化学调控剂对大穗型水稻籽粒激素和灌浆相关miRNA表达的影响

【目的】探究化学调控剂对大穗型水稻籽粒激素和灌浆相关miRNA表达的影响。【方法】采用大田试验，以大穗型杂交稻交源优216为试验材料，测定了喷施ABA和复配化学调控剂后水稻籽粒灌浆充实、激素含量、miRNA及靶基因表达量。【结果】ABA和复配剂处理显著增加了水稻籽粒、尤其是弱势籽粒灌浆期间的起始灌浆势、最大及平均灌浆速率，进而增加千粒质量和提高水稻产量；ABA和复配剂处理显著增加了灌浆中前期强弱势籽粒中IAA、Z+ZR和ABA的含量，同时显著抑制强弱势籽粒花后10 d和弱势籽粒中花后10和20 d miR167和miR1432的表达量，促进相应靶基因的表达；进一步相关分析结果表明，灌浆速率和籽粒中IAA和ABA的含量呈极显著正相关关系，而与miR167和miR1432的相对表达量呈显著负相关关系。【结论】ABA和复配剂可能是抑制籽粒灌浆中前期miR167、miR1432的表达，促进其下游靶基因的表达，进而增加籽粒中IAA、Z+ZR和ABA含量，促进灌浆速率的提高和千粒质量及产量的增加。     

外源ABA和GA对小麦籽粒内源激素含量及其灌浆进程的影响

 【目的】探讨喷施外源脱落酸（ABA）或赤霉素（GA）对小麦籽粒内源激素含量及其灌浆进程的影响，为激素调控提高籽粒的粒重提供理论依据。【方法】试验选用山农1391和藁城8901两个品种，籽粒灌浆初期喷施ABA或GA 两种外源激素于穗部，定期取籽粒样品，用高效液相色谱法测定籽粒内源激素含量，用三次多项方程式对籽粒灌浆进程进行模拟并分析相关参数。【结果】喷施外源ABA或GA均能显著增加两个品种的粒重。外源ABA或GA对粒重的调控存在粒位效应。喷施ABA显著增加强势粒粒重，喷施GA使强势粒和弱势粒粒重均显著增加。喷施外源ABA显著提高籽粒ABA含量，喷施外源GA显著提高籽粒GA含量，喷施外源ABA或外源GA均显著提高灌浆中后期籽粒IAA和CTK的含量，尤其是喷施外源GA效果更为明显。喷施外源ABA或外源GA均能延长籽粒的灌浆持续期，喷施ABA显著提高灌浆初期强势粒的灌浆速率，而喷施GA显著提高灌浆中后期强势粒和弱势粒的灌浆速率。【结论】喷施外源ABA或外源GA通过改变籽粒内源激素水平，调节灌浆起始时间和籽粒灌浆持续期，进而调控籽粒粒重的形成。喷施ABA是通过提高强势粒粒重来增加粒重的，喷施GA是通过提高强势粒和弱势粒的粒重来增加粒重的。     

水稻结实期不同粒位籽粒相关内源激素含量和关键酶活性的差异及其与品质的关系

 【目的】研究灌浆期水稻穗上不同粒位籽粒内源激素含量和关键酶活性的差异及其与籽粒品质形成的关系。【方法】以中熟籼稻扬稻6号和中熟粳稻扬粳9538为材料,按照一次枝梗数将稻穗分为上、中、下三个部位,以穗中部一、二次枝梗不同粒位籽粒为研究对象。【结果】灌浆前期开花较早的籽粒中玉米素（Z）+玉米素核苷（ZR）、吲哚乙酸（IAA）、脱落酸(ABA)含量以及淀粉合成酶（SSase）、淀粉分支酶（Q酶）活性明显高于同枝梗上开花较迟的籽粒,灌浆后期则相反;籽粒开花越早,其内源激素含量以及酶活性到达最大值的时间越早,峰值也越高。灌浆前期ABA、Z+ZR、IAA含量、ABA/（Z+ZR+IAA）比值以及SSase酶和Q-酶活性与千粒重、直链淀粉累积速率、直链淀粉含量呈显著或极显著正相关,与垩白度呈显著或极显著负相关,灌浆后期则相反;灌浆前期SSase和Q-酶活性与胶稠度呈负相关,中、后期则相反;与粗蛋白含量的相关两品种存在差异,与整精米率相关不显著。【结论】灌浆期水稻穗上不同粒位籽粒内源激素含量与关键酶活性存在差异;不同粒位间籽粒米质差异的形成与籽粒内源激素含量与关键酶活性密切相关。     

