水稻根系特征与氮吸收利用效率关系的研究进展

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。     

实时实地氮肥管理对水稻产量和稻米品质的影响

【目的】探讨实时实地氮肥管理对水稻产量和品质的影响。【方法】试验于2004和2005年在大田条件下，以两优培九、汕优63为材料研究了不同叶绿素仪（SPAD）预设阈值指导下的实时实地氮肥管理方式的产量与产量形成以及相应的稻米品质特性。【结果】在实时氮肥管理（RTNM）模式下，两优培九和汕优63各施氮处理比不施氮处理增产幅度分别达21.12%～57.65%和15.00%～31.18%。在实地氮肥管理（SSNM）模式下，两优培九和汕优63 SSNM处理比不施氮小区增产幅度分别达45.44%～50.71%和28.53%～32.40%。两优培九SPAD阈值分别由34～45的RTNM模式下，当SPAD阈值介于38～41之间时（氮肥用量120～165 kgN•ha-1）可以改善稻米的外观品质和加工品质；汕优63则以SPAD阈值36～39（氮肥用量：120～165 kgN•ha-1）范围内有利于改善米质。SSNM模式下以SPAD施肥阈值为37-39（氮肥用量130 kgN•ha-1）进行氮肥运筹能显著改善两优培九的加工品质、外观品质和营养品质；SSNM模式下汕优63以SPAD阈值为35～37时稻米品质相对较好，同时产量也比较高。【结论】实时实地氮肥管理能较好地协调水稻产量和品质的关系，关键措施是依据品种特性确定适宜的预设SPAD阈值。在本试验条件下，实时实地氮肥管理模式两优培九以SPAD 38～39、汕优63以SPAD 35～37左右时能获得较高的产量和部分地改善米质，可以作为生产上应用实时实地氮肥管理时的推荐阈值。     

利用高密度 Bin 图谱定位水稻叶绿素含量 QTL

【目的】探索水稻叶绿素含量及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效、高光效的水稻品种培育提供新的标记区段。【方法】以珍汕 97× 明恢 63 重组自交系 RIL（F11）113 个家系为 QTL 分析的试验材料,在大田栽培条件下,以施氮量为主区、家系为裂区,设计低氮处理（不施氮肥）和正常氮处理（纯氮130、135 kg/hm2）,分别于水稻移栽后 30 d 测定 1.5 叶的 SPAD 值,于抽穗期测定剑叶的 SPAD 值。利用包含1 619 个 Bin 标记的高密度遗传图谱,使用 IciMapping V3.4 软件和完备区间作图法,定位控制水稻叶片叶绿素含量的 QTL。【结果】在两年、两个氮处理和两个发育时期共检测到 15 个调控叶片叶绿素含量的 QTL,分别分布在第 1、2、3、6、7、10、11 号染色体上。单一 QTL 贡献率为 1.21%~40.74%。通过物理位置比较,发现其中 6个 QTL 已经被克隆或与前人定位到的叶绿素含量相关位点在同一区间。其中,在第 6 染色体的 8.45~9.12 Mb 处定位到 1 个调控抽穗期剑叶叶绿素的位点,命名为 qHDCHL6-1,该位点在两年和两个氮处理下均被检测到,贡献率为 1.55%~28.01%。结合功能注释,共筛选到 4 个与叶绿素代谢密切相关的基因,分别为 LOC_Os06g15370（OsNPF3.1）、LOC_Os06g15420（OsAS2）、LOC_Os06g15620（GAST）和 LOC_Os06g15590,其中前 3 个基因已被鉴定克隆。【结论】共检测到 15 个控制水稻移栽后 30 d 和抽穗期叶片叶绿素含量的 QTL,鉴定了 1 个稳定表达的 QTL 位点 qHDCHL6-1,在该区间筛选到 4 个候选基因。     

光、氮对水稻根系特征和碳代谢的影响

以杂交水稻的两个品种为试验材料,研究两种光强和4个氮水平对水稻苗期根系特征及碳代谢的影响.结果表明,强光条件下随氮水平的增加,两个品种光照务件下的总根长、根数、根表面积、根体积、根干重、冠部干重和总干重均呈先升后降趋势,遮光务件下,两优培九(V1)与光照下变化趋势一致,汕优63(V2)逐渐降低;两个品种在两种光照条件下...     

