超级稻弱势粒灌浆机理及其调控技术研究

水稻籽粒灌浆是水稻生长的重要生理过程,直接影响到水稻的结实和产量。从籽粒灌浆特性、激素和酶等方面分析了超级稻籽粒充实不良的成因与机理及提高超级稻籽粒充实的调控途径,旨在揭示水稻的强弱势籽粒灌浆差异的机理,为有效地挖掘超级稻高产潜力提供理论依据。     

水稻籽粒灌浆充实研究进展

为加强水稻籽粒灌浆过程中糖类代谢途径生理因子和遗传因子的研究,更好了解灌浆充实内在信息,以促进水稻高产优质品种的选育及相应栽培措施的制定.对水稻籽粒灌浆充实特性、影响灌浆充实的生理因素、相关酶活性和同化物转运基因研究以及相关籽粒灌浆充实QTL定位等进行综述,并对水稻籽粒灌浆充实研究方向进行展望,提出分子水平上解析灌浆相关性状的遗传机制的可能性.     

水稻灌浆初期籽粒生理活性对结实率的影响

以两优培九和汕优63为材料,研究了水稻灌浆初期不同类型籽粒生理活性的差异及其对结实率的影响.结果表明:汕优63和两优培九灌浆初期籽粒的生理活性存在差异;汕优63的结实率比两优培九高,灌浆初期汕优63籽粒库ATP含量、IAA含量和ADPG焦磷酸化酶活性均高于两优培九.水稻结实率与灌浆初期籽粒生理活性有密切的关系.     

水稻灌浆初期籽粒生理活性对结实率的影响

以两优培九和汕优63为材料,研究了水稻灌浆初期不同类型籽粒生理活性的差异及其对结实率的影响。结果表明：汕优63和两优培九灌浆初期籽粒的生理活性存在差异;汕优63的结实率比两优培九高,灌浆初期汕优63籽粒库ATP含量、IAA含量和ADPG焦磷酸化酶活性均高于两优培九。水稻结实率与灌浆初期籽粒生理活性有密切的关系。     

灌浆结实期温度对早籼水稻籽粒淀粉合成代谢的影响

 利用人工气候箱 ,设高温 (日均温度 32℃ )和适温 (日均温度 2 2℃ ) 2个温度处理 ,研究了 2个早籼水稻品种在不同温度处理下籽粒灌浆过程中的蔗糖与淀粉含量、直链淀粉占总淀粉的比率及蔗糖合成酶 (SS)、ADPG焦磷酸化酶 (ADPG PPase)、可溶性淀粉合成酶 (SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶 (GBSS)、淀粉分支酶 (SBE)、淀粉去分支酶 (DBE)的活性变化动态及其温度处理间的差异。研究结果表明 ,在籽粒灌浆初期 ,高温处理下籽粒中的蔗糖含量、淀粉含量及SS、ADPG PPase、SSS、SBE和DBE的活性均不同程度地高于适温处理 ,而在灌浆中后期 ,不同温度下籽粒中有关酶的活性变化与蔗糖含量、淀粉含量间的关系相对较为复杂 ;水稻籽粒灌浆过程中不同温度下籽粒中的SS、SSS活性差异与其淀粉积累过程的变化特征基本吻合 ,且对温度影响的反应较ADPG PPase敏感 ,可能是温度对籽粒中的淀粉合成代谢过程产生调控的重要位点 ;温度对水稻籽粒中直链淀粉占总淀粉比率的影响极为明显 ,高温处理使籽粒中直链淀粉占总淀粉比率降低 ,且不同温度处理间的差异在水稻灌浆的初期已开始显现 ,其原因可能与高温处理下相对较低的GBSS活性有关。 6种酶相比 ,不同温度处理下籽粒中的直链淀粉占总淀粉比率间差异与GBSS活性变化之间的关系最为密切     