内源激素与亚种间杂交稻籽粒灌浆的关系

为探明内源激素与亚种间杂交稻籽粒灌浆的关系，以不同籽粒充实度的亚种间杂交稻为材料，研究了其籽粒灌浆特征参数以及发育过程中IAA，GA3，Z和ABA4种主要内源激素含量的动态变化。结果表明：籽粒充实度低的亚种间杂交稻“两段灌浆”表现明显，经相关统计分析表明，孕穗期至开花期IAA和Z含量与起始灌浆势（Ro）、平均灌浆速率（Fmean）和籽粒充实率（GFP）均呈显著或极显著正相关，开花期至花后15d这一期间IAA，Z和ABA含量与Ro,Fmean和GFP呈显著正相关。在孕穗期至花后10d期间，IAA与Z含量呈极显著正相关；灌浆期IAA与GA3呈正相关。由此可见，“两段灌浆”的出现在一定程度上与籽粒内源IAA和Z的含量及其相互作用有关，且作用时期主要是孕穗期至开花期。     

干旱胁迫对不同基因型小麦籽粒灌浆及内源激素的影响

以抗旱性不同的西农979(干旱敏感型)和长旱343(抗旱型)为试验材料,采用人工控水模拟干旱胁迫,研究灌浆期干旱对小麦籽粒灌浆的影响及其与内源激素变化的关系。结果表明:2个品种籽粒灌浆对干旱的响应不同,相比较于对照(正常水分处理,灌浆期土壤水势保持在-20~-30kPa,T1),重度干旱胁迫(灌浆期土壤水势保持在-70~-80kPa,T3)显著降低西农979强势粒和弱势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和粒质量,且对弱势粒的抑制作用显著高于强势粒,而重度干旱胁迫仅降低长旱343弱势粒籽粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和粒质量,对其强势粒籽粒灌浆无显著影响。与重度干旱不同,中度干旱(灌浆期土壤水势保持在-40~-50kPa,T2)显著促进2个小麦品种籽粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率,增加籽粒质量。激素测定结果表明,与对照相比,中度和重度干旱对长旱343强势粒IAA、Z+ZR、ABA和GAs的质量分数变化均无显著影响,对于长旱343弱势粒和西农979强、弱势粒,中度干旱胁迫显著提高IAA、Z+ZR和ABA的质量分数,降低GAs的质量分数,而重度干旱胁迫显著降低IAA和Z+ZR的质量分数,提高ABA和GAs的质量分数。说明,小麦弱势粒对干旱胁迫的敏感性强于强势粒,适度干旱有利于小麦籽粒灌浆,而重度干旱对小麦籽粒灌浆存在明显抑制作用。干旱胁迫对小麦籽粒灌浆的影响与多种内源激素的变化有关,不是通过某一种激素调节籽粒灌浆。     

