不同普通野生稻居群的根表铁膜形成能力

为深入了解普通野生稻的根表铁膜形成能力及其与根系特征的关系,本研究对海南省不同地区的8个普通野生稻居群进行了水培铁胁迫试验。结果表明:普通野生稻的根表铁膜随居群而异。HLY、XLB、HQF等3个居群具有较强的根表铁膜形成能力,其根表铁膜相对数量分别为480.58、382.66、364.05 mg Fe/(cm·株)。根表铁膜数量与根生物量、主根表面积、侧根表面积、根系表面积和根系体积均呈正相关;而根表铁膜相对数量与根生物量、根系表面积、侧根表面积及其所占比率呈正相关;但是,根表铁膜含量仅与侧根表面积所占比率呈正相关,根表铁膜厚度与这些根系特征参数均无相关性。根表铁膜的4个指标与根孔隙度之间均无相关性。因此,侧根表面积及其所占比率是影响根表铁膜的重要因子,可作为筛选具有较多根表铁膜的普通野生稻居群的关键依据。     

干湿交替诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱分析

【目的】干湿交替（AWD）是水稻种植过程中最重要的管理方式，能够提高水稻根系活力、增强抗逆性。研究发现，AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成。然而，AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道。【方法】采用砂培试验，研究了长期淹水（CK）、干湿交替（AWD）、长期淹水加Fe2+（CK+Fe）和干湿交替加Fe2+（AWD+Fe）四个处理下水稻根系基因的差异表达谱。【结果】AWD处理与CK处理相比，水稻根系有506个差异表达基因（DEG）上调表达，有687个DEG下调表达；AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比，有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达；CK+Fe处理与CK处理相比，有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达；AWD+Fe处理与AWD处理相比，有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达。维恩 图分析发现，共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程。基因功能（GO）分析表明，在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程，分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关。生物通路富集分析（KEGG）结果表明，细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程。AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG，这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关。与CK处理相比，AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个，占总DEG数的8.25%。AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达。与CK处理相比，AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量，分别为22.9%和45.7%。实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致，其相关系数达到0.90。【结论】综上所述，AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达，增加了根系氧化力，促进根表铁膜的形成；过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关的基因可能是AWD诱导水稻根表铁膜形成的重要基因。     

水稻根表铁膜对磷的富集作用及其与水稻磷吸收的关系

采用溶液培养方法,使铁毒耐性不同的两个基因型水稻根表分别形成有铁膜和无铁膜的根系,研究水稻根表铁膜对磷的富集作用及其与水稻磷吸收的关系。不同基因型水稻根表形成的铁膜厚度存在显著差异,对介质中磷的富集能力也有显著差异。根表形成的铁膜越厚,对介质中磷的富集作用也越大,即根表铁膜数量与铁膜对磷的富集量呈显著正相关。铁膜对磷的富集作用是一个化学过程,吸附可在0.5~1.0 h内达到饱和。根表铁膜明显促进水稻对磷的吸收,表明在淹水降低土壤磷有效性时,水稻根表铁膜富集的磷可作为磷库,保证水稻能正常吸收利用磷。     

根表铁膜对水稻磷素吸收影响研究进展

磷（P）对水稻生长的影响仅次于氮。P在土壤中含量丰富,但由于其难溶性及土壤的高吸附性,可被植物直接吸收利用的活性P含量很低。根表铁膜对土壤中的P有很强的吸附作用,在一定程度上是植物的营养库,铁膜中的P是植物吸收的重要P源。有关根表铁膜与水稻P吸收的关系已有很多报道,是促进还是抑制作用情况比较复杂。本文综述了水稻根表铁膜的形成原因、对P的吸附与解吸附能力以及对水稻吸收利用的影响,并对今后开展根表铁膜对水稻P吸收的调控机理研究提出几点建议,同时对根表铁膜调控水稻P吸收的应用前景进行了展望。     

水合氧化铁提前施用对持续淹水条件下水稻甲烷的减排效应

水合氧化铁是一种弱晶质三价铁氧化物,可用来减少稻田甲烷（CH4）的排放。采用水稻盆栽试验,研究水合氧化铁的提前施用对持续淹水条件下水稻CH4排放的影响。结果表明:水合氧化铁在水稻移栽前47 d施用,加Fe处理的全生育期CH4总排放通量比对照减少17.52%,其CH4减排效应仅出现于水稻生长后期。在移栽后第70天,加Fe处理的根孔隙度、根表铁膜含量和单株根表铁膜数量均显著高于对照,而稻根产CH4速率则显著低于对照。因此,提前施用水合氧化铁能够通过促进植株介导的根表铁膜的形成抑制稻根的产CH4潜力,进而实现持续淹水条件下水稻CH4的减排。     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。     