水稻两优培九生育后期籽粒灌浆生理研究

摘要：目的：探讨两优培九生育后期籽粒灌浆的生理基础，揭示水稻品种间叶片和籽粒灌浆的生理学差异。方法：以两优培九为实验材料，以汕优63和其父本9311为参照品种，测定了三品种生育后期籽粒灌浆期间叶片光合速率和籽粒中相关能量和物质代谢酶活性变化。结果：三品种强势粒的各项生理活性指标变化趋势一致，两优培九在灌浆前期，叶片生理和强势粒灌浆具有一定的超亲活性优势；灌浆的中后期，剑叶叶片中的光合速率，特别是弱势粒生理活性下降较快。与其他两品种相比，叶片和籽粒中的ATP酶活性、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性、蔗糖合成酶（SS）活性、可溶性糖及淀粉含量差异显著；从变化曲线上看，其弱势粒的灌浆启动较慢，按先后次序依次为9311，汕优63和两优培九。相对强势粒，弱势粒灌浆能量和物质不足。结论：两优培九叶片和籽粒中与能量和相关物质合成代谢的酶活性相对较低是其籽粒空瘪率相对较高的重要原因。加强生育后期剑叶叶片功能的调控，提高其生理活性，增强弱势粒能量代谢是解决高产杂交稻籽粒充实度低的有效途径。     

小麦籽粒灌浆的研究进展

小麦籽粒灌浆是产量形成的重要过程,直接影响到小麦的结实和产量.该研究概述了小麦籽粒灌浆特性、影响因素及其生理基础等方面的研究进展,提出了小麦籽粒灌浆研究存在问题和研究展望.     

淀粉合成相关酶活性变化及其与籽粒灌浆和稻米品质的关系

以弯穗型水稻品种辽138、北方大穗型新株形水稻辽263和杂交稻9158为材料,研究灌浆勰间强弱势粒的灌浆动态、ADP葡萄糖焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶和Q酶的活性变化及其与籽粒灌浆及与稻米品质之间的关系。结果表明：三种酶的活性达到峰值的时间不同,活性也不同：在各品种强势粒间,酶的活性差异不明显,而在弱势粒间则差异显著：三种酶的活性与籽粒最大灌浆速率和籽粒平均褪浆速率均呈极显著正相关。在整个籽粒发育期间,酶活性对整米率影响最大,其次是胶稠度和直链淀粉,对糙米率和精米率影响最小,没有达到显著相关水平。     

高温影响水稻产量形成研究进展

全球气候变暖导致气温升高,极端高温出现频率增加,严重影响水稻产量。孕穗期、抽穗扬花期、灌浆结实期是水稻高温敏感时期。综述了水稻高温敏感期高温影响其产量形成的研究进展。高温影响花粉发育、花药开裂和颖花育性等,也影响到同化物积累与转运、籽粒灌浆和淀粉合成等生理生化过程,最终导致结实率下降和产量降低。从现有研究看,结实率和籽粒产量是水稻耐热性鉴定的两个主要农艺指标。综合已有的研究,提出了遗传改良、肥水管理优化、人工辅助授粉和生长调节物质应用是减缓水稻高温伤害的可能措施。     

水分胁迫对水稻籽粒灌浆及淀粉合成有关酶活性的影响

 【目的】探索不同水稻抗旱品种在水分胁迫条件下籽粒灌浆特性及有关淀粉酶活性的变化规律。【方法】选用抗旱性不同的3个杂交水稻品种，分别在正常供水和水分胁迫条件下，研究水稻茎鞘物质运转、籽粒灌浆和淀粉合成有关酶活性。【结果】水分胁迫下，抽穗期和成熟期茎鞘干物重以及抽穗后茎鞘物质输出量、输出率、转化率均下降;籽粒生长潜势、最大灌浆速率和平均灌浆速率降低，籽粒生长活跃期缩短，各品种达最大灌浆速率的时间提前;籽粒灌浆过程中可溶性淀粉合成酶（SSS）、Q酶和ADPG焦磷酸化酶3种酶活性都不同程度的被抑制。各性状抗旱性强的品种均比抗旱性弱的品种减少的幅度小。抽穗期茎鞘干物重、抽穗后茎鞘干物质输出量、输出率和转化率均与籽粒产量呈显著或极显著正相关。【结论】在水分胁迫下抗旱性强的品种具有较高的茎鞘物质输出率和转化率、籽粒灌浆速率及淀粉合成有关酶活性，是产量降低较少的生理基础。     