灌浆期低温对离体培养玉米强弱势粒发育的影响

【目的】通过对玉米灌浆过程中籽粒干物质、淀粉的积累,籽粒内源激素含量及淀粉积累相关酶活性的研究,揭示低温对灌浆过程中玉米强、弱势籽粒灌浆生理过程的影响规律,为生产上抗御低温冷害提供理论参考。【方法】选用郑单958为试验品种,采用玉米籽粒离体培养的方式,将大田人工授粉后3 d的玉米果穗按照弱势粒和强势粒进行取样,无菌环境接种到人工培养基培养,低温处理和对照分别设置培养平均温度为16℃及25℃。自授粉后每10 d取样一次,分别测定灌浆过程中玉米强、弱势粒干物质积累量、内源激素、籽粒淀粉含量及淀粉积累相关酶活性。【结果】低温胁迫下强、弱势粒灌浆后期粒重分别比对照低47.58%、50.95%,强、弱势粒灌浆高峰期的平均灌浆速率较对照分别显著降低55.39%、54.72%。低温胁迫下玉米籽粒灌浆速率前期提升和后期减小的速度明显减缓,活跃灌浆时间延长5-7 d。授粉后10 d低温处理显著降低玉米强、弱势粒生长素（IAA）、玉米素（ZR）和脱落酸（ABA）含量,显著提高玉米籽粒赤霉素（GA₃）的含量。授粉后30 d低温处理显著降低了弱势粒的IAA、ZR含量,增加了强势粒的ABA含量。低温胁迫显著减弱了灌浆前期和灌浆中期的可溶性酸性转化酶（SAI）、蔗糖合酶（SS）、淀粉合酶（SSS）及ADPG焦磷酸化酶（APGase）的活性,低温下弱势粒SAI活性降幅大于强势粒,对SS、SSS及APGase活性的降低幅度表现为强势粒大于弱势粒,导致玉米籽粒淀粉含量降低。【结论】受低温胁迫影响,灌浆前期玉米籽粒的IAA、ZR、ABA含量减少,GA₃含量增加,SAI活性降低,导致籽粒库容量减少,库活性不足。在灌浆中期,低温降低SS活性,造成淀粉合成底物供应不足,影响淀粉的合成,降低籽粒淀粉含量。低温处理降低玉米强、弱势粒的灌浆速率,导致籽粒干物质积累减少。低温对玉米强弱、势粒的灌浆过程都造成较大的影响,且对弱势粒的影响大于强势粒。     

高温和外源ABA对不同持绿型小麦品种籽粒发育及内源激素含量的影响

【目的】探讨花后高温和外源脱落酸（ABA）对不同持绿型小麦籽粒胚乳细胞增殖、籽粒灌浆和内源激素的影响,为高温逆境下采用激素调控措施提高粒重提供理论依据。【方法】选用持绿型汶农6号和非持绿型济麦20,花后1-5 d,用透明聚乙烯塑料膜搭设增温棚进行高温处理,同时花后1-3 d喷施10 mg?L-1的ABA于穗部,用量100 mL?m-2,3次重复。定期取籽粒样,用高效液相色谱法测定4种内源激素,用简易胚乳细胞计数法测定胚乳细胞数目,Richard方程对籽粒增重及胚乳细胞增殖动态模拟并计算相关参数。【结果】高温处理显著降低了两品种强弱势籽粒的胚乳细胞数目,降低胚乳细胞增殖速率,但延长了籽粒胚乳细胞活跃分裂期和实际分裂终期;显著降低两品种弱势籽粒的灌浆速率,缩短了两品种弱势粒的生长活跃期及实际灌浆终期。高温处理显著降低两品种千粒重和穗粒数,其中汶农6号强、弱势粒分别减少3.7和8.2 粒/穗,济麦20强、弱势粒分别减少1.3和4.3 粒/穗;显著降低两品种产量,汶农6号和济麦20产量分别降低19.65%和26.22%。常温及高温下喷施ABA均显著提高了两品种灌浆速率,提高了籽粒胚乳细胞增殖速率,扩大胚乳细胞数目。高温处理降低了强弱势籽粒ZR含量,显著提高了济麦20强、弱势粒花后3-27 d的GA3含量,显著提高汶农6号花后12-27 d的GA3含量;但降低了弱势粒花后15-27 d的IAA含量。高温处理下喷施ABA,降低了济麦20强势粒花后3-9 d ZR含量,但显著提高济麦20强势粒花后3-28 d内源ABA含量,显著提高汶农6号强势粒花后3-18 d ABA含量。常温下喷施ABA显著降低了济麦20和汶农6号强、弱势粒的GA3含量;高温下喷施ABA,显著降低了汶农6号强弱势粒的GA3含量,降低济麦20强势粒花后3-12 d的GA3含量,显著降低弱势粒花后6-15 d的GA3含量。常温下喷施ABA显著提高济麦20强势粒花后12-18 d的IAA含量;提高了汶农6号强势粒花后6-18 d IAA含量,显著提高两品种弱势粒花后6-27 d IAA含量。持绿型汶农6号的千粒重和产量均显著大于非持绿型济麦20。【结论】高温胁迫对非持绿型品种的产量和两品种弱势粒粒数影响较大,高温降低了两品种籽粒胚乳细胞数目,降低籽粒灌浆速率,最终导致粒重及产量降低。喷施外源ABA通过调节内源激素水平,促进胚乳细胞分裂,扩大了常温及高温下籽粒库容量,提高了籽粒灌浆速率,从而提高了籽粒产量。     

