粳稻碾米品质的基因型差异及其与稻米理化特性的关系

以177份武育粳3号突变体为材料,通过田间试验,研究了不同突变体材料的糙米率、精米率和整精米率等碾米品质指标的基因型差异,并分析了其碾米品质指标与粒形、垩白、直链淀粉含量、蛋白质含量等生化组分之间的关系。研究结果表明,突变体材料之间在碾米品质上呈现显著的基因型差异。糙米率分布区间为69.5%～86.2%,平均值为81.7%;精米率分布区间为52.0%～76.3%,平均值为71.4%;整精米率分布区间为29.4%～73.9%,平均值为68.3%。筛选到的整精米率较低和较高的20份突变体可为碾米品质形成机制研究提供新材料。相关分析结果表明,整精米率与垩白粒率呈极显著负相关(r=-0.291**),与粒长和粒重呈显著和极显著(r=0.209*,r=0.400**)正相关。整精米率与总蛋白、谷蛋白含量呈极显著负相关(r=-0.429**,r=-0.421**)。本研究结果初步表明了垩白粒率、粒形和蛋白质含量等理化指标与整精米率之间的关系,为揭示碾米品质形成的理化基础提供了参考。     

水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4参与蔗糖转运的功能研究

目的植物蔗糖的跨膜运输主要借助蔗糖转运蛋白（sucrose transporter,SUT）进行。在已鉴定出的5个水稻SUT编码基因中,OsSUT4的作用尚不清楚。方法采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建ossut4缺失变体,出现株高降低、分蘖数增加及产量下降等表型。结果通过进一步分析,发现ossut4突变体水稻叶片蔗糖、淀粉积累,反馈抑制光合速率;因源端光合同化物装载受阻,导致库端籽粒蔗糖供应不足,灌浆延迟。对OsSUT4进行亚细胞和组织化学定位,发现OsSUT4在细胞质膜上,且在萌发种子的胚、胚芽鞘的维管束、小穗颖壳、花药、颖果的糊粉层中都有表达,该现象表明OsSUT4具备转运蔗糖的特征。结论综上所述,OsSUT4在水稻蔗糖源端装载以及籽粒库端卸载等生理过程发挥重要作用。     

水稻设计栽培系统的研制与实现

为了进一步促进水稻精确定量栽培新技术的信息化,使其便于推广应用,在总结和提炼水稻定量栽培理论与技术成果的基础上,运用系统学方法和面向对象设计思想,采用数据库技术,集成水稻生育进程、群体指标、栽培管理和叶色诊断等方面的知识模型,建立了具有时空适应性的水稻设计栽培系统。该系统实现了针对不同生态环境和不同种植方式的目标产量结构、生育进程、群体质量指标,以及密度、施肥、灌溉等农艺措施的设计,并具有输入简便、输出模式多样、易用性强等特点。用多年多点的数据对系统进行验证,按系统设计方案实施后的田间水稻产量和生长发育指标与设计值基本吻合。     

江苏省不同年代典型粳稻品种的产量及株型差异

以江苏省近50年来在生产上大面积种植的10个代表性粳稻品种为材料,研究不同年代水稻产量形成、干物质生产、源库关系和株型的差异。结果表明:从20世纪60年代至90年代水稻单产显著提高,之后提高的幅度趋于平缓。在品种演进过程中,结实率、千粒重的遗传改良效果不显著,但每穗粒数显著增加,这是产量提高的关键。从20世纪60年代至80年代水稻的干物质量和收获指数同时增加,20世纪80年代以后收获指数略有下降,但干物质生产能力继续增加。品种演进使株型得到改良,顶3叶的叶长、叶角明显减小,穗部着粒密度、二次枝梗数增加,粒叶比也得到提高。从20世纪70年代至21世纪的品种株高明显增加,基部节间长度逐渐减小,直径逐渐增加。     

超级杂交籼稻抗倒能力比较及其对氮素的响应

【目的】比较不同抗倒性超级杂交籼稻抗倒伏性差异及其原因,并分析氮素影响超级杂交籼稻抗倒性的生理机制,以期为水稻高产抗倒伏品种选育与栽培管理提供依据。【方法】以超级杂交籼稻Y两优2号（抗倒伏品种）和Ⅱ优084（易倒伏品种）为材料进行大田试验,2012年设置0、150和300 kg·hm^-2 3个氮肥水平,2013年设置135、270和405 kg·hm^-2 3个氮水平,比较不同处理倒伏发生率,并从力学、形态学和生理学指标等方面分析倒伏差异的原因。【结果】Y两优2号产量达11.7 t·hm^-2,较Ⅱ优084高9.45%。这主要归因于Y两优2号较高的穗粒数及颖花量,二者分别较Ⅱ优084高28.0%和31.8%。与Ⅱ优084比较,Y两优2号成熟期田间倒伏率明显减少,倒伏指数下降19.0%,差异达显著水平,原因是Y两优2号基部节间显著缩短,茎壁明显增厚,叶鞘单位长度干重显著提高,从而弥补了茎秆粗度方面的劣势;其基部节间单位长度茎干重虽略有降低,但结构性碳水化合物含量较高,导致茎秆弯曲应力和折断弯矩显著增加,抗倒伏性提高。随施氮量增加,超级杂交籼稻基部节间茎秆折断弯矩显著降低,导致倒伏指数显著上升。大幅增加氮肥水平显著降低了抽穗期单茎鞘干重和灌浆后期基部节间单位长度叶鞘干重,从而使得茎秆质量变劣,且叶鞘对茎秆的保护和支持能力降低;此外,基部节间茎、鞘中木质素含量明显降低,茎秆弯曲应力和折断弯矩随之下降,倒伏风险增加。Ⅱ优084在较低的施氮水平下,折断弯矩大幅降低,甚至低于Y两优2号高氮水平,导致倒伏指数明显上升,尽管增加氮素用量未能显著增加其倒伏率,却较大幅度地降低了产量。【结论】缩短基部节间长度,增加茎壁厚度以弥补茎秆粗度不足的劣势,增加叶鞘充实程度,提高对茎秆的保护和支撑作用,是增强超级杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性的主要途径。氮素主要通过降低基部节间叶鞘充实程度及茎秆中结构性碳水化合物含量,特别是木质素的含量,从而降低茎秆强度,增加倒伏风险。     

