水稻根系形态生理与钾素吸收利用的关系

钾是决定农业丰产的三大营养元素之一,根系是植物吸收利用养分的重要器官。文章综述了钾素高效水稻根系特征、水稻根系形态生理与钾素吸收利用关系,探讨了促进水稻根系形态生理与钾素吸收利用关系研究的发展方向。     

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。     

水稻高产氮高效型品种的根系形态生理特征

选用低产氮低效型、高产氮中效型和高产氮高效型具有代表性的6个粳稻品种,在各自最适氮素水平下,研究了根系形态生理特征的差异。结果表明,较之低产类型品种,高产类型品种在根干重、根体积、根系总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系α-NA氧化量及根系伤流强度等方面在各个生育时期均存在着明显的优势,说明生产力的提高伴随着根系形态特征的改善和生理活性的加强。同为高生产力类型品种,因氮利用率的差异根系形态生理特征表现不同。较之高产氮中效类型,高产氮高效型水稻的群体根干重、群体根体积、群体根系伤流强度和根系总吸收表面积均有所降低,而单茎根干重、单茎根体积、单茎根系伤流强度、活跃吸收表面积比及根系α-NA氧化量却有显著或极显著提高。表明适当控制高生产力水稻的群体生长量,促进群体和个体协调发展,着力提高抽穗后单茎根系质量,将是水稻高产和氮高效协调统一的可靠途径。     

水稻根系形态生理及其与稻米品质关系的研究进展

水稻根系是吸收水分和养分的重要器官,也是合成和分泌植物激素、有机酸等物质的重要场所。根系形态和生理对水稻产量和品质形成有重要影响。本文综述了水稻根系主要形态生理指标及其与稻米品质的关系,并提出了未来加强水稻根系形态生理与稻米品质关系的研究方向,以期为水稻高产优质栽培根系调控提供理论依据。     

侧深施肥下水稻高产形成的根系形态及其生理变化特征

水稻侧深施肥是均匀地将肥料深施在秧苗一侧土壤根际的一种不对称局部施肥技术,具有减肥增产、提高肥料利用率和减少劳动力投入等优点,然而侧深施肥下水稻根系特征及其与产量形成的关系尚不清楚。本试验以丰粳1606和南粳9108为材料,设置普通尿素常规施肥(conventional fertilization with common urea, CF)、缓释肥减氮15%表施(conventional fertilization with 15% reduction of control released fertilizer,CFCR)、普通尿素减氮15%侧深施肥(side-deep fertilization with 15% reduction of commonurea,SDCU)和缓释肥减氮15%侧深施肥(side-deepfertilization with 15% reduction of control released fertilizer, SDCR) 4种氮处理,研究不同施肥方式对水稻根系形态结构和生理特征以及产量的影响。结果表明:(1) SDCR处理水稻产量最高,其次分别为C...     

应用分子标记研究水稻根系形态特征数量性状位点

通过水培试验测定水稻F3群体((Palawan×IR42)137株系的幼苗根体积、根表面积、相对根粗、最大根长和根数等根系形态特征。借助由该组合的F2群体所构建的RFLP标记连锁图,通过方差分析检测与根系形态特征表型值相关连的分子标记位点,共测得7个标记位点分别与3个表型性状关连。其中位于2号染色体上的2对连锁标记位点RG139与RZ     

抑制无效分蘖对不同基因型水稻根系特征及养分吸收的影响

为了研究抑制无效分蘖对不同基因型水稻根系特征及养分吸收积累的影响,以培杂泰丰和粤晶丝苗为材料(分别记为P和Y),通过设计不同的栽插孔穴直径(栽插孔径分别为20,28,35 mm,依次记为D1、D2、D3)限制水稻的无效分蘖,试验采用水培法。结果表明:与D1、D3相比,D2显著提高了水稻培杂泰丰和粤晶丝苗的穗粒数和产量;在幼穗分化期,D2处理水稻培杂泰丰和粤晶丝苗根系根长、根表面积、根系体积以及根尖数和分叉数均明显高于D1处理;D2与D3处理培杂泰丰水稻抽穗期茎鞘P、K含量显著高于D1处理;D2处理抽穗期的钾素积累总量显著高于D1、D3处理;D3处理水稻粤晶丝苗幼穗分化期、抽穗期的氮素积累总量、磷素积累总量和钾素积累总量均显著高于D1处理。相关分析结果也表明,水稻齐穗期的总根长与氮素积累总量和钾素积累总量存在显著的正相关关系,根系的表面积和总体积与氮素、磷素和钾素积累总量均存在显著或极显著的正相关关系,而且,根系的平均直径与磷素积累总量和钾素积累总量也显著正相关。     

