水稻低叶绿素含量突变对光合作用及产量的影响

突变体水稻叶绿素含量仅是其野生型水稻的51%,但是其饱和光合值在低氮、中氮、高氮处理下,却比对照野生型水稻分别高3.7%、20.4%与39.1%。为了探究其生理学机制,分别在大田与盆栽试验中,不同氮肥水平研究了突变体材料与野生型材料的叶片Rubisco酶含量、气孔导度、水通道蛋白表达水平、叶绿素荧光、叶片解剖结构和叶绿体超微结构。叶绿体超微结构表明突变体材料虽然叶绿素含量降低,叶绿体的发育并未受到影响;叶绿素荧光试验结果表明,高光强下,低叶绿素含量突变体并未受到光抑制,光反应电子传递未受影响。气孔导度数据、叶片显微结构观察与水通道蛋白基因表达数据表明叶黄突变体具有较高的气孔与叶肉导度;同时低叶绿素含量突变体内较高的Rubisco酶含量也是其在高光照条件下具有较高光合速率的重要原因。产量数据表明,叶黄突变体虽然生育期短,但其产量水平与对照无显著差别,这可能与其高光强条件下有较高的光合速率有关。上述试验结果表明高叶绿素含量并不是叶片高光合速率的必需条件。在今后的高光效育种中,挑选叶绿素含量适宜的品种更有利于叶片内氮素在其他光合器官中的分配,提高光合效率,最终获得高光效品种。在本研究中使用的叶绿素含量降低突变体在高光效育种中有潜在的研究价值。     

中熟粳稻稻米品质在品种更替过程中的变化

以江苏省粳稻品种更替过程中的典型品种为材料,研究了品种更替对粳稻米质的影响。结果表明,随着品种更替,稻米的整精米率提高,直链淀粉含量和蛋白质含量降低,RVA谱中的崩解值变大,消减值变小,说明稻米品质随着品种更替得以改善。     

饼肥与无机氮肥配施对水稻根系形态生理和产量的影响

以扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)为材料,设置4个处理:(T1)不施氮肥;(T2)施用无机氮;(T3)施用饼肥;(T4)饼肥与无机氮肥配施.研究饼肥与无机氮肥配施对水稻根系形态生理和产量形成的影响.结果表明:各处理的产量表现为饼肥与无机氮肥配施(T4)＞施用无机氮(T2)＞施用饼肥(T3)＞不施氮肥(T1),4个处理间差异显著.饼肥与无机氮肥配施(T4)显著增加了穗数、结实率、千粒重和收获指数.饼肥与无机氮肥配施(T4)显著提高了抽穗期有效叶面积和高效叶面积、灌浆期叶片叶绿素含量和光合速率以及各主要生育时期的根干重、根长、根系氧化力、根系伤流量、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积.表明饼肥与无机氮肥配施可以促进根部生长,进而促进地上部生长并提高产量.     

旱种水稻产量与米质的初步研究

以粳稻镇稻 88和杂交籼稻汕优 63为材料 ,研究了旱种对产量与米质形成的影响。结果表明 :用湿润秧进行旱种栽培 ,镇稻 88明显较水种产量低 ,而汕优 63减产幅度不大 ;用旱秧进行旱种 ,无论是镇稻 88还是汕优 63 ,产量与水种的差异均不明显 ;水稻旱种后 ,稻米的胶稠度明显减小 ,糊化温度升高。垩白率因品种而异。其他品质指标如直链淀粉含量、蛋白质含量和精米率等与水种无显著差异     

