盐胁迫下外源功能微生物调控水稻生长特征研究

以高产水稻品种中浙优1号为材料,设置2个盐胁迫处理(S0,正常生长条件;S1,盐逆境,3g NaCl/kg干土)和2个微生物处理(M0,对照;MM,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌共同接种水稻根际环境),研究了盐胁迫下外源功能微生物对水稻生长特征的影响。结果表明,与S0处理相比,S1处理下水稻植株生育期严重滞后,干物质积累量以及产量构成因子显著降低;与S1M0处理相比,S1MM处理可显著提高水稻剑叶光合速率、地上部干物质量以及产量构成因子。可见,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌进入稻田土壤可缓解盐逆境对水稻生长的抑制作用,提升水稻叶片光合能力、耐盐性能,并显著提高水稻分蘖能力和结实率,增加千粒重,进而增加水稻产量。     

硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制

目的 低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生H₂S,然而,H₂S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。方法 在正常磷和低磷条件下测定水稻H₂S含量,揭示H₂S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2 μmol/L H₂S前体物质NaHS预处理水稻1 d,然后在加磷和低磷条件下培养6 d,测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化,从而探究H₂S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。结论 低磷胁迫下,水稻根系和地上部H₂S含量显著增加。NaHS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量,提高根系酸性磷酸酶活性,提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平,同时还改变水稻根系构型,增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数,从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运,最终缓解缺磷胁迫。     

硫化氢促进缺磷条件下水稻根系细胞壁磷的再利用

在缺磷条件下,外源添加10 nmol/L H_2S供体Na HS可以显著提高水稻体内的有效磷含量。进一步研究发现,H_2S主要通过提高水稻根系细胞壁中的果胶含量和果胶甲酯酶的活性来增加水稻细胞壁磷的释放,从而确保水稻在缺磷条件下的存活。添加H_2S的清除剂亚牛磺酸后进一步验证了H_2S对水稻根系细胞壁磷再利用的调控作用。同时,测定3个负责水稻体内磷转运的磷转运子基因的表达,结果显示H_2S主要通过上调磷转运子OsPT6和OsPT8基因的表达来提高水稻体内磷从根部往地上部的转运。     

不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0～40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH₄⁺-N为主;当施氮量分别超过180 kg/hm²(早稻)、200 kg/hm²(晚稻)时,土壤残留无机氮含量不再显著增加;水稻―土壤氮素平衡表明,除氮肥外,其他氮输入占氮素总输入的48.7%～78.4%,氮的输出主要受水稻吸氮量、土壤氮残留量和氮损失量影响,在一定施氮范围内,随着施氮量的增加均显著增加。随着施氮水平的提高,早、晚稻产量呈先增加后降低的趋势,其主要通过增加有效穗数和穗粒数增加水稻产量;氮偏生产力、氮农学利用率与氮素依存率随施氮量增加显著降低,但氮吸收利用率、氮表观残留率和氮肥贡献率呈相反变化趋势。水稻产量和施氮量二次回归模型表明,早稻、晚稻最佳施氮量分别为163.4和209.2 kg/hm²。因此,浙江杭州区域双季稻推荐施氮量分别为早稻163.4 kg/hm<...     

干湿交替灌溉改善稻田根际氧环境进而促进氮素转化和水稻氮素吸收

[目的]阐明不同水氮管理模式下水稻根际内外氧环境变化特征及其对土壤碳氮转化和水稻氮吸收利用的影响,以期从稻田"根际氧环境"调控角度揭示适宜水氮耦合促进水稻生长和提高氮素利用效率的内在机制.[方法]在长期定位试验基础上,采用根箱模拟培养以及Unisense微电极系统和15N同位素示踪相结合的研究方法,以常规粳稻日本晴和常...     

土壤微生物介导植物抗盐性机理的研究进展

土壤盐渍化是农业可持续生产面临的严重威胁之一。利用高效、低成本和适应性强的方法对盐渍区进行修复是一个具有挑战性的目标。土壤微生物在调节植物根际环境、调控生长发育和提高系统生产力等方面具有重要作用。近年来,由微生物驱动的植物胁迫耐受性受到了广泛关注。通过识别和利用能与植物相互作用的土壤微生物来减轻盐胁迫,为盐渍区改良提供了一种新策略,也为与胁迫耐受相关新机制的发现开辟了新途径。了解不同微生物介导的胁迫耐受性的潜在生理机制对有效利用这些微生物促进农业可持续生产至关重要,本文从植物养分吸收、渗透平衡、激素水平、抗氧化功能等方面论述了国内外关于土壤微生物介导植物耐盐性的作用机理,评估了目前关于土壤微生物参与调节植物耐盐性相关研究的有益作用和不足之处,提出了未来研究的发展方向。目前通过提高养分及水分吸收效率维持盐胁迫下植物离子稳态,提高生长素的合成、降低乙烯的释放调控植物激素水平是土壤微生物改良植物耐盐性的目标过程,然而单个外源微生物接种时会与土著微生物组竞争,导致许多微生物菌株不能在土壤或植物根系中定殖或存活,致使微生物在大规模农业生产应用中仅取得了有限的成功。未来微生物介导植物抗盐性的研究应突破单一微生物接种的研究方式,进一步在群落水平上阐明植物-微生物的相互作用介导植物抗盐性的机制,解决农业微生物利用的关键问题。     