水分胁迫对夏玉米籽粒灌浆的影响及其与内源激素的关系

以郑单958为试验材料,在人工遮雨棚池栽条件下采用不同的灌溉量,研究干旱胁迫对夏玉米籽粒灌浆的影响及其与内源激素的关系,拟为如何缓解干旱对夏玉米籽粒灌浆的抑制作用提供依据。结果表明:干旱胁迫显著降低夏玉米籽粒灌浆速率,进而降低夏玉米粒质量;同时,干旱胁迫显著提高夏玉米籽粒中ABA含量,降低了籽粒中IAA、Z+ZR和GAs含量;相关性分析表明,在不同水分处理下,ABA与夏玉米籽粒灌浆速率呈显著负相关,IAA和Z+ZR与夏玉米籽粒灌浆速率呈极显著正相关关系。可见,水分可能主要通过影响籽粒中IAA、ABA和Z+ZR 3种激素调控夏玉米籽粒灌浆。     

氮素形态对两个小麦品种籽粒内源激素含量的影响

 【目的】探讨氮素形态对强筋小麦豫麦34和弱筋小麦豫麦50籽粒内源激素含量的影响。【方法】在盆栽条件下, 设酰胺态氮、铵态氮和硝态氮3种氮素形态处理并加入硝化抑制剂双氰铵（DCD）,在小麦开花后定期取样,用酶联免疫法测定籽粒中IAA、GA3、ABA和ZR含量。【结果】酰胺态氮处理下,豫麦34籽粒形成初期,ZR含量较高;籽粒灌浆盛期前,IAA,ABA,GA3含量较高,灌浆速率较早达到高峰,与铵态氮和硝态氮处理相比,粒重分别增加9.16%和5.74%。铵态氮处理下,豫麦50籽粒形成初期,ZR含量较高;籽粒灌浆盛期前,IAA,GA3含量高;籽粒灌浆后期,IAA含量仍较高,籽粒灌浆速率较快且下降较为平缓,与酰胺态氮和硝态氮相比,粒重分别增加3.88%和11.52%。【结论】氮素形态对两个品种的影响不同,酰胺态氮有利于调节豫麦34内源激素水平,促进籽粒灌浆,提高粒重;而铵态氮对豫麦50较为有利。     

两系杂交稻胚乳内源激素与粒重的关系

以两系杂交稻组合培两优E32和培两优500为材料,探讨水稻籽粒胚乳内源激素与粒重的关系.结果发现,籽粒胚乳内源IAA,GA3,Z变化趋势基本一致,随生育期延长先升后降,ABA则相反.灌浆前期较高的ABA/IAA值有利于籽粒灌浆,增加粒重,灌浆后期高ABA/AA值则不利于籽粒充实.多元同归分析表明,内源IAA,ABA,GA3和z之间存在不同程度的互作效应,其中IAA和ABA之间的互作效应对粒重影响达极显著水平.     