基于图像分析方法的水稻根系形态特征指标的定量分析

利用图像分析方法定量研究水稻根系形态特征指标的变化规律。通过实施不同水氮处理和不同品种的水稻桶栽试验,选用WinRhizo (WR)软件的不同模式(LM和T200)分析根系图像,分别提取根直径范围0~0.30 mm和0.25~1.80 mm的根系形态数据,并与基于Image-Pro Plus 6.0软件(IP)的根直径和不定根长的测量结果进行比较分析;确定了3种水稻品种不同类型根直径的范围;对不同生育时期水稻根长、根体积、根表面积、根系干重和不定根数量等水稻根系形态特征指标变化差异,以及分枝特征进行了分析。结果表明：(1)基于WR软件LM和T200模式下的根直径测量结果与基于IP软件的测量结果之间NRMSE分别为5.44%和10.95%。(2)界定细分枝根直径范围为0.03~0.10 mm,扬稻6号(V3)粗分枝根和不定根分别为0.10~0.30 mm和0.30~1.65 mm,而日本晴(V1)和武香粳14(V2)分别为0.10~0.25 mm和0.25~1.40 mm,不定根长与IP测量结果进行比较,其NRMSE为10.78%~12.01%。(3)各指标抽穗前增长迅速,之后增长减缓或衰老下降;不同氮肥处理间各指标分蘖至成熟均差异显著,增施氮肥可促进根系生长,明显提高不定根比例;适当控水可促进根系生长,明显提高分枝根比例;品种V3自分蘖期到成熟期各指标均显著高于V1和V2,V1与V2间差异不显著。本研究表明,本方法具有较好的精度和可行性,为推进水稻或其他作物根系的定量研究提供了参考。     

生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响

为明确生物炭对水稻根系与产量的效应,探明生物炭在水稻生产上应用的潜力与价值。采用盆栽试验研究了生物炭对超级粳稻不同生育期根系生长、形态特征及生理特性的影响。结果表明,土壤中施入生物炭能增加水稻生育前期根系的主根长、根体积和根鲜重,提高水稻根系总吸收面积和活跃吸收面积。在水稻生育后期,生物炭在一定程度上延缓根系衰老。根系伤流速率、根系活力和可溶性蛋白在整个生育期内均高于对照,同时维持了较为适宜的根冠比,根系生理功能增强;生物炭处理的水稻产量增加,表现为每穴穗数、每穗粒数、结实率提高,比对照平均增产25.28%。以每千克干土加20 g生物炭处理的产量最高,比对照提高了33.21%。生物炭处理对水稻根系形态特征的优化与生理功能的增强具有一定的促进作用。     

水稻三明显性核不育基因的初步鉴定

2001年在福建省尤溪县西城镇凤元村进行两系核不育系育性鉴定时, 在SE21S/Basmati 370组合编号为S221的800多株F₂代分离群体中发现1株与其他不育株的花粉败育形态不同的植株。经测交、回交、姐妹交的后代育性分离调查, 不育株与可育株呈1︰1分离, 以不育株为母本与普通品种配制杂交组合, 其后代育性呈1︰1分离, 可育株后代分离不出不育株, 表明S221不育性受核内1对显性不育基因控制。     

栽培稻种内rDNA基因IGS序列分析及系统学意义

以普通野生稻为对照, 将rDNA基因间区(IGS)序列用于栽培稻种内不同亚种以及亚种内不同品种的亲缘关系分析。结果表明, 栽培稻种内IGS序列长度为2 130~2 145 bp, G+C含量为74.59%~75.29%, 变异位点229个, 占10.70%, 信息位点76个, 占3.51%。IGS序列中籼亚种和粳亚种之间有38个亚种标志性碱基差异, 主要分布在IGS 5′ 端近400 bp的序列中。用IGS序列构建的系统树能将栽培稻的籼亚种和粳亚种分为两大类, 亚种内不同亲缘关系的品种也能区分开。本研究结果支持爪哇稻为栽培稻中一个独立亚种的观点。     

水稻卷叶突变体rl28的特性与基因定位

叶片是光合作用的主要器官,适度卷曲有利于改善群体光照,提高光能利用率,因此,发掘和研究叶片发育相关基因是改良株型和植物生长发育研究的重要基础工作。本研究报道了一个新的水稻稳定遗传卷叶突变体rolled leaf 28(rl28),与野生型相比,rl28从拔节期起叶片开始沿中轴脉向内侧卷曲,叶片的卷曲度均极显著高于野生型,且叶夹角也不同程度小于野生型。扫描电镜及石蜡切片观察表明,rl28叶片单位面积气孔数、气孔导度显著高于野生型,蒸腾速率极显著高于野生型,rl28中脉增大及临近的2个泡状细胞数量减少。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,RL28基因被定位在第5染色体标记5-43和5-34之间,物理距离为90 kb。本研究将为RL28基因的图位克隆及功能研究奠定基础。     

