水稻分蘖与植株碳氮化合物含量和分蘖相关基因表达量关系分析

以分蘖特性不同的4个寒地粳稻品种和2个籼稻品种为供试材料,通过盆栽试验研究水稻分蘖发生与植株可溶性糖、全氮含量及分蘖相关基因转录表达量关系。结果表明,分蘖发生起始时间、速度及最高茎数等分蘖特性主要受遗传因素控制,穗数型品种分蘖早生快发;在分蘖过程中高分蘖品种植株可溶性糖含量和糖氮比均显著高于低分蘖品种,全氮含量与此相反;分蘖过程中高分蘖品种OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量均显著低于低分蘖品种,OsMADS57基因转录表达量均显著高于低分蘖品种;分蘖发生数与分蘖不同时期植株全氮含量呈不显著负相关,与可溶性糖含量、糖氮比及OsMADS57基因转录表达量呈显著正相关,与OsTB1、OsD3、OsD14基因转录表达量呈显著负相关。     

秧苗伤根对水稻分蘖的影响机理及外源调控

以同一杂交亲本组合中背景和生育期相近姊妹系DN20和DN22为供试材料,通过盆栽试验研究秧苗伤根对寒地水稻分蘖的影响机理及外部调控。结果表明,插秧时秧苗根系受伤显著抑制秧苗生长早期分蘖发生和形成、植株全氮和可溶性糖含量,根系受伤程度越大抑制效果越明显,插秧前喷施6-BA有利于促进伤根秧苗早期分蘖发生和形成,增施氮肥为促进早期分蘖发生和形成的最佳措施。插秧时秧苗根系受伤显著降低秧苗分蘖过程中OsMADS57基因转录表达量,显著提高OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量,秧苗根系受伤程度越大基因转录表达量变化程度越高,增施氮肥有利于提高OsMADS57基因转录表达量,显著抑制秧苗分蘖过程中OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量;插秧前喷施6-BA对OsMADS57、OsD3和OsD14基因转录表达量无显著影响,但显著降低OsTB1基因转录表达量。     

水稻突变体D12W191多分蘖表型产生与细胞分裂素的关系

[目的]本研究旨在比较水稻矮秆多分蘖突变体D12W191与野生型‘武育粳3号’的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量差异以及相关基因表达情况,并探究分蘖生长抑制剂萘乙酸(NAA)处理对其分蘖芽形态发育的影响及生理机制。[方法]以野生型粳稻‘武育粳3号’及利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导突变获得的矮秆多分蘖突变体(编号为D12W191)为供试材料,测定分蘖芽及分蘖节的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量,并分析细胞分裂素合成、降解和响应调节子基因及生长素合成基因的表达差异。[结果]D12W191分蘖芽的玉米素(Z)和玉米素核苷(ZR)含量均高于‘武育粳3号’,在分蘖节中未出现显著差异;与细胞分裂素变化趋势不同,突变体材料D12W191分蘖芽中IAA含量和‘武育粳3号’相比没有差异,而分蘖节中的IAA含量低于‘武育粳3号’。IAA与Z+ZR比值分析表明,突变体D12W191分蘖芽和分蘖节的IAA/(Z+ZR)值均低于‘武育粳3号’。与野生型相比,D12W191的分蘖芽和分蘖节中的细胞分裂素合成基因Os IPT4、Os IPT5、Os IPT7表达上调,细胞分裂素降解基因Os CKX4、Os CKX5、Os CKX9表达下调,细胞分裂素响应调节子基因OsRR6、OsRR7、OsRR11也呈现下调的趋势,而且细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin能够完全抑制多分蘖突变体分蘖的发生。生长素合成基因Os YUCCA3、Os YUCCA4在突变体分蘖芽和分蘖节中的表达量与野生型相比无显著差异,而Os YUCCA6在突变体分蘖节中显著下调,在分蘖芽中的表达与野生型处于同一水平。水稻Os TB1基因负调控分蘖的发生,其在突变体分蘖芽中表达明显下调。外源NAA处理抑制了2个材料分蘖芽的生长,并且使Os IPTs基因表达下调,Os CKXs和Os TB1基因表达上调。[结论]D12W191突变体Os IPTs表达上调及Os CKXs表达下调使分蘖芽中内源CTK含量上升,而细胞分裂素信号转导途径负调控因子A型OsRRs基因表达量下降,又增强了细胞分裂素的作用,这些都有利分蘖的发生,外源喷施细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin试验结果进一步表明,突变体的多分蘖表型可能是由于分蘖芽中较高的CTK引起的。NAA处理显著抑制了D12W191分蘖芽的生长,这与其对Os IPTs、Os CKXs和Os TB1基因的调控有关。     