花后轻干-湿交替灌溉提高水稻籽粒淀粉合成相关基因的表达

【目的】水稻籽粒灌浆是光合同化产物向籽粒运输并合成淀粉的生理过程,决定水稻结实率、粒重高低及品质优劣。籽粒灌浆过程不仅受遗传因素的影响,而且受到温度和水分等环境因子的调节。灌溉是水稻生产上一项重要的技术,对水稻产量的形成有重要调控作用。但有关花后灌溉方式对水稻籽粒淀粉合成相关基因表达的影响,缺乏研究。本研究旨在探讨花后干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆的影响并阐明其分子机理。【方法】2012-2013年以两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（杂交粳稻）为材料种植于土培池,自抽穗（50%穗伸出剑叶叶鞘）至成熟设置3种灌溉方式处理：（1）常规灌溉（conventional irrigation,CI）,保持浅水层,收获前一周断水;（2）轻干-湿交替灌溉（alternate wetting and moderate soil drying,WMD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-20 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-20 kPa,再上浅层水,如此循环;（3）重干-湿交替灌溉（alternate wetting and severe soil drying,WSD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-40 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-40 kPa,再上浅层水,如此循环。观察花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒灌浆速率、粒重和淀粉合成相关酶活性的影响,并应用实时荧光定量PCR技术测定编码这些酶基因的相对表达量。【结果】强势粒的平均灌浆速率、粒重、淀粉合成有关的蔗糖合酶（SuS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）、淀粉合酶（StS）和淀粉分支酶（SBE）等相关酶活性以及蔗糖合酶基因SuS2、SuS4,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPL1、AGPL2、AGPL3、AGPS2,淀粉合酶基因SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa和淀粉分支酶基因SBEI、SBEIIb的相对表达量在3种灌溉方式处理间没有显著差异。与常规灌溉相比,轻干-湿交替灌溉处理显著增加了弱势粒的平均灌浆速率、粒重、4种籽粒淀粉合成相关酶活性和除AGPL1外各基因的相对表达量,重干-湿交替灌溉处理则显著降低弱势粒的平均灌浆速率、粒重、各淀粉合成相关酶活性和基因的相对表达量。两供试品种试验结果趋势一致。相关分析表明,弱势粒的平均灌浆速率、粒重与SuS、AGP、StS、SBE活性以及SuS2、SuS4、AGPL2、AGPL3、AGPS2、SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa、SBEI、SBEIIb基因的相对表达量呈极显著正相关关系。【结论】在轻干-湿交替灌溉处理下,水稻弱势粒淀粉合成相关酶活性及其基因表达的增强促进了弱势粒中淀粉的合成与积累,提高灌浆速率和增加粒重;而在重干-湿交替灌溉处理下,弱势粒中上述淀粉合成相关酶活性和基因表达的下降使其灌浆速率和粒重显著降低。     

水稻抽穗期高温胁迫对不同品种受粉和受精作用的影响

水稻抽穗期高温障碍导致结实性降低已经成为长江中下游水稻的重要自然灾害之一。以现代常规粳稻、三系杂交籼稻和两系法杂交籼稻为试料,研究了抽穗期高温处理对现代水稻品种和组合受精率的影响。现代粳型品种表现出较好的抽穗期高温耐性;杂交稻特别是两系杂交稻抽穗期高温耐性相对较弱,抽穗期39℃的高温胁迫下,受精率几乎接近于零;在杂交稻中,汕优63在较轻高温胁迫下表现较好耐性,但在较强的高温胁迫下高温耐性迅速下降。相同处理下抽穗期高温耐性在品种间有较大差异。2个两系超级杂交稻的单药花粉数均在1750粒以上,数量最多,宁粳1号数量最少,为979.8粒药^-1。总体趋势为杂交稻多于常规稻,籼型品种多于粳型品种,分析表明单药花粉数与高温耐性不相关。高温胁迫导致花药开裂系数显著下降,宁粳1号在较强的高温胁迫条件下还能维持一定程度的纵裂率,开花后柱头上花粉数量相对较多。可见水稻抽穗期高温耐性与花粉生产能力无关,与花药开裂和柱头捕获的花粉量关系较大。     

玉米果穗不同部位籽粒激素含量及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系

以玉米品种登海11为材料, 分别进行大田和温室试验, 观察灌浆期果穗不同部位籽粒玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)、吲哚-3-乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)含量变化及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系。结果显示, 籽粒最大胚乳细胞数目、最大胚乳细胞增殖速率及平均速率、最大灌浆速率、平均灌浆速率和百粒重表现为果穗下部籽粒>中部籽粒>上部籽粒。在胚乳细胞活跃增殖期或活跃灌浆期, 籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量以果穗下部籽粒最高, 中部籽粒其次, 上部籽粒最低。GA₃含量则为果穗上部籽粒>中部籽粒>下部籽粒。两个试验的结果趋势一致。胚乳细胞增殖速率和籽粒灌浆速率与籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量呈极显著正相关, 与籽粒GA₃含量呈显著负相关。说明玉米果穗上部籽粒轻主要是由于这些籽粒的胚乳细胞增殖速率小, 导致其胚乳细胞数少, 这与其灌浆期较低的Z+ZR、IAA和ABA含量及较高的GA₃含量有密切关系。     