氮肥对粳稻籽粒腹白和心白发生及生化组成的影响

为探讨不同类型垩白水稻对氮肥的响应差异,以武育粳3号的高腹白突变体(WBRK)和高心白突变体(WCRK)为材料,设置不施氮肥(对照)和两个不同的基肥与穗肥比例处理(N5-5和N10-0)共3个处理,分析施氮对腹白米和心白米的发生及籽粒生化组分的影响。结果表明,施用氮肥显著增加了腹白米率和心白米率,且腹白较心白更易受氮肥影响。施氮对WBRK籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量无显著影响,显著增加了WCRK籽粒淀粉组分的含量,改善了WBRK和WCRK的碾磨品质。与对照相比,N5-5处理显著增加了WBRK籽粒蛋白质及其组分中球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量以及WCRK籽粒蛋白质含量。N10-0处理显著降低了WBRK和WCRK籽粒中的蛋白质和谷蛋白含量。N5-5处理下,WBRK和WCRK籽粒中大多数氨基酸含量有所增加,但组氨酸和精氨酸含量有所降低,WCRK表现得更明显。研究表明,氮素对不同类型垩白水稻品种腹白和心白发生及籽粒贮藏物质积累的影响存在差异,显示出生产中采用不同调优栽培措施的必要性。     

茉莉酸甲酯对武运粳24和宁粳3号灌浆早期高温胁迫生理特性的影响

以武运粳24和宁粳3号两个常规粳稻品种为材料,采用桶栽方式,研究高温条件下外源茉莉酸甲酯(MeJA)在灌浆早期对水稻生理特性及产量的影响。结果显示,喷施外源MeJA可以提高植株体内可溶性糖的积累量,维持膜的渗透平衡;外源MeJA通过增加叶片的气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),降低水稻的叶温及穗温;MeJA通过减轻高温对光合系统的损害,进而提高PSⅡ的最大光量子产量(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光合电子传递速率(ETR)及分配给光化学反应的光能(P_r)比例,并最终提高净光合速率(P_n)。高温条件下,武运粳24中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性降低,而宁粳3号中的SOD、POD酶活性在高温后期则高于常温处理,而喷施MeJA能提高两品种SOD和POD两种酶在高温处理后期的活性,并降低丙二醛(MDA)的后期积累量,维持膜稳定性。综上所述,在高温条件下,MeJA可以有效降低水稻植株温度,有效缓解高温胁迫对植株生理生化过程的伤害,并通过提高千粒重和结实率减轻高温导致的产量损失。     

长江下游典型稻麦轮作农田作物生产的限制养分分析

[目的]通过分析氮、磷、钾不同养分限投对稻麦产量和养分吸收的影响,明确土壤养分的持续供应能力,为长江下游稻麦轮作农田精确施肥策略的制定提供参考.[方法]选择当地主推稻麦品种,以常规施肥模式为对照,设置不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥和氮磷钾肥均不施4种周年养分限投模式,开展多年定位试验,研究稻麦轮作农田作物生产的限制养分....     

精确定量栽培对高海拔寒冷生态区水稻株型及产量的影响

 【目的】研究高寒水稻产量构成和株型特征的关系,明确精确定量栽培对高寒水稻增产的机理。【方法】以当地品种传统粳稻品种大白谷和新品种丽粳10号为试验材料,对抽穗期不同株型特征指标与产量及产量构成的相关分析,研究高海拔地区水稻生长发育特性及其生理生态特点,探讨高寒生态区水稻增产的主攻目标,以精确定量栽培和常规栽培相比较,分析精确定量栽培对高寒生态区水稻株型和产量的影响。【结果】不同产量群体之间株型方面以及有效穗、颖花量等产量构成因子方面都存在着差异,高产群体的显著特征是植株上部三叶叶长较长;上部三叶叶角较小;抽穗期叶片的比叶重大,且与叶片、茎秆及穗部性状关系密切;茎秆各节间配置合理,基部节间短,穗下节间较长;一次枝梗数、二次枝梗数和产量呈显著正相关。【结论】扩库(增加总颖花量)和强源(增加抽穗后LAI,提高比叶重)均可提高高寒生态区水稻产量,水稻精确定量栽培的氮肥运筹、水分管理方面与高产水稻器官建成同步,提高叶面积指数的同时,促进总颖花量的增长,可显著地提高该生态区水稻的产量。     

提高植物生产类专业性实验教学质量的探索与实践

以作物栽培学实验的教学改革为例,探讨了在教学农场的作物种植、教学内容的充实更新、教学方式的时空扩展、教学形式的前后延伸和传统教学与开放教学的有机结合等有效途径来提高专业实验教学质量,达到健全实验教学体系、提升实验教学水平、培养学生良好习惯、增强学生实践能力、锻炼学生科研本领的实验教学目的.