氮肥对水稻胚乳淀粉品质、相关酶活性及基因表达量的影响

【目的】旨在为阐明灌浆成熟期氮素营养对水稻淀粉品质影响机理以及建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。【方法】选用4个籽粒直链淀粉含量差异显著的粳稻品种,通过盆栽试验研究氮素营养对稻米淀粉组分和蛋白质含量及稻米蛋白质水解对淀粉黏滞特性的影响,并分析氮素营养对灌浆过程中籽粒蔗糖合酶(SuSy)、蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖酸性转化酶(AI)活性及OsGBSSⅠ、OsISAⅠ、OsSBEⅠ、OsSBEⅡ基因转录表达量的影响。【结果】结果表明,籽粒支链淀粉含量对氮素营养很敏感,灌浆成熟期氮素营养能改变籽粒淀粉组分含量;施氮条件下,高直链淀粉含量品种蒸煮食味品质下降更加明显,去除稻米蛋白质可明显提高稻米黏滞特性,蛋白质对淀粉黏滞特性的影响很大;增加灌浆成熟期氮素营养能显著或极显著提高籽粒SuSy和AI活性,显著抑制籽粒SPS活性;灌浆成熟期氮素营养能改变灌浆不同时期籽粒OsGBSSⅠ、OsISAⅠ和OsSBEⅡ基因转录表达量,以致灌浆过程中这些基因的转录表达量变化动态发生改变,但OsSBEⅠ基因转录表达量不因氮素营养而发生改变;受氮素营养的影响,灌浆起始期籽粒OsGBSSⅠ基因表达量明显上调,而灌浆中后期明显下调;氮素营养明显抑制灌浆成熟期籽粒OsISAⅠ基因和灌浆中后期的OsSBEⅠ基因转录表达,显著提高灌浆前期和中期的籽粒OsSBEⅠ基因转录表达量;氮素营养能抑制灌浆起始期籽粒OsSBEⅡ基因的转录表达,而提高灌浆中后期的基因转录表达。【结论】灌浆成熟期氮素营养除了通过蛋白质含量对淀粉品质产生影响外,还通过调控淀粉合成相关的酶活性和基因表达量等生理环节对淀粉含量和精细结构起作用,最终改变稻米黏滞特性和食味品质。     

水稻超亲变异系和品种间OsRSR1基因序列比较及其性状变异机制分析

为了比较分析OsRSR1表达特点及序列和功能变异与性状遗传变异关系,选用籽粒直链淀粉含量很高的籼稻品种和极低的糯稻品种及遗传背景相似,但籽粒直链淀粉含量存在显著差异的粳稻亲本和杂交子代超亲变异系等为供试材料,进行转录因子基因OsRSR1的克隆、表达量测定及生物信息学分析。结果表明,灌浆初始阶段和后期阶段OsRSR1表达量大,灌浆中期表达量小,呈V字形变化,籽粒OsRSR1表达量高的品种其籽粒直链淀粉含量低,反之表达量低的品种籽粒直链淀粉含量高,二者间呈负相关关系,而且品种间有性杂交子代OsRSR1表达量会出现超亲变异;籽粒直链淀粉含量不同的水稻品种间OsRSR1全长DNA碱基序列及mRNA碱基序列和氨基酸序列并不完全一致,存在着多态性,与亲本相比有性杂交后代DNA碱基序列无论是在外显子区还是内含子区都可发生变化,而且DNA转录mRNA过程中也发生个别碱基的变化,形成与DNA碱基序列不配的mRNA碱基序列,最终形成同义或非同义的三联体密码,是性状产生遗传变异和基因多态性的重要途径; OsRSR1由8个外显子和7个内含子组成,基因序列的碱基变化均未改变基因的完整结构,籽粒直链淀粉含量差异显著的6个供试材料间的个别氨基酸差异并未导致OsRSR1蛋白的基本元件和功能变化,该蛋白结构域保守性很强。为深入研究基因转录水平的分子调控和遗传变异机制提供理论依据。     