分蘖相关基因在再生稻腋芽萌发期的表达分析

【目的】明确分蘖相关基因在再生稻腋芽萌发期的表达动态变化，为阐明水稻再生季腋芽发育的调控机理提供理论依据。【方法】以再生分蘖能力强的材料i21和再生分蘖能力弱的材料i89为研究对象，运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测8个分蘖相关基因在水稻头季（分蘖始期和拔节孕穗期）和再生季不同时期（头季去穗后1、24、48和72 h）的表达动态变化，并分析分蘖相关基因间及其与最大再生分蘖的相关性，筛选出与腋芽生长相关性高的基因。【结果】自头季稻稻穗收割后，材料i21和i89的再生分蘖数的变化趋势基本一致，均随着腋芽的生长再生分蘖数逐渐增多，收割后20 d达最多并趋于稳定，但材料i21再生季发苗多且快，再生分蘖发生速度明显高于材料i89；材料i21和i89的最大再生分蘖数为33和10个。LAX1、LAX2和MOC1基因的相对表达量在不同材料不同时期间均存在明显差异，其中自头季去穗后，除MOC1基因在头季去穗后72 h的相对表达量外，LAX1、LAX2和MOC1基因在水稻再生分蘖形成期均表现为材料i21中的相对表达量极显著高于材料i89（P<0.01，下同），MOC1基因在头季去穗后1 h达峰值，LAX1和LAX2基因在头季去穗后24 h达峰值，随后显著降低（P<0.05，下同）并趋于稳定。头季去穗后，除TAD1基因在头季去穗后24 h时外，材料i89中D10、HTD1、OsTB1和TAD1基因的相对表达量均极显著高于材料i21中的相对表达量，D10和HTD1基因在头季去穗后1 h达峰值，OsTB1和TAD1基因在头季去穗后24和48 h达峰值，D27基因在材料i21和i89中的相对表达量均先升高后降低，且头季去穗后24~72 h，D27基因在材料i21中的表达量极显著高于材料i89。最大再生分蘖数分别与LAX2和MOC1基因的表达水平呈极显著和显著正相关，与D10、HTD1、OsTB1和TAD1基因的表达量呈极显著负相关。此外，不同基因的表达水平也存在不同相关性。【结论】LAX1、LAX2和MOC1基因高表达有利于水稻再生季分蘖的形成，D10、HTD1、OsTB1和TAD1基因高表达会抑制水稻再生季分蘖的形成。不同分蘖相关基因间存在相互作用，共同调控水稻再生季分蘖的形成。     

多效唑促进水稻秧苗分蘖作用机理的研究

本文探讨多效唑促进水稻秧苗分蘖的作用机理。试验分四个处理:(1)多效唑浸种,自然光照:(2)多效唑浸种,遮光处理;(3)清水浸种,自然光照;(4)清水浸种,遮光处理。试验结果如下: (1)在自然光照条件下,多效唑浸种秧苗,三叶一心期有20％植株出现分蘖,清水浸种尚无分蘖。 (2)在遮光条件下(2500lx),处理与对照秧苗三叶一心期均无分蘖出现。 (3)自然光照条件下的处理秧苗体内的内源激素与对照相比,CTK含量高、CTK/IAA的比例大;遮光条件下,处理与对照秧苗体内的CTK和CTK/IAA的比例均大大下降。 (4)四种处理秧苗叶片、叶鞘各种醣、氮化物含量无很大差别。 (5)本试验结果表明,CTK的一定含量和一定的CTK/IAA的比例,是水稻幼苗产生分蘖的内因,外因多效唑和强光照通过这个内因起作用,促进水稻分蘖的产生。     

植物激素对果蔗组培苗分蘖的影响

以未组织培养的果蔗种苗为对照,对组培苗后代4种内源激素进行测定分析,以及通过外源激素处理研究果蔗分蘖机理和调控技术.结果显示：组培苗后代中IAA 和CTK 含量比对照高,它们可能在分蘖过程中起作用,ABA 和GA3含量与对照无明显差异; 外源激素处理显示,6-BA 处理后可以显著提高果蔗的分蘖率, 而NAA 对抑制果蔗分蘖有一定的效果.综合内源激素测定和外源激素喷施的结果,推测影响果蔗组培苗分蘖的因素可能是组培过程中残留的6-BA 在起作用.     