Response of grain-filling rate and grain quality of mid-season indica rice to nitrogen application

Nitrogen is one of the important factors for high yield of rice. Apart from high yield, high quality has become the current urgent demand for rice production. Grain-filling stage is crucial for rice yield and quality formation. However, the effect of nitrogen on grain-filling characteristics and the relationship of grain-filling characteristics and rice quality of mid-season indica rice were still unclear. A field experiment was carried out to ascertain the critical grain-filling characteristics that contribute to rice milling quality, appearance quality and cooking and eating quality under nitrogen applications. The results showed that nitrogen applications prolonged the duration of superior and inferior grain filling. The mean grainfilling rate(G_(mean)) and the maximum grain-filling rate(G_(max)) of the inferior grains were positively correlated with chalky kernel rate, chalkiness, and amylose content. The time reaching the maximum grain-filling rate(T_(max) G) of the inferior grains was positively correlated with brown rice rate, milled rice rate, and head milled rice rate. Chalky kernel rate and chalkiness were negatively correlated with peak paste viscosity and breakdown viscosity. Less amylose content and more crude protein content were detected in nitrogen application of Liangyoupei 9 and Y Liangyou 2 both in 2016 and 2017. According to the correlation analysis, better cooking and eating quality of Y Liangyou 2 which had less amylose content might result from its higher G_(max) and G_(mean) of inferior grain than that of Liangyoupei 9 in the treatments of nitrogen application. These results indicated that the prolonging grain-filling duration and increasing grain weight at the maximum grain-filling rate of inferior grains contributed to the improvement of milling quality, appearance quality, and cooking and eating quality of mid-season indica rice under appropriate nitrogen applications.     

栽培方式与免耕对杂交稻Ⅱ优498灌浆期根系衰老和籽粒灌浆的影响

【目的】探明不同栽培方式水稻在翻免耕条件下根系衰老状况以及籽粒灌浆特性。【方法】以重穗型杂交稻Ⅱ优498为试验材料,测量根系伤流量并用原状土柱法挖根考察根干重,用Richard方程拟合宽窄行栽培、三角形强化栽培、宽行窄株栽培以及抛秧栽培在翻耕和免耕条件下的籽粒灌浆过程并进行比较研究。【结果】与翻耕稻相比,免耕稻根量较小,但灌浆前、中期根系活力要高于前者,灌浆后期根系活力急剧降低,维持根系功能的能力较差,产量较低。三角形强化栽培根系功能较其余栽培方式有显著优势,但其对免耕适应性较差,而宽窄行栽培和抛秧栽培与免耕互作可以促进二者在免耕条件下的根系活力。栽培方式与免耕对籽粒灌浆过程产生较大影响,甚至改变灌浆类型。宽窄行栽培、宽行窄株栽培以及抛秧栽培在免耕条件下为同步灌浆型,而在翻耕条件下则为异步灌浆型,三角形强化栽培灌浆类型则相反。总体而言,籽粒中期灌浆速度远大于前期和后期,虽然灌浆持续时间较短,但仍然对籽粒灌浆做出主要贡献。【结论】栽培方式和免耕对杂交稻Ⅱ优498根系衰老和籽粒灌浆过程产生较大影响,从根系角度看,宽窄行栽培和抛秧栽培更适合免耕条件,而三角形强化栽培在翻耕条件下更有利于其优势的发挥。由于四川盆地自然条件因素限制,Ⅱ优498弱势粒并未充分灌浆,尤其是免耕抛秧栽培以及翻耕三角形强化栽培。     