土壤铜含量对水稻根系的影响及其与产量的关系

 在盆栽土培条件下，以武香粳14为供试品种，研究了土壤铜含量对水稻根系生长和根系活性的影响及其与产量的关系。结果表明：1) 土壤铜处理对水稻根系的生长具有明显的抑制作用，土壤铜含量越高，对根系生长的抑制作用越大，粉砂土、壤土条件下表现一致；2) 较低的土壤铜含量对水稻分蘖期单位干质量根系的α 萘胺(α NA)氧化力、基于单位鲜质量的根系玉米素(Z) + 玉米素核苷(ZR)的含量影响不大，较高的土壤铜含量则使基于单位质量的根系活性显著低于对照；3) 随着土壤铜含量的提高，拔节前生长的根系比例减少、拔节后生长的根系比例增加、抽穗期基于单位根干质量的根系α NA氧化力显著提高；4) 土壤铜处理对水稻单株根系活性有极显著影响，土壤铜含量越高，分蘖期和抽穗期的单株根系α NA氧化力越小；5) 土壤铜处理使水稻产量显著低于对照，且随着土壤铜含量的提高产量的下降幅度显著增大，粉砂土、壤土条件下表现一致；6) 抽穗期的单株根干质量、单株根系α NA氧化力与水稻产量均呈极显著的线性正相关，相关系数分别为095**和097**。     

水稻对过氧化尿素用量的响应特征

为明确过氧化尿素不同用量对根际缺氧胁迫下水稻生长的影响,通过2007年和2008年土培试验,考察了水稻的根系形态、生理性状、干物质积累、产量等对过氧化尿素不同用量的响应特征。结果表明:相对其它处理,追施2/3量的过氧化尿素土表水层较高溶氧量的持续时间较长;增施少量过氧化尿素,水稻分蘖期根系孔隙度显著降低,而随着过氧化尿素施肥量的增加,根系孔隙度有增加的趋势;根系总吸收面积和活性吸收表面积比呈现随过氧化尿素施肥量增加先增大后减小;从产量及其构成上看,适度施加过氧化尿素增氧能够提高每穗实粒数、结实率及有效穗数,进而提高作物的产量。通过不同过氧化尿素施肥量下水稻生长状况的对比,施155 kg/hm2尿素并在分蘖期和孕穗期追加480 kg/hm2过氧化尿素的增氧模式不仅有利于改善水稻淹水状况下的氧状况,同时促进了水稻根系发育、干物质积累及产量的形成。     

亚铁胁迫对水稻生长及矿质元素积累的影响

亚铁胁迫导致植株生长发育受抑制,影响了水稻产量和稻米品质。因此,明确亚铁胁迫的分子与生理机制,对水稻耐受型亚铁品种的选育至关重要。本文选用对亚铁毒害有显著差异的10个籼型水稻品种为材料,通过亚铁毒害胁迫水培处理,研究亚铁毒害对不同基因型水稻生长与Zn、Mn、P、K、Mg、Ca等矿质元素积累的影响。结果表明,高浓度Fe~(2+)处理后,水稻株高、根长和植株(地上部和根系)干物质量均受到显著抑制,同时水稻植株叶片中叶绿素含量降低,SOD、CAT活性和MDA含量明显高于根系,根膜、根系和地上部中Fe元素含量明显增高,而根系和地上部中其他矿质元素含量则显著低于正常供铁植株。可见,过量的Fe~(2+)会对水稻产生毒害,导致植株中Zn、Mn、P、K、Mg、Ca等营养元素严重缺乏,影响植株的正常生长发育,进而影响稻米产量和品质。因此,铁毒害造成水稻植株缺乏其他营养进而影响其生长发育,是铁毒害作用的重要生理机制。     

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理（常淹灌溉）相比,OP处理（稻田增氧）可显著提高水稻产量7.6%~8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为:提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。     

三种原产中国的野生稻和栽培稻外稃表面乳突结构的比较观察研究

 用扫描电镜对原产中国的瘤粒野生稻（Oryza meyeriana Baill. subsp. tuberculata Wu），药用野生稻（Oryza officinalis Wall. ex Watt.），普通野生稻（Oryza rufipogon Griff. ）的外稃表面的显微结构与栽培稻（Oryza sativa L.）进行了比较研究。观察到栽培稻与瘤粒野生稻在一系列性状上差异最大，其次是药用野生稻，而最相似的是普通野生稻。应用性状数码的方法对种间的相似性作了比较。     