水稻耐盐生理及分子调节机制

土壤钠盐积累导致的土壤盐渍化程度越来越严重,已成为制约水稻产量和品质的重要因素之一。钠离子是引起水稻盐胁迫伤害的主要离子,研究钠离子在水稻植株体内的吸收运输机制,及水稻应对盐胁迫的生理分子调节机制,有助于抗盐品种的选育以及盐碱地的综合治理与利用。本文综述了水稻对盐信号的感应及盐分在水稻体内的吸收转运特征;分析了盐分进入水稻机体后对植株形态及生长发育的影响;探讨了水稻为缓解盐分伤害,诱发的渗透调节、养分、抗氧化系统、激素等生理调节机制,以及通过抗逆蛋白差异性表达和耐盐相关基因应激表达,来控制水稻体内离子平衡,保护膜系统及光合系统的分子调节机制。同时,本文对提高水稻耐盐性提出了外源调控措施,并对该领域的研究进行了展望。     

褪黑素和茉莉酸甲酯基质育秧对水稻耐低温胁迫的调控作用

早稻育秧过程中易遭受低温冷害,引起水稻减产。因此,有必要研制耐低温的水稻育秧基质来保障早稻生产。本研究以我们实验室自己研制的发酵基质作为研究对象,外源添加褪黑素和茉莉酸甲酯后,分别在水稻萌发阶段和水稻生长7 d后进行为期3 d的低温处理,然后测定水稻的萌发状况、理化性质和基因表达,从而明确2种不同激素对早稻秧苗耐低温胁迫的调控机制。结果表明,褪黑素和茉莉酸甲酯均显著提高水稻在低温条件下的发芽率和发芽势;两者均能提高水稻在低温条件下的生长,包括提高株高、根长、根条数、干物重、叶龄和养分含量。在低温条件下,褪黑素和茉莉酸甲酯均能通过调节水稻体内抗氧化系统酶的活性和降低水稻体内过氧化氢与丙二醛含量来缓解低温胁迫导致的脂质过氧化损伤。褪黑素和茉莉酸甲酯均能提高低温条件下水稻体内的脯氨酸含量和叶绿素含量,降低脱落酸的含量,而茉莉酸甲酯则单独提高了水稻体内GA₃的含量。褪黑素和茉莉酸甲酯对水稻耐冷基因存在不同的调控作用,在低温条件下,两者均显著上调OsCDPK7和OsLti6b,显著下调OsWRKY45基因的表达,褪黑素单独上调OsFer1基因的表达,茉莉酸甲酯单独上调OsT...     

水杨酸通过一氧化氮途径调控水稻缓解低磷胁迫

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和一氧化氮含量等指标解析水杨酸缓解水稻缺磷胁迫的生理和分子机制。【结果】1）水杨酸对水稻磷吸收的调控存在剂量效应,1 μmol/L水杨酸显著提高低磷条件下水稻体内总磷含量,5 μmol/L水杨酸则降低水稻体内总磷含量。2）低磷条件下,1 μmol/L水杨酸使酸性磷酸酶活性提高了11.35%,根系总长增加了20.90%,根系表面积增加11.86%,根系体积增加了15.38%,总根数增加了23.55%,木质部汁液中的磷含量提高了22.67%。同时,1 μmol/L水杨酸提高了水稻根系磷转运子基因的表达,从而提高水稻对外界磷的吸收和体内磷的转运。3）水杨酸通过提高硝酸还原酶的活性增加水稻根系的一氧化氮含量,从而通过调控磷转运子基因的表达提高低磷条件下水稻对外界磷的吸收。【结论】水杨酸与信号分子一氧化氮互作缓解低磷胁迫。     

干湿交替灌溉下施氮模式对水稻光合产物和氮转运的影响

[目的]采用大田小区试验,研究不同灌溉模式下氮肥施用模式对水稻产量、光合生理特性、非结构性碳水化合物和氮素利用效率的影响,以期为当地稻田灌溉和施氮模式优化管理提供理论依据.[方法]以中浙优1号为供试材料,设常规淹灌和干湿交替2种灌溉模式,以及不施氮(N0)、常规施氮(PUN100)、减氮20％(PUN80)、缓控释复合...