不同库容量类型基因型水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累转运特征

在大田条件下,以源于珍汕97×明恢63的重组自交系群体(127个家系)为材料,测定水稻茎鞘非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrat,NSC)含量和积累量(移栽后30d、抽穗期和成熟期)、叶面积、穗颈节间直径和维管束数量、产量等,采用聚类分析法将家系按库容量大小聚类,研究不同库容量类型水稻茎鞘NSC积累与转运特征。结果显示:家系间库容量存在较大的变异,变幅为289.4~945.4g/m2;按库容量从小到大依次可聚类为A、B、C、D、E和F共6种类型,平均库容量分别为388.0、575.3、667.3、728.4、793.4、887.2g/m2;抽穗期NSC含量和积累量均显著大于移栽后30d和成熟期。总体上,小库容量类型(类型A和B)移栽后30d NSC含量和积累量显著高于大库容量类型,相反在成熟期低于大库容量类型;在抽穗期,NSC含量在不同类型间变化不大,而大库容量类型茎鞘NSC积累量大于小库容量类型。大库容量家系穗颈节维管束多,但源库比(单位库容量的叶面积)较小;移栽后30d到抽穗期,不同库容量类型基因型间NSC含量的变化无差异,然而积累量的变化随着库容量的增加而显著增加;随着库容量的增加,NSC表观转运量显著增加,而茎鞘NSC对产量的表观贡献率呈先降低后增加的变化特点。大库容量类型茎鞘NSC对产量的表观贡献较高,这与其抽穗前茎鞘NSC积累量高、灌浆结实期NSC表观转运量大、茎维管束多、源库比小紧密相关。由于大库容量类型源库比率较小,采取增源(尤其是茎鞘中NSC的积累)的栽培措施利于大库容量基因型获得高产。     

高等农业院校植物生理学实验教学改革的实践与思考

围绕"一个重视、二个加强、三个结合"的教育理念,对华中农业大学农科类植物生理学实验的教学内容、实验教学方法和实验考评体系进行了改革,开展了"大学生科技创新小组"活动,得到了较好的教学效果和社会效益,可以为进一步改革农科类专业创新型高素质人才的培养方式提供借鉴。     

分蘖期节水处理对水稻生物学特性的影响

 选用4个水稻品种（系）为材料，在分蘖盛期进行不同程度的节水处理，对其生物学特性的动态变化进行了初步研究。结果表明，水稻分蘖期具有很强的自我调节能力，节水处理期间及处理结束后，植株有机物的运转及根系分布均可发生改变，以减轻干旱伤害；分蘖盛期节水处理导致水稻耗水量的下降由处理期间及处理结束后植株耗水量的减少两部分所组成，节水潜力大，但在品种及处理间存在显著差异；分蘖期适度节水胁迫处理可以显著提高处理期及处理结束到完熟期的水分利用效率；节水处理对水稻产量与稻米品质的影响在品种与处理间存在差异，一定程度节水处理可提高某些品种的产量与稻米品质，但也可使一些品种的产量下降，故节水抗旱栽培应选择适当品种。     

水稻植株对稻田甲烷排放的影响及其生物学机理研究进展

稻田是主要的农业甲烷排放源之一,对全球温室气体排放有着重要影响。稻田甲烷排放包括土壤产甲烷菌的产甲烷过程、好氧甲烷氧化菌的氧化甲烷过程及甲烷通过水稻植株体、土壤溶液中冒气泡及分子扩散三种运输途径的排放过程,水稻植株地上部和根系影响着稻田甲烷排放。本文简要介绍了稻田甲烷的产生、氧化和运输排放过程,综述了水稻根系特征（形态、通气组织、分泌物、根系泌氧）、地上部特征（株高、分蘖数、生物量和同化物分配）、水肥管理措施对稻田甲烷排放的影响及内在机理。本文也讨论了今后稻田甲烷排放的主要研究方向,并认为高产与减排的协同应是一个重要切入点。     

水稻实地氮肥管理技术

水稻实地氮肥管理技术是华中农业大学组织有关专家，引进国际水稻研究所创建的水稻实时实地养分管理技术体系，结合中国水稻生产改进和完善后所形成的一套水稻养分优化施肥管理技术。     

氮肥对水稻节间和叶鞘非结构性碳水化合物积累转运特征的影响

以两优培九和扬稻6号为材料进行盆栽试验,研究低氮(N1)和高氮(N2)处理下水稻主茎上部3个节间和叶鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累转运特征及对氮肥用量的响应。结果表明:1)与N2处理相比,N1处理总体上显著促进灌浆早期两优培九倒2、倒3节间和叶鞘NSC的转运,对扬稻6号的影响差异不明显;N1处理显著增加了扬稻6号上部3个节间及叶鞘和两优培九倒3节间及叶鞘NSC表观转运量,也增加了两品种上部3个节间及叶鞘的NSC(总)表观贡献率。2)两个氮肥处理下,供试品种的叶鞘(两优培九倒3叶鞘除外)NSC转运量和表观贡献率大于节间。3)两优培九倒2、倒3节间及叶鞘NSC表观转运量和贡献率、上部3节间及叶鞘的NSC总转运量与总表观贡献率在两个氮肥处理下均高于扬稻6号。4)N1处理下,两优培九和扬稻6号倒2、倒3节间及叶鞘的转运量分别占总转运量的92%和75%,贡献率分别占91%和76%;而N2处理下两优培九倒2、倒3节间及叶鞘的转运量占90%,扬稻6号倒2、倒3节间则无输出。本研究表明水稻上部3个节间和叶鞘的NSC(总)转运量品种间存在差异,并受施氮量和节/叶位的影响。在水稻高产和减氮栽培中,通过选用适宜品种和优化氮肥管理,增加花前茎鞘NSC积累和花后NSC再分配,对提高水稻产量潜力和氮效率,特别是对花后逆境和减氮条件下产量稳定具有重要意义。