Causes of Poor Grain Plumpness of Two-Line Hybrids and Their Relationships to the Contents of Hormones in the Rice Grain

This study was designed to elucidate the grain filling characteristics and the causes of poor grain plumpness of some two-line hybrid rice combinations and their hormonal mechanism. Six varieties, including three two-line hybrid rice combinations,that show differences in seed-setting and grain filling, were used. And the contents of starch, sucrose, zeatin (Z) + zeatin riboside (ZR), indole-3-acetic acid (IAA), and abscisic acid (ABA), the ethylene evolution rate, activities of sucrose synthase (SuSase) and starch synthase (StSase) in grains, the seed-setting and grain filling rate were investigated. The correlations amongst these were analyzed. The results showed that the poor grain filling of two-line hybrids was mainly attributed to the higher unfilled grain rate and the lower filling degree of inferior grains. During the early and mid grain filling periods, the sucrose content in inferior grains was greater than that in superior grains for the combinations with poor grain filling, indicating that the substrate concentration was not the principal factor for their slow grain filling and poor grain plumpness of the inferior grains of two-line hybrids. Z + ZR, IAA, and ABA in superior grains were obviously greater than those in inferior grains at early grain filling stage. The maximum and mean contents of Z + ZR, IAA, and ABA were positively very significantly correlated with the maximum and mean grain-filling rate, filling degree, and gram weight.The evolution rate of ethylene was greater in inferior grains than in superior grains and greater for the combinations with poor grain plumpness than those with good grain plumpness at the early or mid filling stages. The evolution rate of ethylene was negatively and significantly correlated with the grain filling rate, the grain filling degree, and the grain weight.Spraying ethephon (ethylene-releasing agent) at the early grain filling stage increased the evolution rate of ethylene,reduced the ABA content and activities of SuSase and StSase, and decreased the grain filling degree and the grain weight.The results were reversed when cobatous nitrate (an inhibitor of ethylene synthesis) was applied. The results suggested that the hormones and their balance play a role in the regulation of grain filling and enzymatic activities, and the poor grain filling is attributed to the low contents of Z + ZR, IAA, and ABA, and the high evolution rate of ethylene in the inferior grains of some two-line hybrid rice combinations. The results suggested that hormones play important roles in the grain filling of some two-line hybrid rice combinations, and their filling degree can be improved by regulating the hormonal contents.     

水稻育苗移栽旱种方式对米质的影响及其与籽粒激素浓度的关系

 【目的】探讨育苗移栽水稻在不同旱种方式下米质形成的特点及其与籽粒激素浓度的关系。【方法】试验以镇稻88（粳稻）和扬稻6号（籼稻）为材料,进行无覆盖旱种（裸种,BN）、地膜覆盖旱种（PM）和麦秸秆覆盖旱种（SM）处理,以常规水种（TF）为对照。【结果】与TF相比,BN和PM显著降低了产量,SM的产量与TF无显著差异。SM显著降低了垩白米率、垩白度和消减值,显著增加了胶稠度、碱消值和崩解值。BN和PM对上述稻米品质的影响与SM的相反。稻米直链淀粉含量和蛋白质含量在各处理间无显著差异。两品种表现一致。结实期籽粒吲哚-3-乙酸（IAA）、赤霉酸（GA1＋GA4）、玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）浓度在灌浆早期处理间差异很小,在灌浆中、后期则表现为SM＞TF＞PM＞BN,乙烯释放速率则表现为BN＞PM＞TF＞SM。籽粒脱落酸（ABA）浓度在SM、PM和TF之间无显著差异。在各处理中,BN籽粒ABA浓度在灌浆前期最低,灌浆中后期则最高。灌浆中后期籽粒IAA和GA1＋GA4、灌浆前中期籽粒ABA及灌浆各期籽粒Z＋ZR浓度与粒重、出糙率、精米率和崩解值呈显著或极显著正相关（r=0.71*～0.96**）,与消减值呈显著或极显著负相关(r=-0.76*～-0.91**)。灌浆后期籽粒IAA和Z＋ZR浓度与垩白粒率和垩白度呈显著或极显著负相关（r=-073*～-0.85**）。灌浆各期籽粒乙烯释放速率与粒重、出糙率、精米率、碱消值和崩解值呈显著或极显著负相关（r=-0.71*～-0.91**）,与垩白粒率、垩白度和消减值呈显著或极显著正相关（r=0.73*～0.93**）。【结论】覆草旱种可以改善稻米品质,裸地旱种和覆膜旱种则使品质变差;促进型激素浓度的降低和乙烯产生的增加是裸地旱种和覆膜旱种稻米加工品质和外观品质较差的重要原因。     