低温与氮耦合对水稻内源激素含量的影响

【目的】探究不同耐冷氮高效水稻材料内源激素代谢特点,以阐明氮营养对提高水稻耐冷性的调节机理。【方法】以水稻近等基因系耐冷氮高效I16和冷敏氮低效I67为材料,采用水培试验,研究人工气候室模拟低温胁迫与4个氮肥水平(10,20,40和60 mg/L)耦合对水稻根、叶中内源激素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)含量的影响及其互作效应。【结果】随水稻生育进程,根和叶中IAA、CTK、GA含量呈先升高后降低的趋势,在开花期达到峰值,ABA含量在成熟期达峰值。水稻根和叶中IAA、CTK、GA含量随施氮水平增加而升高,ABA则相反;在相同施氮水平下,低温抑制IAA、CTK、GA合成,促进ABA升高,4种激素含量呈现I16高于I67,叶高于根。低温与中氮耦合对水稻根和叶中IAA、CTK、GA的调控为正效应,低温与高氮耦合调控ABA为负效应,中氮可使水稻维持较高内源激素含量,这是增强水稻耐冷性的内在机理之一。【结论】在低温和氮肥耦合下,维持根叶中较高的IAA、CTK、GA、ABA含量,以及施氮对根、叶激素耦合效应的差异,是引起水稻耐冷性和氮素利用效率差异的重要生理调节因素。     

氮素对水稻分蘖芽发育的影响及其作用机制

[目的]本文旨在探索营养生长时期氮素对水稻分蘖芽发育的影响,为水稻理想株型与合理施肥提供理论基础。[方法]以水稻品种‘日本晴’为试验材料,通过水培试验,探究氮素对水稻分蘖芽形成和生长的影响;比较不同氮素浓度下分蘖数量、分蘖芽的活跃度;观察在缺氮条件是否影响分蘖芽形成;检测休眠芽和活跃芽内基因表达情况;分析独角金内酯相关基因的突变对氮素调控分蘖芽的影响。[结果]不同氮素浓度(0、0.2、2.5和5 mmol·L~(-1))处理下,营养生长时期水稻分蘖数量随着氮素浓度的降低而减少;缺氮条件下,水稻分蘖芽的形成没有受到影响,伸长受到抑制;在0、0.2、2.5和5 mmol·L-1氮素处理下,水稻在培养到4叶期时,分蘖芽活跃度没有明显变化,当培养到5叶期时,2.5和5 mmol·L~(-1)氮素处理下第3个分蘖芽活跃度明显高于0和0.2 mmol·L~(-1)氮素处理。定量RT-PCR分析结果表明:活跃芽内细胞分裂相关基因表达量明显高于休眠芽;独角金内酯相关突变体表型分析显示:氮素调控分蘖芽生长不受独角金内酯的影响。[结论]营养生长时期,氮素浓度对水稻分蘖芽生长有明显影响,低氮明显抑制了分蘖芽的伸长但不会影响其形成,并且细胞分裂可能参与了氮素调控水稻分蘖芽的伸长,这一过程可能独立于独角金内酯途径。     

不同类型玉米品种分蘖发生过程中内源激素的作用

【目的】研究不同类型玉米品种分蘖发生与衰亡过程中内源激素的变化,探讨内源激素对玉米分蘖的调控作用。【方法】选用不同分蘖能力的玉米品种为试验材料,在调查研究分蘖发生规律的基础上,于分蘖高发期与消亡期测定基部茎节和功能叶中内源激素的含量。【结果】不同类型玉米品种的分蘖能力受基部茎节中激素含量及其之间比值的控制,分蘖高发阶段,基部茎节和功能叶中玉米素核苷（ZR）值较高或呈升高趋势,生长素（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）值较低或呈降低趋势;激素之间平衡状态对分蘖的影响表现为,在分蘖高发阶段,IAA/ZR、ABA/ZR值较低,分蘖停止发生时其值较高。不同玉米类型之间,分蘖高发阶段,分蘖能力最强的墨西哥玉米（MXG）的ZR值较高,IAA、ABA、GA值较低,IAA/ZR、ABA/ZR较低。【结论】ZR促进分蘖发生,IAA、ABA和GA抑制分蘖发生,促进分蘖衰亡。分蘖的发生,还由激素间的平衡状态决定,更重要的是以互作的方式影响分蘖发生,即低IAA/ZR、ABA/ZR值促进分蘖发生;高IAA/ZR、高ABA/ZR值则抑制分蘖的发生,促进分蘖的衰亡。     