不同生育时期增温对寒地水稻产量和品质的影响

随着全球气候变暖，高温已成为威胁寒地水稻生产的主要气候因素之一。利用六角形开口玻璃房模拟日间增温，并用耐热高产品种龙稻21和热敏感优质品种龙稻18为试验材料，进行了不同生育时期的增温处理试验。结果表明，模拟增温设施能够实现日间平均1.2~2.6 ℃的增温效果。全生育期增温使龙稻21和龙稻18的产量分别提高7.4和4.5 t·hm^-2，增产效应主要是通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现的。进一步分析不同生育时期增温对产量的影响发现，分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期的增温使龙稻21的产量分别增加1.2、3.9、0.8和1.1 t·hm^-2。拔节期、抽穗期和灌浆期的增温能使龙稻18的产量分别增加1.5、2.5和1.8 t·hm^-2。孕穗期增温导致龙稻21和龙稻18的产量分别减少0.2和1.2 t·hm^-2。各生育时期增产主要通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现。不同耐热品种对增温的响应不同，主要受结实率的影响。同时也发现，增温对千粒重存在负向作用。分蘖期和拔节期增温能够增加糙米率和精米率，而孕穗期、抽穗期和灌浆期的增温导致糙米率、精米率下降以及垩白米率、垩白度升高。增温对稻米食味值、蛋白质含量和直链淀粉含量的影响较小。未来如果高温出现在寒地水稻生育前期危害较弱，而且还有部分有利作用。但如果高温发生在孕穗期、抽穗期和灌浆期，对寒地优质稻谷的生产危害较大，应进一步加强对寒地水稻生育后期高温的研究和耐高温品种的选育。     

施氮量对大穗型二系杂交水稻品种籽粒灌浆特性的影响(英文)

[目的]研究施氮量对大穗型二系杂交水稻品种籽粒灌浆特性的影响。[方法]以2个大穗型二系杂交水稻品种培杂67和培杂88为材料,研究3种不同施氮水平(LN:90kg/hm2;MN:180kg/hm2;HN:270kg/hm)2对大穗型二系杂交水稻强弱势粒充实度和灌浆特性的影响。[结果]施氮量过高会降低弱势粒灌浆速率,延长灌浆时间,致使在叶片功能明显衰退后,弱势粒尚不能完成充实过程,造成弱势粒充实度下降;而施氮量过低则会降低弱势粒最大灌浆速率和平均灌浆速率,增大强、弱势粒之间平均灌浆速率的差异,从而造成弱势粒粒重和充实度下降。施氮量对强势粒充实度影响不大。[结论]该研究结果为氮肥的合理施用以及提高水稻产量和氮肥利用率提供了理论依据。     

Moderate drought alleviates the damage to grain quality at high temperatures by improving the starch synthesis of inferior grains in japonica rice

In agricultural production, temperature and moisture are important factors affecting grain yield and quality. Although moderate drought at the grain-filling stage can effectively alleviate the damage caused by high temperature, the specific regulatory mechanism driving the effect of moderate drought at the high temperature on starch synthesis is still unclear. To explore the effects and mechanisms of high temperature and moderate drought on rice starch synthesis at the grain-filling stage, the activities of enzymes and expression levels of the genes involved in starch synthesis under four different treatments involving high temperature and/or water stress (CK, HT, WS, and HT+WS) were investigated in this study. The starch synthesis of a japonica inbred rice was measured under the four treatments during the grain filling. The results show that the effects of high temperature and moderate drought on grain filling mainly occur in the inferior grains of rice. Through the regulation of enzymes involved in starch synthesis and the expression levels of their main genes, the synthesis of rice starch can be affected. Therefore, the high temperature and moderate drought were antagonistic, and moderate drought can alleviate the damage to grain quality at a high temperature by improving the starch synthesis of inferior grains in japonica rice. This study provides a basis for stress-resistance cultivation and breeding strategies of rice with high temperature tolerance.     