根系化学讯号与稻米品质的关系

【目的】试图阐明水稻根系化学讯号与米质形成的关系。【方法】试验采用不同基因型的水稻材料，测定结实期根系玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）、脱落酸（ABA）、1-氨基环丙烷1-羧酸（ACC）和根系分泌的有机酸以及稻米外观品质和蒸煮食味品质，并进行相关分析。【结果】表明灌浆中、后期根系Z＋ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关（r＝0.72*～0.90**），与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关（r＝-0.68*～-0.78**）；灌浆中期根系ABA浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关（r＝-0.90** ～-0.91**），与直链淀粉含量呈极显著正相关（r＝0.87**）；灌浆中期根系ACC浓度与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关（r = 0.97**～0.98**），灌浆后期根系ACC浓度与米粒的垩白度和垩大小呈极显著正相关（r = 0.69*～0.96**）。结实期根系分泌的苹果酸和琥珀酸越多的品种，其稻米淀粉谱的崩解值越大，消解值越小；而根系分泌的酒石酸和柠檬酸越多的品种，结果则相反。根系分泌乳酸较多的品种，稻米的胶稠度和碱化值较小，直链淀粉含量较高。结实期外源ZR、ABA和ACC处理根系后对稻米品质的影响，与内源激素(Z+ZR, ABA, ACC)同稻米品质指标的关系基本吻合。施用菜籽饼作有机肥，可以提高根系苹果酸和琥珀酸浓度并增大崩解值和降低消解值。【结论】根系化学讯号对稻米品质的形成起重要作用，通过调控根系化学讯号，可以改善稻米品质。     

外源生长素对亚种间杂交稻两优培九籽粒生理活性和结实率的作用

[目的]研究外源生长素(IAA)对亚种间杂交稻籽粒生理活性和结实率的影响。[方法]以亚种间超级杂交稻组合两优培九为材料,观察IAA对灌浆初期籽粒中ATP酶活性和淀粉酶活性的提高效应以及对实粒数的增加效应。[结果]外源生长素IAA在低浓度时能促进灌浆初期杂交稻籽粒中三磷酸腺苷(ATP)酶活性和淀粉酶活性,促进茎秆叶片上的营养物质转运到籽粒中去。在高浓度下则能显著增加弱势粒中的实粒数。[结论]外源生长素能为解决亚种间杂交稻籽粒充实不良问题提供新的有效途径。     

外源激素对水稻籽粒充实度和品质的影响

激素在植物生长发育过程中起着重要作用,为了探究外源激素对水稻籽粒充实和品质的影响,在大田条件下,于开花前5 d喷施3种外源激素ABA、GA3、PR1(复配的化学调控剂),结果表明,喷施ABA的水稻强势粒千粒重比对照(喷清水)高5.69%,弱势粒千粒重比对照高12.00%;喷施GA3的水稻强势粒千粒重比对照高4.67%,弱势粒千粒重比对照高7.67%;喷施PR1的水稻强势粒千粒重比对照高8.27%,弱势粒千粒重比对照高13.89%。喷施ABA、GA3和PR1的水稻强势粒的充实度与对照相比,分别提高了1.72%、1.12%、1.20%,弱势粒充实度分别提高了9.71%、5.49%、12.86%。喷施ABA和PR1降低了垩白粒率、垩白面积和垩白度,强、弱势粒的垩白粒率与对照比差异均达极显著水平。研究表明,3种外源激素处理都提高了水稻的强、弱势粒千粒重和充实度,ABA和PR1处理降低了垩白粒率、垩白面积和垩白度。3种外源激素对水稻弱势粒作用强于对强势粒的作用效果;3种外源激素中,复配的PR1作用效果优于ABA和GA3。