不同氮钾肥施用方法对水稻产量及抗倒伏性的影响

水稻倒伏常发生于籽粒灌浆中后期,是高产、稳产、优质生产的主要限制因素之一。试验选用寒地超级稻品种松粳9号,研究不同氮钾肥施用方法对水稻产量性状及茎秆抗倒特性的影响,为寒地水稻超高产抗倒栽培技术的建立提供理论依据。结果表明,施氮量为90 kg·hm-2时,增加生育前期氮肥施用量有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重,但施氮量为135 kg·hm-2时,减少生育前期氮肥施用量,而提高生育后期氮肥施用量更有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重;在同等施氮量条件下,增加生育前期氮肥施用量可极显著增加第1和第2节间长度,并降低茎秆抗折力,尤其是施氮量高时这种影响更大;增加氮肥施用量时,相应增加钾肥施用量和减少生育前期氮肥施用量将有利于提高茎秆抗倒特性;增加生育后期氮肥施用量明显提高茎秆全氮含量,而增加生育前期氮肥施用量有利于促进水稻植株钾的吸收和积累,提高茎秆钾含量;茎秆氮含量与节间长度呈显著或极显著正相关,与抗折力呈负相关;茎秆钾含量与节间长度呈显著负相关,与抗折力呈极显著正相关。     

粳稻超亲变异系籽粒谷氨酰胺合成酶基因表达特性及序列变异分析

选用籽粒蛋白质含量有显著差异的亲本和杂种后代超亲变异系,比较分析灌浆过程中籽粒蛋白质积累特性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化、GS基因mRNA表达量变化和基因碱基序列。结果表明,杂交后代通过籽粒蛋白质含量的连续定向选可获得超亲变异系,籽粒蛋白质积累量与基因型紧密相关;灌浆过程中籽粒GS活性呈单峰曲线变化,籽粒蛋白质含量与籽粒GS活性密切相关,而且籽粒GS活性也能产生超亲变异;在灌浆过程中籽粒蛋白质含量不同的亲本及超亲变异系籽粒GS1.3和GS2基因的mRNA表达量变化趋势基本一致,即随灌浆进程mRNA表达量逐渐增加,到抽穗后15~20d表达量最高,随后逐渐下降,呈单峰曲线变化;GS1.3和GS2基因mRNA表达量与籽粒蛋白质含量关系密切,GS基因mRNA表达量高的基因型籽粒蛋白质含量也高,而且超亲表达;尽管不同品种GS1.3和GS2基因碱基序列保守性很高,但不同品种水稻GS1.3和GS2基因的碱基序列和蛋白质氨基酸序列并不完全一致,存在着个别碱基不同的基因多态性,品种间有性杂交后代在基因分离和稳定过程中通过碱基的替换仍然能发生碱基的随机性变化及三联体密码和氨基酸的变化。     

水稻籽粒硝态氮和铵态氮积累特性及氮肥调控研究

选用5个粳稻品种,通过田间和盆栽试验,分析水稻籽粒中硝态氮和铵态氮含量的品种间差异和籽粒中分布特点、灌浆过程中积累动态变化及其与施氮量和谷氨酰胺合成酶活性间的关系。结果表明,精米中硝态氮和铵态氮含量品种间有显著差异,铵态氮含量高于硝态氮;硝态氮和铵态氮主要分布在籽粒的米糠层里,在籽粒中呈由外到内逐渐降低的变化趋势;随着施氮量的增加,精米中硝态氮和铵态氮含量都大幅度增加,增幅高达114.1%~203.0%,但增加的幅度因品种不同而异;随灌浆进程的推进,籽粒硝态氮含量逐渐增多直至成熟,但硝态氮的日积累量和铵态氮含量随灌浆进程逐渐上升,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化,抽穗后25 d达到峰值,硝态氮含量高的品种日积累量显著大于含量低的品种,铵态氮含量高的品种灌浆前期积累量少于含量低的品种,而灌浆后期的积累量高于含量低的品种;籽粒谷氨酰胺合成酶活性与硝态氮和铵态氮含量及硝态氮日积累量间均呈显著或极显著正相关。     

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。     

水稻灌浆过程中胚乳异淀粉酶基因家族表达特性及其与淀粉含量间关系分析

选用胚乳直链淀粉和支链淀粉含量不同的5个粳稻品种,分析籽粒灌浆过程中异淀粉酶基因在胚乳中的表达特性和酶活性变化及其与淀粉含量间的关系。结果表明,在灌浆过程中胚乳异淀粉酶活性及ISA1和ISA3基因的mRNA表达量,直链淀粉含量不同的非糯品种都呈先升后降的单峰曲线变化。灌浆中期出现峰值,但糯稻品种呈直线上升的变化趋势,后期的表达量明显高于前期;ISA2基因mRNA表达量自抽穗后10 d起随灌浆进程逐渐下降;在灌浆过程中胚乳ISAs基因的mRNA表达量与异淀粉酶活性正相关;ISA1和ISA3基因mRNA表达量、异淀粉酶活性及支链淀粉含量呈同步变化。在整个灌浆过程中ISA1基因和ISA1和ISA3基因的表达量明显大于ISA2基因,是灌浆过程中主要表达的基因。     

不同蘖穗肥施氮量对水稻根系、抗倒性及产量性状影响

以寒地穗数型中晚熟高产品种松粳6号和穗重型晚熟超级稻品种松粳9号为试验材料,在统一施氮量不同施肥方式条件下,比较分析水稻根系形态和活力、茎秆抗倒性状等动态变化,以期为寒地水稻施肥方法提供理论依据。结果表明,在生育前期,随氮肥量增加,根系体积、长度、干重和伤流液量也随之增加。在生育后期,随穗肥施氮量减少,根系体积、长度、干重和伤流液量均先增后减。因此,后期施用较多肥料不利保持根系形态和活力。随基蘖肥施氮量增加,穗肥施氮量减少,第一节间长度呈增加趋势,第二节间长度先升后降,第一节间和第二节间茎秆直径与抗折力均先升后降,产量上也表现相同趋势。因此,适宜基蘖肥和穗肥比例可显著提高水稻根系活力和茎秆抗折力,提高水稻产量。