叶绿素和植酸对杂交稻籽粒灌浆的影响

以籽粒充实度差异明显的625A/226和81A/308为研究材料,通过比较籽粒发育过程中叶绿素和植酸的含量变化,研究两者对杂交稻籽粒灌浆的影响。结果表明:81A/308初始叶绿素含量、植酸含量均高于625A/226,说明叶绿素与植酸对杂交稻籽粒灌浆都有不同程度的促进作用。     

种植方式对陆稻和水稻籽粒灌浆及垩白的影响

 【目的】揭示种植方式对籽粒灌浆及垩白的影响。【方法】连续2年以中旱3号（陆稻）和武香粳99-8（水稻）为供试材料，设置覆膜旱种和裸地旱种2种旱种方式，以水层湿润灌溉为对照进行对比试验。【结果】与水种（对照）相比，陆稻覆膜旱种的产量显著低于对照，而水稻覆膜旱种的产量与对照无显著差异，裸地旱种的产量均较对照显著降低。陆稻旱种（覆膜旱种和裸地旱种）后强、弱势粒的相对起始灌浆势（R0/W）、最大灌浆速率（Gmax）、平均灌浆速率（G）均大于对照，活跃灌浆时间（D）小于对照，粒重均高于对照，垩白粒率显著低于对照。水稻旱种后强、弱势粒的R0/W、Tmax和粒重与陆稻旱种的结果相反。水稻覆膜旱种的垩白粒率与对照无显著差异，裸地旱种的垩白粒率显著下降。水稻和陆稻旱种的垩白度均显著减小。稻米的垩白粒率与籽粒的Gmax和G呈极显著和显著负相关。【结论】水稻和陆稻旱种可以增大籽粒的灌浆速率，改善稻米的外观品质。     

叶面施锌对不同水稻品种稻米锌营养的影响及其机理

研究水稻灌浆早期叶面施锌对稻米锌浓度及其生物有效性的影响及其与叶片气孔特征的关系,旨在为稻作生产上生物强化策略的制订提供参考依据。2016—2017年在土培条件下,以6个水稻品种为供试材料,于抽穗期、抽穗后6 d和12 d叶面喷施0.2%ZnSO_4共3次,以喷施等量清水为对照,抽穗灌浆期测定剑叶气孔导度和气孔结构,成熟期测定产量性状、糙米锌浓度、植酸浓度和植酸与锌的摩尔比。结果表明,尽管叶面施锌对水稻籽粒产量无显著影响,但显著改变稻米的锌含量水平。与对照相比,锌处理使两年所有品种糙米锌浓度平均增加27.9%(P0.01)。锌处理对各品种糙米植酸浓度没有影响,但使植酸与锌摩尔比平均下降23.4%(P0.01)。灌浆期叶面施锌对糙米锌浓度、植酸与锌摩尔比的影响因品种而异,表现在锌处理与品种间存在明显的互作效应,其中3个低锌水稻品种的响应明显大于3个高锌水稻品种。相关分析表明,叶面施锌导致糙米锌浓度的增幅与灌浆早期气孔导度呈显著正相关,但与气孔长度和密度相关不密切。水稻灌浆初期叶面施锌可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性,增幅因品种不同而异;水稻本身锌水平低,叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。     

成都平原两熟区籼粳稻品种籽粒灌浆特性

【目的】研究成都平原两熟区籼、粳稻品种籽粒灌浆特性及产量形成的差异,为成都平原种植粳稻提供依据。【方法】以籼稻品种辐优838、泸优578及粳稻品种辽星15、辽星19为材料进行田间试验,利用Richards方程对不同品种强、弱势粒的灌浆过程进行比较,进而分析不同品种灌浆特性与抽穗后物质积累和转运及产量形成的关系。【结果】粳稻品种中辽星19不仅库容量大,结实率也高,其产量显著高于辽星15,且与籼稻品种辐优838、泸优578相当。籼、粳稻稻品种籽粒灌浆类型分别为强、弱势粒同步灌浆型和异步灌浆型,并且穗型大小对籼、粳稻灌浆结实的影响也存在差异。辽星19抽穗后干物质转运能力更接近当地的籼稻品种,有利于籽粒灌浆的启动;其每穗粒数虽显著高于辽星15,但弱势粒的灌浆速度并未降低,且达到灌浆峰值后下降减缓,灌浆时间也有所延长,最终结实率得到显著提高。【结论】粳稻品种辽星19每穗粒数虽多,但其抽穗后干物质转运能力得到加强,籽粒灌浆得到改善,仍能实现较高的结实率,因此在成都平原仍表现出较好的产量潜力。