江苏不同熟期粳稻品种的齐穗期和安全播期预测

为明确当前江苏各地不同熟期粳稻品种的安全播期,以江苏的4个熟期类型的5个常规粳稻品种为材料,在江苏连云港(34°83′N)、淮安(33°34′N)、扬州(32°25′N)和苏州(31°18′N)等4地,进行自5月10日起每10天1期,共8个播期的播种试验,得出各播期的相应齐穗期。以齐穗期温光预测模型y=a＋b₁x₁＋b₂x₂拟合其实得的播期与齐穗期资料。用该模型拟合4个试验点、5个供试品种计20组数据,得出20个预测式,其拟合度R²在0.9927~0.9998之间,均达极显著水平。用各试点所在地近25年各年粳稻品种安全齐穗期及逐日平均温度,依齐穗期光温模型预测式经多次迭代推得各年的安全播期,进而求得90%保证率的安全播期并作各地生产应用分析。在江苏淮北的北部,麦稻两熟田水稻的可播栽始期为6月15日,中熟中粳的安全播期为6月21日,此类品种可用于该地直播;其他各熟期类型品种安全播期均早于当地可播栽始期,故不能用于直播。在淮北南部稻麦两熟田的可播栽始期为6月12日左右,中熟中粳和迟熟中粳的安全播期分别在7月4日和6月22日,此两类品种可用于该地麦茬直播;早熟晚粳安全播期在6月17日、18日,在大面积生产中因接茬时间过紧应慎用于麦茬直播;中熟晚粳的安全播期为6月8日,不可用于直播。在苏中南部,水稻可播栽始期为6月8至11日,中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳类型两品种的安全播期分别在7月12日、3日、6月25日和28日,可用于该地直播;中熟晚粳的安全播期为6月11日,用于直播接茬时间太紧,不可应用。在苏南,水稻的可播栽始期为6月5日,供试4熟期类型品种的安全播期分别为7月18日、13日、9日至10日和7月3日,仅考虑安全齐穗各熟期类型品种均可用于麦茬直播,但因中粳类型品种直播稻生育期过短、产量不高,不宜应用。     

水稻不同粒位籽粒淀粉与蛋白质累积动态差异

 以中熟籼稻（扬稻6号）和中熟粳稻（扬粳9538）为材料,研究了穗上不同粒位籽粒灌浆过程中粒重、淀粉、可溶性糖和粗蛋白质含量等动态变化,以期通过分析灌浆物质累积动态差异探讨不同粒位间籽粒品质差异形成的生理原因。穗上不同粒位籽粒灌浆物质累积动态存在显著差异,同一穗上早开花籽粒起步灌浆早,初期灌浆速率快;灌浆前、中期籽粒中淀粉和直链淀粉累积速率、累积量与籽粒开花顺序较为一致,即早开花籽粒大于迟开花籽粒,而不同粒位籽粒间的可溶性糖含量变化则与之相反。灌浆在粒位间的差异扬粳9538大于扬稻6号。成熟期籽粒直链淀粉含量则与开花顺序无必然联系。粗蛋白质含量随灌浆进程呈倒“S”型趋势,即灌浆前期下降较快,至最低点后略有回升,前期下降速率迟开花籽粒大于早开花籽粒,但蛋白质含量在整个灌浆阶段则以迟开花籽粒大于早开花籽粒,二次枝梗大于一次枝梗籽粒,穗下部籽粒高于其他部位籽粒。灌浆前、中期同枝梗上较早开花籽粒含水量下降幅度大于迟开花的籽粒,一次枝梗上第1粒尤为明显。以上结果说明,可溶性碳水化合物的供给可能不是弱势粒发育不良的限制因子,弱势粒灌浆充实不良可能与其较低的生理活性有关。     

超级稻花后强、弱势粒淀粉合成相关酶活性和激素含量变化及其与籽粒灌浆的关系

 种植4个超级稻品种\[两优培九和Ⅱ优084（杂交籼稻）、淮稻9号和武粳15（粳稻）\]和2个高产对照品种\[汕优63（杂交籼稻）和扬辐粳8号（粳稻）\],观察其结实期强、弱势粒中蔗糖合酶（SuSase）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合酶（StSase）和淀粉分支酶（SBE）活性及玉米素+玉米素核苷（Z+ZR）、3 吲哚乙酸（IAA）和脱落酸（ABA）含量的变化,并测定了强、弱势粒灌浆速率。结果表明,超级稻品种强势粒的最大灌浆速率、到达最大灌浆速率的时间、平均灌浆速率和糙米重与对照品种差异较小,超级稻品种弱势粒的灌浆速率和糙米重显著低于对照。灌浆期强、弱势粒的SuSase、AGPase 、StSase 和SBE活性变化及Z+ZR、IAA 和ABA 含量变化均呈单峰曲线。弱势粒的SuSase、AGPase、StSase 和SBE的峰值活性和平均活性及其Z+ZR 和IAA的峰值含量和平均含量均低于强势粒。弱势粒的ABA 峰值含量和平均含量显著高于强势粒,超级稻品种高于对照品种。籽粒灌浆速率与SuSase、AGPase和StSase 活性及Z+ZR 和IAA含量均呈显著或极显著正相关,与SBE活性及ABA含量的相关不显著。说明超级稻品种弱势粒中较低的SuSase、AGPase和StSase活性及较低的Z+ZR和IAA含量是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要原因。