低幅度小于弱势粒;与对照相比,高温处理后强势籽粒中的3-吲哚乙酸(IAA)和玉米素核苷(ZR)含量显著下降,赤霉素(GA₃)含量则无显著差异,而弱势粒IAA、ZR含量显著降低,但GA₃含量增加,可能是导致弱势粒干重受损较大的原因。     

旱种水稻灌浆特性与灌浆期籽粒中激素含量的变化

以粳稻武育粳3号和杂交籼稻汕优63为材料, 研究了旱种(地膜覆盖栽培)水稻籽粒灌浆特性与灌浆期籽粒中激素含量的变化. 与水种(常规栽培)相比, 旱种水稻的粒重减轻, 最大灌浆速率和平均灌浆速率增大, 达到最大灌浆速率的时间提前, 活跃灌浆期缩短, 弱势粒尤为明显. 灌浆前期籽粒中的吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA     

水稻灌浆期籽粒中蔗糖合成酶活性的变化与调节

以4个水稻品种(杂交组合)为材料,研究了灌浆期强、弱势粒中蔗糖合成酶(SS)活性变化及其与灌浆速率的关系。强势粒灌浆速率和谷粒充实率大于弱势粒,亚种间杂交稻和两系杂交稻组合尤为明显。灌浆前、中期弱势粒中可溶性糖含量显著高于强势粒,表明同化物基质浓度不是弱势粒灌浆的主要限制因子。与灌浆速率相类似,灌浆前期强     

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。     

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。     

水稻灌浆期籽粒中3个与淀粉合成有关的酶活性变化

在水培和盆栽条件下，研究了6个水稻品种(含籼/粳杂交组合、新株型品系)灌浆期强、弱势粒中ADPG焦磷酸酶(EC2.7.7.21)、淀粉合成酶(EC2.4.1.21)和淀粉分枝酶或Q-酶(EC2.4.1.18)的活性变化及其与灌浆充实的关系。3个酶的活性变化与籽粒灌浆动态相关联：淀粉酶最高活性出现的时间稍前或同步于最大灌浆速率的时间；ADPG焦磷酸酶     

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。     

水稻结实期籽粒和根系中玉米素与玉米素核苷含量的变化及其与籽粒充实的关系

在水培和盆栽条件下,研究了6个水稻品种(含籼/粳杂交组合、新株型品系)结实期强、弱势粒和根系中玉米素(Z)与玉米素核苷(ZR)含量的变化及其与籽粒充实的关系。籽粒中Z+ZR含量在开始灌浆时很低,随灌浆进程Z+ZR含量增加,达到峰值(强势粒在花后9～15d,弱势粒在花后12～21d)后迅速下降。根系中Z+ZR含量在抽穗时就很高,在花后     

亚种间杂交稻籽粒充实不良的原因探讨

以多个或具代表性的典型籼,粳亚种间杂交稻组合为材料,分析了亚种间杂交稻籽粒充实特征及部分亚杂组合籽粒充实不良的成因。结果表明：就总体平均而言、亚种间杂交稻的籽粒充实度低于常规籼,粳稻品种,且组合间的变异大;亚种间杂交稻的产量源库特征为库容量大,结实期的物质生产优势明显,物质运转率低,光合同化物向经济器官的支转率低是部分亚杂组合籽粒充实不良的一个重要原因;灌浆初期籽粒的生理活性,亚杂组合低于汕优６３     

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。     

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。     

大穗型小麦品种强、弱势籽粒淀粉积累和相关酶活性的比较

在大田条件下, 以两个大穗型小麦品种山农12和PH01-35为材料, 对籽粒发育过程中强、弱势籽粒淀粉积累及其相关酶活性变化进行了比较研究。结果表明, 两品种强势粒直链淀粉积累量和支链淀粉积累量均高于弱势粒。Logistic方程模拟淀粉积累过程, 强势粒淀粉积累起始势(C₀)高, 活跃持续期长, 平均积累速率(R_mean)高, 最终淀粉积累量高。 籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化, 强势粒上述酶活性均高于弱势粒。花后7~21 d, 弱势粒蔗糖含量明显高于强势粒, 表明弱势粒淀粉积累量低, 并不以其淀粉合成底物的供给为限制因子, 而主要与淀粉合成能力低有关, 同时与籽粒灌浆前期胚乳细胞的数量关系密切。     