多效唑浸种对甘蔗分蘖提早萌发及幼苗内源激素含量的影响

以甘蔗品种新台糖22为试验材料,采用不同浓度多效唑浸种,在甘蔗2、4、6叶期调查甘蔗幼苗的分蘖数和生长情况,并对各时期叶片内源激素IAA、CTK、ABA和GA_3等含量进行了测定,探讨多效唑浸种处理对甘蔗幼苗分蘖提早发生以及幼苗内源激素含量的影响。结果表明:多效唑浸种处理可以有效提高并提早甘蔗幼苗分蘖的发生,适宜甘蔗分蘖发生及生长发育的多效唑处理浓度为50 mg/L;多效唑浸种处理显著提高了甘蔗幼苗叶片中的CTK和ABA含量,降低了IAA和GA_3含量。     

切花秋菊‘神马’花芽分化与内源激素的关系

 【目的】研究短日处理下菊花（Chrysanthemum morifolium）花芽分化与内源激素的关系。【方法】以切花秋菊‘神马’为试材,通过对短日处理下花芽的形态解剖观察及顶芽和叶片中内源激素的测定,研究花芽分化过程中内源激素的动态变化。【结果】花芽分化过程中顶芽中GA3含量下降且大多时期保持在较低水平,叶片中GA3变化与之相反;顶芽中IAA含量先下降,在小花原基分化初期达到最小值,到花冠形成中期达到最大,叶片内源IAA含量在总苞鳞片分化初期前呈上升趋势,随后逐渐下降,到花冠形成期趋于平稳;内源CTK含量大幅增加,均高于未分化期;顶芽中ABA含量先下降,后期呈现上升趋势,叶片中ABA含量变化与顶芽相反,呈现先积累,经短暂平稳期后逐渐减少的趋势。花芽分化开始后CTK/IAA、CTK/GA3、ABA/IAA和ABA/GA3的比值均增大。【结论】高水平的CTK和ABA与菊花花芽分化相关联。在花芽分化初期,顶芽中低浓度IAA、GA3,以及叶片中高含量的IAA、GA3关系到菊花由营养生长向生殖生长转变;在花芽分化后期,顶芽中GA3和IAA的积累关系到花冠形成。从激素平衡来看,维持高比率的CTK/IAA、CTK/GA3、ABA/IAA和ABA/GA3有利于菊花的花芽形成。     

不同地力下基蘖肥运筹比例对水稻产量及氮肥吸收利用的影响

【目的】研究不同地力条件下,水稻基蘖肥运筹比例对水稻产量、氮素利用率及群体质量的影响,并探明水稻高产适宜的基蘖肥运筹比例以及其是否受土壤地力条件的影响。【方法】选用武运粳23号为供试品种,采用大田小区试验,考察了5种基蘖肥运筹比例R_1(10﹕0)、R_2(7﹕3)、R_3(5﹕5)、R_4(3﹕7)、R_5(0﹕10)在2种地力水平(高地力、低地力)下对水稻产量及产量构成因素、氮素吸收利用及转运和群体质量的影响。【结果】低地力土壤下,随着蘖肥比例的增加,分蘖速度先增加后减少,高峰苗数降低,干物质积累、氮素利用率及产量均呈现先增加后减少的趋势,基蘖肥比例在施氮量300 kg·hm~(-2)时以3﹕7最佳,施氮量240 kg·hm~(-2)时以5﹕5最佳,此时产量及氮素农学利用率分别可达13.12、13.16 t·hm~(-2)及27.00、29.28 kg·kg~(-1),显著高于其他处理。在高地力土壤中,随着蘖肥比例的增加,穗数先增加后减少,穗粒数呈现增加的趋势,产量、氮素农学利用率及偏生产力呈现减少趋势,但处理间差异不显著。高地力条件下的分蘖发生速率大于低地力条件,达到高峰苗时间缩短,高峰苗数高于低地力条件。高地力条件下抽穗期至成熟期的干物质积累量较高,有利于后期向籽粒中转运光合产物,因此结实率和千粒重要高于低地力条件,从而导致高地力条件下产量整体高于低地力。在2种地力条件下,不施基肥(R_5)处理的分蘖数及高峰苗数最低,分蘖发生时间推迟,表明基肥对于水稻实现分蘖快发、早发具有一定的促进作用;随着基肥用量的增加,分蘖发生时间缩短,缓苗加快,但是蘖肥期氮素供应不足,分蘖速率降低,使得群体到达有效穗数的时间延长。合理协调基肥和蘖肥的比例,低地力条件下基肥用量以50—60 kg·hm~(-2)、基蘖肥比例为1﹕1时,可保证高产的同时减少总氮肥用量(从300 kg·hm~(-2)降低到240 kg·hm~(-2))。【结论】基蘖肥运筹比例对产量及氮素利用率的影响因地力水平的差异而不同,并受总施氮量的影响。在低地力下要保证高产并减少氮肥用量,必须注重基蘖肥的合理运筹,保证一定量的基肥投入,并调整好基蘖肥比例。     

