水稻在不同土水势下的生理反应

在低土水势下,叶片水势下降,且随着叶位的下降,叶片水势下降早而快。在150～900μmol photons·m~(-2)·s~(-1)的光强范围内,稻株群体净光合与光强呈线性关系,且随着土水势的下降,光强对光合的促进作用逐渐减弱。土水势、光强和气孔导度对光合强度的影响存在互作效应,在低土水势下,除气孔导度外,另有其它限制光合的因素存在。低土水势引起叶片质膜透性增加,同时刺激超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,水分胁迫造成的膜伤害很可能包含自由基伤害过程。低土水势对水稻根系活力的影响随生育时期和品种的不同而异,灌浆中、后期,较低的土水势能延缓根系的衰老。     

C4转基因水稻秧苗叶片气孔与叶鞘维管束结构特征

【目的】探明C4转基因水稻高光效的生物学结构基础。【方法】以已导入玉米C4光合关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)和PEPC + PPDK的转基因水稻为材料，以其受体品种Kitaake (WT) 为对照，运用扫描电镜观察了秧苗叶片气孔与叶鞘维管束结构，运用透射电镜观察叶肉细胞。【结果】与对照品种相比，转C4单基因水稻叶片气孔密度提高、面积增大，PPDK气孔密度和气孔面积都居各转基因品系之首；转C4双聚合基因（PEPC + PPDK）水稻叶片气孔密度提高、面积减小；C4转基因水稻各品系叶片叶肉细胞中叶绿体基粒堆密集，有些基粒类囊体沿长轴方向排列整齐、完整；C4转基因品系的叶鞘均比对照品种粗壮坚韧；除PPDK外，所有转基因品系叶鞘的内外侧维管束及其导管管腔、筛管等执行物质运输功能的组织结构的面积均大于对照品种。【结论】C4转基因水稻叶片气孔多、面积大以及叶鞘维管束结构发达是C4转基因水稻高光效实现的结构前提和基础，与秧苗高的干物质积累相一致。     

水分胁迫对两系杂交稻籽粒充实的影响

以2个两系杂交稻为材料,设充分灌溉、适度水分胁迫和重度水分胁迫3种水分处理,研究大田和盆栽条件下抽穗后9 d至成熟期水分胁迫对水稻籽粒充实的影响。结果表明:植株趋向成熟的过程中,剑叶叶绿素含量和光合速率的下降速度,适度水分胁迫和重度水分胁迫处理比充分灌溉处理更快,表明水分亏缺可加速植株衰老。水分胁迫处理与充分灌溉处理相比,储藏性碳和14C固定的碳从茎秆向籽粒运转分别增加15％～20％和55％～67％;水分胁迫处理灌浆期缩短5～17 d,籽粒灌浆速率增加0.09～0.27 mg·(d·粒)-1。盆栽和大田试验的适度水分胁迫处理籽粒增产8.2％～10％,盆栽试验中重度水分胁迫处理导致籽粒减产。     

水稻品种氮素代谢特性与稻米主要品质性状关系的研究

以不同食味品质类型水稻品种为供试材料，研究了水稻植株内氮素含量、转化利用与品质性状之间的关系。结果表明：稻米食味品质与水稻植株齐穗期和成熟期含氮水平存在一定的相关性，食味较差类型品种地上各器官含氮量高，食味较佳类型品种较低。不同食味品种氮素吸收、转化、积累能力不同，氮素转运量、转运氮贡献率、氮收获指数对稻米食味品质食味影响较大，食味品质较差品种在成熟后各器官氮残留量高。相关分析和典范相关分析表明，开花前氮同化量、总同化量、氮素转运量、转运氮贡献率、氮收获指数与稻米主要品质性状存在相关关系，其中稻米蛋白质含量和直链淀粉含量受植株氮代谢影响最大，高蛋白质含量品种有较强的氮素吸收转化能力。以上研究表明，可以通过氮肥的运筹，调节植株的氮素吸收利用来提高稻米品质。     

中籼水稻品种改良过程中米质和根系特征对灌溉方式的响应

【目的】研究不同灌溉方式下中籼水稻品种的稻米品质与根系特征。【方法】以江苏省近80年来各阶段具有代表性的中籼水稻品种为试验材料,全生育期设置干湿交替灌溉(AWD)和常规灌溉(CI)处理。在矮秆、半矮秆常规稻和半矮秆杂交稻中各选择2个水分利用效率(WUE)存在明显差异的品种进行稻米品质和根系特征分析。【结果】无论是在AWD还是CI下,各类型品种的产量和WUE均随品种改良逐渐提高。与CI相比,AWD显著增加了产量和水分利用效率。在AWD下,各类型品种(矮秆品种、半矮秆品种、半矮秆杂交稻)的产量分别为6.96 t/hm²、8.71 t/hm²和10.14 t/hm²,WUE分别为1.30 kg/m³、1.62 kg/m³和1.91 kg/m³。各类型品种的精米率、整精米率、蛋白质含量、淀粉溶解度与膨胀度、根干质量、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积、根系伤流液中玉米素和玉米素核苷以及脱落酸含量随品种改良显著提高。与CI相比,AWD改善了稻米的加工和外观品质及根系形态生理特征,提高了稻米淀粉的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值,降低了淀粉的消减值和相对结晶度。相关分析表明,产量、WUE及稻米品质均与根系生长密切相关。【结论】现代半矮秆品种尤其杂交稻在全生育期干湿交替灌溉条件下可获得较高的产量和水分利用效率以及较优的稻米品质,这与根系形态和生理特征的改善密切相关。     