不同环境条件下稻米组氨酸和精氨酸的胚乳和母体植株QTL分析

利用汕优63重组自交系与双亲回交产生的BC1F1和BC2F1群体,采用新发展的包括环境互作效应在内的多遗传体系QTL作图方法和基因定位软件,对稻米两种半必需氨基酸（组氨酸和精氨酸）进行三倍体胚乳和二倍体母体植株等不同遗传体系的QTL定位分析。共检测到10个控制组氨酸含量的QTL以及8个控制精氨酸含量的QTL。全部QTL均具有极显著的三倍体胚乳和二倍体母体植株基因的加性主效应,其中4个QTL具有显著或极显著的三倍体胚乳显性主效应,7个QTL还具有明显的环境互作效应。     

水稻新黄绿叶基因YGL9的分子定位

叶色突变体是研究高等植物光合作用、叶绿素代谢途径、叶绿体结构与功能分子机制的理想材料。本研究从EMS(ethyl methane sulfonate)处理的缙恢10号(Oryza sativa L.ssp.indica)诱变群体中发现了一个苗期呈现黄绿色、抽穗期渐变为淡绿色的叶色突变体,命名为yellow green leaf 9(ygl9)。与野生型相比,ygl9苗期和分蘖期光合色素极显著降低,抽穗期光合色素显著降低,气孔长度、气孔导度和蒸腾速率极显著增加,净光合速率无明显变化。透射电镜观察表明,ygl9的嗜锇小体增多、基粒模糊、基质片层减少且疏松,但叶绿体结构基本完整。遗传分析显示该突变性状受1对隐性核基因调控。利用西农1A/ygl9 F2群体中的759株隐性单株,最终将YGL9定位在第3染色体短臂SSR标记S03-1和In Del标记Ind03-19之间,遗传距离分别为0.13 c M和0.07 c M,物理距离为63 kb。本研究为YGL9基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

一个水稻花器官数目突变体的遗传分析与基因定位

水稻颖花突变体是开展鉴定和克隆水稻花器官发育基因研究的重要材料,在水稻重组自交系构建过程中,发现一个水稻花器官数目突变体,暂命名为fon6(floral organ number).首先对突变体的花器官性状进行鉴定,然后利用F2群体进行遗传分析和基因定位.该突变体的特征为浆片颖壳化,内外稃和雌蕊增多,雄蕊减少并外露,雌...     

不同锌离子活度下水稻锌高效基因型农艺特性的遗传分析

本试验以耐低锌基因型和锌敏感基因型水稻为材料, 采用双列杂交, 选择耐低锌基因型和锌敏感基因型水稻在缺锌条件下反应差异较明显的总干重、地下部干重、地上部干重、叶龄、株高、根长等性状在不同锌离子活度下的相对值研究了水稻锌高效基因型农艺性状的遗传特性, 结果表明: 研究性状的显性方差都达显著和极显著水平, 在总方     

水稻单叶独立转绿型黄化突变体grc2的鉴定与基因精细定位

转绿型叶色突变体是研究植物叶绿体分化与发育的基础材料。grc2是利用60Co-γ射线诱变籼型三系保持系T98B后获得的单叶独立转绿型黄化突变体。grc2植株上任一叶片刚抽出时为黄色,在生长10 d左右后变绿,具有单叶不依赖于植株特定发育阶段而独立转绿的特性。与野生型T98B相比,grc2黄化叶片的总叶绿素和叶绿素b含量显著降低,叶绿体滞留在黄化质体阶段,表明grc2可能在叶片早期发育中起关键作用。遗传分析表明,grc2受1对隐性核基因独立控制;利用源于grc2/Nipponbare的F2群体的960个突变单株,将grc2基因定位在STS标记S254与S258之间约31 kb的范围内,该区域含有5个未报道过的注释基因。这些结果为grc2的克隆及功能研究提供了重要信息。     

水稻短根相关基因OsKSR2的定位

根系是将植物固定于土壤及吸收利用水分和养分的重要器官。本研究从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的籼稻Kasalath突变体库中,筛选到一个水稻根系发育缺陷的突变体,命名为Osksr2 (Oryza sativa kasalath short root 2),该突变体植株整体矮小,主根、不定根和侧根的伸长都受到抑制。遗传分析表明该突变性状由1对隐性核基因控制,将该基因命名为OsKSR2。将Osksr2纯合体与粳稻日本晴杂交构建F₂群体,利用已经公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记进行基因定位,将OsKSR2定位在水稻第8染色体STS标记S27887与S27988之间约101 kb的范围内。通过水稻基因组注释系统共预测到17个开放阅读框(ORF),没有已知的与根系发育相关的基因。对OsKSR2的定位将为进一步克隆该基因和阐明水稻根系伸长的分子机理奠定基础。     

水稻营养生长发育阶段系统的划分

文章综述了水稻营养器官（根、茎、叶）生长阶段的系统划分。在以往形态学和解剖学阶段划分的基础上,整合了近年来分子遗传学的研究进展,突变体的发现使发育阶段的划分更加准确和完善。从分子水平搞清水稻的结构及发育阶段可以为水稻的高产和稳产提供理论基础。