蘖穗氮肥追施比例对水稻灌浆成熟期 Rubisco 和 GS 同工型基因表达量的影响

【目的】 氮素营养影响着水稻灌浆过程中核酮糖-1, 5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Rubisco) 和谷氨酰胺合成酶 (GS) 基因转录表达量,研究其变化动态及其与不同形态氮含量的关系,旨在为阐明氮素营养对光合效率和籽粒蛋白质积累的影响分子调控机理提供理论依据。 【方法】 选用寒地粳稻穗数型高产品种和穗重型超级稻品种进行盆栽试验。施肥比例为 N∶P₂O₅∶K₂O = 1∶0.5∶1,氮肥 50% 作为基肥,其余作分蘖肥和穗肥追施,分蘖肥和穗肥比例为 10%∶40%、20%∶30%、30%∶20%、40%∶10%。分析了水稻灌浆过程中 Rubisco 和 GS 基因转录表达量及不同形态氮的积累动态。 【结果】 增加穗肥氮素施用量可显著提高水稻灌浆过程中叶片和籽粒的全氮、铵态氮、硝态氮含量;增加穗肥比例不同程度的上调了 Rubisco 大亚基和小亚基基因的 mRNA 表达量,其中OsRBCSL、OsRBCS2 和OsRBCS4 表达上调显著,OsRBCS3 和OsRBCS5 表达上调较小;穗肥比例增加延长了 Rubisco 各亚基基因高表达持续时间,增加了水稻灌浆中期和后期叶片中OsGS1;1 和OsGS2 基因的转录表达量以及籽粒OsGS1;1 基因的转录表达量和整个灌浆过程中OsGS1;3 基因的转录表达量。Rubisco 五个亚基基因的转录表达量与叶片 NO₃–-N 和全氮含量间以及叶片和籽粒中 GS 基因的转录表达量与 NH₄+-N 和全氮含量间均呈显著或极显著的正相关。 【结论】 在灌浆过程中OsRBCL 基因和 GS 基因的转录表达量变化动态不因品种或氮素营养不同而发生质的变化,不同基因对氮素营养的响应程度并不相同,增加叶片 NO₃–-N 和全氮含量,可以显著提高 Rubisco 基因的转录表达量,增加灌浆成熟期叶片和籽粒的 NH₄+-N 和全氮含量,可以显著提高叶片和籽粒的 GS 基因转录表达量。      

立丰灵增强粳稻抗倒性的机理

以超级粳稻松粳9号和优质粳稻五优稻1号为试材,分析了立丰灵对粳稻的形态指标、力学指标及化学成分含量的影响。结果表明,立丰灵能显著的降低粳稻株高和节间长度,增加茎粗,增加茎鞘中钾、硅、可溶性糖等化学成分含量,进而提高各个节间的抗折力,降低倒伏指数;相关分析也表明,倒伏指数与株高和节间长度呈显著负相关,而与茎粗、鞘中的硅、可溶性糖总量呈极显著正相关。因此,在拔节前10 d叶面喷施立丰灵能够改善粳稻的株型,提高其抗倒伏能力。     

两种育苗技术对秧苗素质及产量和品质的影响

以龙粳18为试验材料,在齐齐哈尔市依安县新合村进行水稻新基质(稻壳)盘育苗与常规土壤育苗(对照)的对比试验。结果表明:新基质盘育苗的秧苗素质整体上要略好于对照,尤其是发根力方面(新生根数),这更加有利于秧苗移栽后迅速缓苗;产量略高于对照;品质性状方面也略好于对照。从整体而言,新基质育苗可以替代土壤育苗,为水稻栽培提供一项新的育苗技术。     

粳稻直链淀粉含量选择对杂种后代品质和产量性状及遗传多样性的影响

本研究选用4个稻米直链淀粉含量有显著差异的粳稻品种配制2个杂交组合,研究其粳稻籽粒直链淀粉含量选择对杂种后代品质和产量性状及遗传多样性的影响。结果表明,连续定向选择籽粒直链淀粉含量对杂种后代蒸煮食味品质和产量性状产生不同程度的影响,在蒸煮食味品质性状中下降粘度值、粘滞峰消减值、食味值,在产量性状中单株粒重、单株穗数、每穗粒数所受的影响较大,直链淀粉含量降低到13%以下时,稻米蛋白质含量和食味值及淀粉谱特性均发生明显的变化,而且直链淀粉含量过低将导致每穗粒数和单株粒重的显著下降;直链淀粉含量高的后代株系遗传背景基本来自于高直链淀粉含量亲本,反之直链淀粉含量低的后代株系遗传背景基本来自于低直链淀粉含量亲本,直链淀粉含量的连续定向选择使后代的遗传背景趋于双亲之一。     