3种禾谷类作物弱势粒灌浆机理与调控途径

水稻、小麦和玉米等禾谷类作物的粒重因其在穗上着生位置的不同而有较大差异。开花或发育早的强势粒灌浆好、粒重高;开花或发育迟的弱势粒灌浆差、粒重低。弱势粒充实差和粒重低不仅限制作物产量潜力的发挥,而且会严重影响籽粒品质。文章比较分析了水稻、小麦和玉米这三大禾谷类作物强、弱势粒灌浆差异机理以及促进弱势粒充实的调控途径,旨在进一步揭示禾谷类作物弱势粒灌浆机理,为挖掘禾谷类作物的高产潜力提供理论依据。     

不同施氮量下籼/粳杂交稻甬优2640产量和氮素吸收利用的特点

旨在探明在不同施氮量下籼/粳杂交稻产量、氮素吸收利用及损失的特点。2018—2019年籼/粳杂交稻品种甬优2640和常规粳稻品种连粳7号(对照品种1)和常规籼稻品种扬稻6号(对照品种2)种植于大田,设置6种施氮量(0、100、200、300、400和500 kg hm^-2)处理和¹⁵N示踪微区试验。3个供试品种的产量均随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势,甬优2640在施氮量为400 kg hm^-2时产量最高,连粳7号和扬稻6号均在施氮量为300 kg hm^-2时产量最高。在相同施氮量下,甬优2640的产量高于对照品种。¹⁵N示踪试验表明,适量增加施氮量(甬优2640≤400 kg hm^-2、连粳7号和扬稻6号≤300 kg hm^-2),可以增加成熟期植株和穗中肥料氮积累量、土壤中的残留量、肥料氮对植株地上部氮积累量的贡献率、肥料氮的损失量和损失率,降低土壤氮对植株地上部氮积累量的贡献率、肥料氮的植株吸收利用率和在土壤的残留率。在相同...     

不同氮肥水平下结实期灌溉方式对水稻弱势粒灌浆及产量的影响

【目的】旨在阐明氮肥和灌溉方式对水稻产量、籽粒灌浆及生理特性的影响。【方法】以大穗型品种甬优2640和中穗型品种淮稻5号为供试材料进行盆钵试验,大田育秧移栽后设置3种氮肥水平,即0 N(不施氮)、MN(2 g N/盆)、HN(4 g N/盆);抽穗至成熟期设置3种灌溉方式,即CI(保持水层灌溉)、WMD(轻干湿交替灌溉,土壤水势-15 k Pa时复水)、WSD(重干湿交替灌溉,土壤水势-30 k Pa时复水)。【结果】在CI下,两个品种产量均以MN水平最高;WMD处理下,两个品种产量均以HN水平最高,但与MN下差异不显著,WSD处理下两个品种产量均以HN最高;而在籽粒灌浆上,两个品种强势粒的灌浆速率和最终粒重在各个水氮处理间无显著差异,弱势粒的灌浆速率和最终粒重在良好水势条件CI和轻度水分胁迫WMD下,分别在0 N和MN水平下表现较优;但在重度水分胁迫WSD下,0N水平表现最低,HN最高,但与MN差异不显著。以上都表明产量与弱势粒的灌浆在水氮间存在着明显的交互作用。在品种间,大穗型籼粳杂交稻甬优2640弱势粒灌浆速率及粒重都低于中穗型常规粳稻淮稻5号,其产量优势主要源自较高的每穗粒数。最后,WMD+MN处理下有较高的氮肥利用率,较少的施氮量获得较高的产量,达到节水节氮增产的效果,其次也增加了根系生理活性和叶片光合性能,非结构性碳水化合物(NSC)转运率,促进了地上部的生长发育,同时也加强了物质运转,促进了灌浆中后期弱势粒籽粒的充实,最终达到产量增加的目的,成为本研究最佳水氮运筹方式。     

干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因, 大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种, 自移栽后10 d起, 设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉模式, 观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化, 并利用¹³C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明, 与CI相比, WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率, 进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性, 促进同化物质再运转与分配, 提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性, WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。     

水稻穗上不同粒位籽粒胚乳结构及其结实期灌溉方式对它的调控作用

为探明水稻穗上不同粒位胚乳结构形成特征及结实期灌溉方式对它的调控作用, 本研究以籼稻扬稻6号和粳稻武运粳24为材料, 运用扫描电镜观察了穗上不同部位籽粒胚乳结构的形成动态。自抽穗至成熟设置保持浅水层(CK)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉方式, 观察了干湿交替灌溉方式对水稻产量和籽粒胚乳结构的影响。结果表明, 灌浆过程中稻米胚乳结构的形态建成顺序是, 上部穗籽粒早于中部穗籽粒更早于下部穗籽粒, 一次枝梗籽粒早于二次枝梗籽粒, 穗上早开花的籽粒早于迟开花的籽粒。与CK相比, 结实期WMD可以明显提高水稻产量; 其穗下部籽粒胚乳的淀粉体排列更紧密, 籽粒背部淀粉粒嵌挤甚至粘连。在WSD下, 稻米胚乳淀粉体排列疏松, 体积减小, 粒径差异增大, 相互间隙增大。灌溉方式对胚乳结构的影响, 因粒位而异, 以下部穗二次枝梗籽粒的腹部最为显著。表明水稻穗上不同部位籽粒胚乳结构形成与花后天数有密切关系; 结实期WMD可以改进穗下部籽粒胚乳结构, WSD则会使胚乳结构变差。灌浆期土壤水势-20 kPa 可作为改善稻米胚乳淀粉结构的节水灌溉低限指标。