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。     

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...     

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响

以花生品种粤油256为供试材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N_0)、50%施氮量(N50)、75%施氮量(N75)、100%施氮量(N100,即当地习惯施氮量135kg·hm~(-2))、125%施氮量(N_(125))、150%施氮量(N_(150))、50%施氮量+接种根瘤菌(N50+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N75+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100)+RI),研究了施氮和接种根瘤菌对南方红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响。结果表明:适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥的增产效果有限,增产幅度在9.8%~13.5%之间。施氮配合接种根瘤菌比相对应的单施氮肥处理增产0.7%~11.7%,当氮肥施用不足时(N50)接种根瘤菌的效果不明显,仅增产0.7%;氮肥施用适量时(N_(75)和N_(100))接种根瘤菌增产效果明显,分别增产11.4%和11.7%。本试验条件下以N75+RI处理,即施氮101.25kg·hm~(-2)配合接种根瘤菌的效果最佳,产量达到5 169.1kg·hm~(-2),比对照(N0)增产26.1%,还明显提高了花生各器官的含氮量、吸氮量、氮肥利用率和经济效益。施氮配合接种根瘤菌是提高我国南方红壤旱地花生产量和经济效益的有效措施,本研究可为该区域花生的高产高效种植、科学合理施肥提供理论依据。     

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生生长及氮素累积的影响

为探讨南方红壤旱地施氮和接种根瘤菌对花生生长和氮素累积的影响,以花生品种粤油256为材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N0)、50%施氮量(N_(50%))、75%施氮量(N75%)、100%施氮量(N_(100%),当地习惯施氮量135 kg·hm~(-2))、125%施氮量(N_(125%))、150%施氮量(N_(150%))、50%施氮量+接种根瘤菌(N_(50%)+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N_(75%)+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100%)+RI),研究花生的生长发育状况、产量提升水平、氮素累积特征及氮肥利用效率。结果表明,在红壤旱地上适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥时的增产幅度在9.8%~13.5%之间,以N75%的产量最高,为4 651.0 kg·hm~(-2)。合理施氮配合接种根瘤菌对花生的生长发育促进明显,所有处理中以N75%+RI的产量最高,达到5 169.1 kg·hm~(-2),但施氮不足(N_(50%))时接种根瘤菌的效果微弱。所有处理的花生氮素累积均可用Logistic方程拟合,适量施氮(≤N75%)可以提高花生氮素累积的最大速率vmax,使之出现时间tmax略有提前,但氮素快速累积的持续时间Δt较短;过量施氮(N100%)会使Δt过长,v_(max)降低、t_(max)推迟;而适量施氮配合接种根瘤菌处理的v_(max)较高,tmax出现时间及Δt时长适中。所有处理中以N75%+RI的氮肥农学利用率和吸收利用率最高,其氮肥偏生产力和生理利用率也较高,因此,本试验条件下以施氮101.25 kg·hm~(-2)(N75%)配合接种根瘤菌的效果最佳。本研究结果为我国南方红壤区花生的高产高效种植、科学合理施肥提供了理论依据。     

红壤旱地毛叶苕子不同翻压量下腐解及养分释放特征

为了探讨不同翻压量的毛叶苕子在红壤旱地的腐解及养分释放特征,采用尼龙网袋埋田法在江西东乡红壤甘薯地进行了180 d的田间腐解试验,研究了低(15000 kg/hm²)、中(22500 kg/hm²)、高(30000 kg/hm²)3个翻压量下毛叶苕子的干物质腐解规律和养分释放率。结果表明,总体上毛叶苕子腐解存在前期迅速、后期缓慢的现象,翻压180 d后毛叶苕子干物质的最终腐解率达到70.19%~84.18%。碳、氮、磷、钾、镁、硫、铜、锌均在翻压后的前20 d大量释放,钙、锰的释放较慢,铁在翻压前期出现“富集”现象。增加翻压量不会改变毛叶苕子整体的腐解及养分释放规律,但会对养分的释放率和释放速率产生影响。不同翻压量下毛叶苕子碳、氮、磷、钾的释放率和释放速率分别可用幂函数y=ax^b和指数衰减模型v=v₀e^-kx进行拟合,回归分析表明增加翻压量对毛叶苕子碳、氮完全释放的延缓效应最大(延缓354~406 d和791~1358 d)、磷次之(延缓87~122 d)、钾最小(延缓16~27 d)。增加翻压量可以显著提高毛叶苕子碳、氮、磷、钾的释放速率,但仅局限于翻压后的前10或20 d。增加翻压量后毛叶苕子大部分的养分仍在翻压后的前20 d释放,后期的释放量并未得到大幅提高,为后茬作物“持续”供应养分的能力有限。因此,实际生产中应充分结合后茬作物的需肥特性,制定毛叶苕子合理的翻压量。本研究可为中国南方红壤旱地绿肥作物的科学利用提供理论依据。     

钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0μmol/L和30μmol/L AlCl3,0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl₂,0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl₂处理，0.5 mmol/L CaCl₂处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外...