粳稻杂种后代胚乳可溶性淀粉合成酶及同工型基因表达特性分析

以籽粒直链淀粉含量为选择指标,从东农423×藤系180F2代起连续定向选择培育成的籽粒直链淀粉含量有显著差异的F10后代东农1006(直链淀粉含量为18.82%)、东农1012(直链淀粉含量为7.70%),同样,从系选1号×通769后代中选出东农1001(直链淀粉含量为17.51%)、东农1024(直链淀粉含量为7.40%)比较分析了灌浆过程中籽粒直链淀粉含量和可溶性淀粉合成酶活性及同工型基因表达量等变化特征。结果表明,灌浆不同时期籽粒直链淀粉含量低的后代及亲本直链淀粉量始终低于直链淀粉含量高的后代及亲本;成熟期籽粒直链淀粉含量低的亲本和后代籽粒支链淀粉含量均显著高于籽粒直链淀粉含量高的亲本和后代,抽穗后10d、17d、24d的籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量间均呈负相关,但相关未达显著水平;抽穗后10d、17d、24d的可溶性淀粉合成酶活性与籽粒直链淀粉含量的相关系数分别为0.8115**,-0.7554*,-0.5957,与支链淀粉含量的相关系数分别为-0.0694,0.5453,-0.0207;在灌浆过程中亲本及后代的胚乳OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-1、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-1和OsSSSⅢ-2基因随籽粒灌浆进程其mRNA转录表达量逐渐增加,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化;而OsSSSⅢ-2和OsSSSⅣ-2基因mRNA转录表达量在灌浆各时期都比其他基因大;灌浆不同时期直链淀粉含量高的后代与高亲相比、直链淀粉含量低的后代与低亲相比,既有转录表达量增加的基因,也有降低的基因;可溶性淀粉合成酶活性与OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-2的mRNA转录表达量正相关,相关达显著水平;与OsSSSⅡ-1、OsSSSⅣ-2的mRNA转录表达量正相关,但相关未达显著水平,与OsSSSⅢ-1的mRNA转录表达量呈负相关,但相关未达显著水平。     

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 水稻三超栽培技术针对寒地稻作再高产的障碍因素，利用大钵盘超早超稀定位播、培育均质多蘖壮秧，宽行单本适期移栽，深施肥、控灌水等强化及安全栽培措施 ，延长水稻生育期、扩大营养空间，释放个体生产潜力，开发低节位优势分蘖，从而形成具有高光效、超高产群体的栽培技术体系。     

Summarize in the Study of 3-S Cultivating Technique of Rice in Cold Zone

水稻三超栽培技术针对寒地稻作再高产的障碍因素,利用大钵盘超早超稀定位播、培育均质多蘖壮秧,宽行单本适期移栽,深施肥、控灌水等强化及安全栽培措施 ,延长水稻生育期、扩大营养空间,释放个体生产潜力,开发低节位优势分蘖,从而形成具有高光效、超高产群体的栽培技术体系。     

结实期温度对稻米理化特性及淀粉谱特性的影响

利用玻璃室内的高温和室外的常温，研究了结实期温度对稻米理化特性和淀粉谱特性的.影响结果表明，随着结实期温度的升高，稻米的糊化温度和蛋白质含量提高，胶稠度变化，而直链淀粉含量下降；相关分析表明，结实期日平均气温与胶稠度和蛋白质含量呈正相关，而与碱消值和直链淀粉含量呈负相关，糊化开始温度随结实期温度的升高而提高，但最高粘度、最低粘度及下降粘度值的变化因品种生态类型不同而异，即在高温条件下结实的稻米与在常温条件下结裨稻米相比，其最高粘度，最低粘度以及下降粘度值，早熟品种前者比后者大，而晚熟品种前者比后者小。