独角金内酯调控水稻分蘖芽休眠的研究进展

化学控制无效分蘖是水稻高产栽培的研究热点和努力方向,分蘖芽休眠与萌发转换决定了分蘖是否发生,而该过程受激素和相关基因表达的调控。前人研究已明确生长素和细胞分裂素参与了分蘖芽休眠与萌发转换的调控,独角金内酯是最近才被发现的一种激素或前体,已被证明参与了水稻分蘖的调控,但其调控机理和信号转导途径尚不明确。本文在独角金内酯对水稻分蘖的调控作用、其合成及信号转导过程以及其调控水稻分蘖发生的作用机制等方面展开了综述。     

水稻木葡聚糖内糖基转移酶基因OsXTH11过表达的作用分析

【目的】利用转基因技术对水稻XTH（OsXTH11）进行分析,了解其在水稻生长发育调节和逆境应答中的作用。【方法】构建OsXTH11过表达载体,利用农杆菌介导法将其导入水稻品种日本晴,通过对转基因植株进行表型分析和分子检测验证OsXTH11功能。【结果】Real-time PCR分析结果表明,转基因植株中OsXTH11表达水平明显提高。对T1转基因幼苗的表型分析显示,在正常生长条件下,转基因幼苗生长速度快于野生型;对赤霉素（GA）和生长素（IAA）的响应程度强于野生型;在黑暗和深水条件下,茎伸长速度均显著快于野生型;对100 mmol•L-1 NaCl的耐受能力也优于野生型植株。【结论】过量表达水稻木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因OsXTH11的转基因植株表型显示,OsXTH11在水稻生长发育和抗盐胁迫中发挥作用。     

臭氧胁迫对不同敏感型水稻生长和产量形成的影响

【目的】针对不断升高的近地层臭氧浓度,研究臭氧胁迫对不同敏感类型水稻生长动态和产量形成的影响,为抗臭氧品种的选育提供参考依据。【方法】2013年,利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置对照(10 n L·L~(-1))和臭氧浓度增高(100 n L·L~(-1))处理,采用组内最小平方和的动态聚类方法,根据供试材料地上部最终生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A类(低度敏感型)、B类(中度敏感型)和C类(高度敏感型)3个类别,分析不同敏感类型水稻株高和分蘖动态、籽粒产量以及产量构成因子对臭氧胁迫的响应及其与成熟期生物量响应的关系。【结果】与对照相比,臭氧胁迫使A、B和C类水稻地上部生物量平均分别下降19%、39%和52%,B和C类达极显著水平。除首期外,臭氧胁迫使其他测定期株高下降,降幅随时间推移逐渐增加,但不同类型水稻的降幅相近。与此不同,臭氧胁迫对分蘖发生的影响因不同水稻类型而异:全生育期平均,臭氧胁迫对A类水稻分蘖数没有影响,但使B类和C类水稻分别下降17%和23%,均达极显著水平。臭氧胁迫使水稻籽粒产量及产量构成因子均显著或极显著下降,其中单位面积穗数(A类水稻没有响应,B和C两类水稻分别下降16%和26%)、每穗颖花数(A、B和C类水稻分别下降16%、19%和27%)和单位面积颖花数(A、B和C类水稻分别下降11%、31%和46%)的降幅在不同类型水稻间差异明显,但在饱粒重、饱粒率和最终产量方面,3类水稻的降幅差异较小。臭氧胁迫导致的产量损失主要与饱粒率和总库容量大幅下降有关,其次亦与穗数和饱粒重的下降有关。臭氧胁迫下,水稻成熟期地上部生物量的响应与生育中后期分蘖数和最终穗数、每穗颖花数以及单位面积颖花数的响应均呈极显著正相关,但与各期株高、饱粒率、饱粒重和最终产量的相关性均不密切。【结论】100n L·L~(-1)臭氧浓度矮化水稻植株,使分蘖发生和颖花形成,特别是灌浆结实明显受抑,进而使最终产量大幅下降,其中生育中后期分蘖数和最终成穗数、每穗颖花数以及总颖花量的变化与水稻敏感类型关系密切,可作为抗臭氧品种选育的参考依据。