ABA与GA对水稻籽粒灌浆的调控

灌浆初期籽粒中ABA(脱落酸)含量(ng g-1FW)和ABA与GA(赤霉素)的比值，强势粒高于弱势粒，籽粒充实度好的组合高于籽粒充实度差的组合。开花后2天，喷施外源ABA，籽粒中ABA含量和ABA/GA增大，喷施外源GA后籽粒中GA含量增加，ABA/GA减小。低浓度(15mg/L)ABA处理后，灌浆初期籽粒中ADPG焦磷酸酶和淀粉合成酶活性及淀粉含量增加，     

结实期低土水势对水稻强弱势粒灌浆特性及主要米质性状的影响

以扬稻6号和武育粳3号为供试材料,研究了结实期-40kPa低土壤水势对水稻强、弱势粒灌浆特征和主要米质性状的影响,并分析了强弱势粒灌浆特征与稻米垩白之间的关系。结果表明:结实期低土水势对强弱势粒米质主要性状、米粉RVA谱、籽粒灌浆特征和物质的积累有着显著的影响,而且强弱势粒间存在明显的差异。低土水势下,强势粒的起始灌浆势R0增加,而弱势粒R0减小;强弱势粒达到最大灌浆速率的时间Tmax提前,活跃生长期缩短。水分胁迫下弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量明显偏高,而淀粉积累明显缓慢。这表明低土水势下强势粒灌浆过快,弱势粒又易丧失对灌浆基质的转化能力,这种籽粒灌浆进程的异常和灌浆物质的分配变化,易形成垩白。低土水势下,强弱势粒米粒的整精米率降低,粗蛋白含量显著增加,米粉的RVA谱特征值发生明显的变化,米饭的食味变差,导致米质变劣。     

The Differences in Grain Weight and Quality Within a Rice (Oryza sativa L.) Panicle as Affected by Panicle Type and Source-sink Relation

The effects of panicle type and source‐sink relation on the variation in grain weight (GW) and quality within a panicle were investigated using four japonica (Oryza sativa L.) varieties differing in grain density and two source‐sink adjusting treatments. There were significant differences in GW and filling grain percentage (FGP) among superior and inferior grains for compact‐panicle varieties (Xiushui 994 and Xiushui 63), while not for loose‐panicle ones (Xiushui 11 and Chunjiang 15). The floret‐removal treatment significantly improved the development of inferior florets and reduced the differences in FGP and GW between superior and inferior grains for the compact‐panicle variety, while leaf‐deleting treatment reduced FGP and GW of both superior and inferior grains. For the loose‐panicle varieties, the two treatments had little effect. The difference in chalky grain percentage (CGP) and amylose content (AC) between the two kinds of florets was larger in compact‐panicle varieties than in loose‐panicle ones. Both floret‐removal and leaf‐deleting treatments caused the changes in CGP and AC of superior or inferior grains for compact‐panicle varieties, but not for loose‐panicle ones. The difference in starch content (SC) between superior and inferior grains was much larger for Xiushui 994 than for Xiushui 11, and the two varieties differed in the response of SC to the change of source‐sink relation. The differences in AGP‐glucose pyrophosphorylase (ADPG‐Ppase), starch branching enzyme (SBE) and soluble starch synthase (SSS) activities between the two kinds of grains were basically same for the two varieties, with superior being higher than inferior ones at early filling stage and smaller at later stage. In floret‐removal treatment, the activities of ADPG‐PPase, SSS, and SBE in superior grains of Xiushui 994 decreased at early filling stage and increased at middle or later stages. Meanwhile, the activities of SSS and SBE in both kinds of grains at early filling stage, and of ADPG‐PPase and granule‐bound starch synthase (GBSS) in inferior grains over the whole stage were increased. In leaf‐deleting treatment, the activities of ADPG‐PPase and SBE at early filling stage and GBSS at later filling stage were reduced in superior grains, while SSS activity at middle filling stage and SBE activity at later stage were increased.