广西野生稻资源抗稻瘟病材料的鉴定与评价

 经过3代自交纯化与稻瘟病抗性鉴定,在1500份普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中发现38份抗病材料,在113份药用野生稻(O. officinalis Wall. ex Watt.)中发现18份抗病材料。普通野生稻和药用野生稻相同材料在不同年份的田间病区诱发鉴定中,各级抗性植株分布差异不显著,鉴定结果表现一致。与普通野生稻相比,广西药用野生稻抗性基因发生的频率显著较高、抗性稳定,是一种特殊抗性类型,从中获得具有重要利用价值的新抗性基因的可能性较大。研究还表明,自交提纯能够明显提高这两种野生稻的平均抗性水平。在田间病区诱发条件下,广西普通野生稻抗性材料出现的频率与地区居群的遗传多样性没有显著相关性。     

利用SSR分析普通野生稻自然居群交配系统

采用SSR标记技术检测了6个自然居群的遗传多样性和交配系统参数,旨在了解其居群交配系统,为有效原位保护、异位保存提供指导。结果表明,6个居群遗传多样性水平存在差异(基因多样性指数变幅为0.3166～0.6075),居群间分化明显(Fst=0.4220)。广东高州大岭居群和广东高州朋山居群有过剩的杂合子(F0),而另外4个居群有过剩的纯合体(F0)。普通野生稻6个取样居群交配系统为混合交配类型,居群之间的异交率相差较大(多位点异交率变幅为15.1%～41.8%,单位点异交率变幅为10.1%～28.5%)。6个居群的多位点异交率都高于单位点异交率,而且位点亲本相关度比较大,说明居群内存在一定程度的近交。同时,各居群单位点相关度与多位点相关度差值较大,表明居群内存在亚结构。还讨论了进一步改善普通野生稻原位和异位保护的措施。     

栽培稻和普通野生稻基因组的随机扩增多态性DNA（RAPD）初步分析

用35个随机引物对5个籼稻品种、5个粳稻品种和27份中国普通野生稻进行了RAPD分析。60%以上的引物能在籼稻和粳稻基因组间显示差异;中国普通野生稻与栽培稻的差异主要表现在与籼稻的不同,绝大部分供试野生稻的RAPD带型与粳稻的相同。这说明多数中国普通野生稻偏粳,但也存在偏籼的普通野生稻。     

栽培稻和普通野生稻基因组的随机扩增多态性DNA（RAPD）初步分析

 用35个随机引物对5个籼稻品种、5个粳稻品种和27份中国普通野生稻进行了RAPD分析。60%以上的引物能在籼稻和粳稻基因组间显示差异；中国普通野生稻与栽培稻的差异主要表现在与籼稻的不同，绝大部分供试野生稻的RAPD带型与粳稻的相同。这说明多数中国普通野生稻偏粳，但也存在偏籼的普通野生稻。     

根表铁胶膜对镉污染土壤水稻吸镉量的影响(英文)

通过采用镉污染的土壤—河砂—营养液联合培养的方法,研究了在水稻分蘖期施铁对水稻根表铁胶膜中铁及铁胶膜吸附镉的影响。设四个亚铁(Fe~(2+))处理水平分别为:0、30、50、70mg/L,研究施铁浓度与水稻根表铁氧化物胶膜的数量和吸附镉量之间的关系。结果表明,施铁处理的铁胶膜中铁的含量比不施铁(0处理)的高,但在其他三种处理 (30、 50、70mg/L)中,随施铁浓度的升高而降低。另外,施铁浓度与铁胶膜的数量呈正相关,所以,铁胶膜吸附镉与施铁浓度呈正相关。在水稻的另外三个时期:拔节、孕穗、灌浆期,对该问题将作进一步研究。     

ABT生根粉处理对水稻高节位茎段扦插繁殖的影响

以2个常规水稻品系为材料,分别用100 mg/L ABT1、ABT2和ABT6浸泡高节位茎段1 h后,进行水培试验。结果表明:(1)ABT生根粉处理后,根鲜重、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根鲜重均比对照显著增加,说明生根粉处理后促进了根系生长;(2)对照组的根系活力在抽穗后急剧下降,而处理组的根系活力在生长后期下降较慢,说明生根粉处理有提高根系活力的作用;(3)处理组根系中的可溶性蛋白含量显著高于对照组,与种子繁殖株的根系无显著差异,说明生根粉处理能提高根系可溶性蛋白的含量,提高根系某些酶的含量。