籼稻背景下抑制不同ALK等位基因表达对稻米品质的影响

【目的】稻米糊化温度是影响稻米品质的重要指标，该性状受主效基因ALK/SSII-3调控，ALK基因具有多个复等位基因，本研究旨在通过RNAi技术明确籼稻亚种中两个不同ALK等位基因的效应。【方法】以分别含有ALKc和ALKb等位基因的高糊化温度品种珍汕97B和低糊化温度品种龙特甫B为试验材料，使用RNAi技术构建ALK表达下调的转基因株系，通过对其稻米理化品质的测定来明确不同等位基因表达下调对稻米品质的影响。【结果】对不同转基因水稻目的基因的表达分析显示本研究中转基因株系的ALK基因受到了不同程度的干扰。重点分析了不同RNAi株系稻米的糊化温度，结果表明珍汕97B的RNAi转基因稻米的糊化温度极显著降低，而在低糊化温度品种龙特甫B背景中下调表达ALK基因后对糊化温度的影响较小；转基因株系与未转化亲本相比，米粉的起始糊化温度都显著降低，表现为提前糊化；在珍汕97B背景下干扰系的峰值温度与未转化亲本相比极显著降低，而在龙特甫背景下米粉的峰值温度与未转化对照相比显著降低。对不同转基因系的理化品质分析表明，ALK下调表达植株稻米的表观直链淀粉含量显著增加，下调表达ALK后会引起米粉峰值黏度和崩解值的改变。高糊化温度品种珍汕97B干扰系与未转化对照相比胶稠度呈现极显著性差异，而低糊化温度品种龙特甫干扰系的胶稠度与未转化对照相比没有差异。【结论】下调表达ALK等位基因对稻米理化品质产生显著影响，并且干扰不同等位基因的效应存在明显差异，即籼稻中的两个ALK等位基因的效应存在显著差异。     

灌浆结实期不同时段温度对水稻结实与稻米品质的影响

利用人工气候箱在水稻灌浆结实期不同时段进行温度试验,研究温度对水稻结实与稻米品质的影响。结果表明,灌浆结实期40℃高温处理后籽粒结实率显著降低,粒重下降,外观品质和食味品质变差。不同水稻品种对灌浆结实期温度的响应表现不一致。在试验条件下,华粳1号开花受精的敏感温度为35℃,而特优559开花、灌浆结实的最适温度为30℃,该温度处理结实率、粒重较高,外观品质以及食味品质较优。此外,灌浆结实期不同时段的高温对水稻结实与稻米品质的影响也存在显著差异：结实率对高温最敏感的时期是开花后1~5 d,粒重对高温最敏感的时期是开花后11~20 d;而温度对稻米品质影响最大的时期主要在花后16~20 d,25 d后温度处理影响较小。因此,灌浆前期适宜的温度条件对水稻优质栽培意义重大。     

花期温湿度条件对储良龙眼生理落果的影响

为探索龙眼坐果率与开花后温度和湿度条件的关系,以储良龙眼为材料,分析28个温度和湿度自变量与花后30d坐果率的相关关系,结果表明:(1)花后7个日均低温变量与坐果率为显著或极显著正单相关关系,其中花后1～10d日均低温对坐果率直接影响最大。(2)开花后7个日均高温变量与坐果率具有显著或极显著相关性,除开花当日的相关为多项式相关外,其他6个变量均为正单相关,其中花后1～6d日均高温对坐果率的直接影响最大。(3)开花后7个日均温度变量与坐果率为显著或极显著正单相关关系,其中花后1～10d日均温度对坐果率直接影响最大。(4)坐果率与花后日均空气相对湿度的7个变量中仅花后1～6d达到负相关显著水平,且受到花后1～8d和1～15d日均空气相对湿度的影响。(5)在坐果率与温湿度的影响因素中,日均温度对坐果率的直接影响最大,日均低温和日均高温受间接因素影响较大,日均空气相对湿度与坐果率的相关性相对较小。     

脂肪酸对小麦淀粉糊化特性及热特性的影响

为了解脂肪酸对小麦淀粉糊化特性和热特性的影响,在小麦淀粉中分别添加月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸,采用快速黏度分析仪(RVA)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对淀粉-脂质复合物糊化特性、晶体结构和热特性进行分析。结果表明,小麦淀粉与四种饱和脂肪酸所形成的复合物的晶体结构均为V型晶型。加入脂肪酸后小麦淀粉的峰值黏度、热浆黏度和崩解值降低,而最终黏度和回生值升高,起始糊化温度(To)、峰值糊化温度(Tp)、终点糊化温度(Tc)略降,而糊化焓值(ΔH)则显著下降。综合来看,添加脂肪酸对小麦淀粉的糊化特性和热特性有显著影响,其中月桂酸对小麦淀粉糊化特性及热特性的影响最显著。     

冬小麦开花后水分调控对光合特性及产量性状的影响

在遮雨条件下，研究了开花后不同时间，不同灌水次数（每次灌水量45mm)对冬小麦产量性状及光合特性的影响。结果表明，开花后7d,14d灌水处理的后期植株单叶光合及群体光合速率高，衰减速度慢，产量较高；而灌水时期推后的花后21d，28d处理及灌水较多的7＋21d,7 14 21 28d处理，群体及单叶光合速率低，产量下降，以花后28d灌水量最低，对照虽然开花后一直没有灌水，仍能保持较高产量。     

花后短暂高低温胁迫对小麦产量形成的影响及减灾调控

为明确花后阶段高、低温胁迫对冬小麦光合特性、籽粒发育及产量形成的影响,利用人工智能控温室开展盆栽小麦高、低温度胁迫试验,以宁麦13和镇麦12为试验材料,在花后7～9、15～17、23～25和31～33 d分别进行低温和高温胁迫处理,并在温度胁迫后喷施1μmol·L^-1 2,4-表油菜素内酯(BR)、0.5mol·L^-1亚精胺+腐胺(Spd+Put)进行减灾调控,分析小麦旗叶净光合速率、SPAD值、籽粒形态、产量变化及减灾调控效果。结果表明,与自然温度处理相比,花后不同阶段低温胁迫结束当天小麦旗叶SPAD值先升高,3 d后显著下降;高温胁迫后SPAD值降低4.67%～29.00%。两品种旗叶净光合速率在高、低温胁迫处理下均降低。高、低温胁迫显著降低粒宽,增加籽粒长宽比,导致籽粒表面皱缩。籽粒灌浆时间在花后低温胁迫下延长1～3 d,在高温胁迫下缩短1～5 d。温度胁迫后优势和弱势小穗籽粒灌浆速率分别下降2.75%～37.64%和3.31%～40.34%,产量降低5.46%～35.24%。温度胁迫后喷施BR与Spd+Put均能缓解温度胁迫的伤害,使...     

小麦籽粒淀粉合成动态及糊化特性的基因型差异

为了明确不同基因型小麦品种籽粒灌浆过程中的淀粉合成动态,为小麦的高产优质栽培提供参考信息,对6个不同基因型小麦籽粒形成过程中淀粉组分的变化及淀粉糊化特性进行了分析。结果表明,非糯性小麦的直链淀粉含量随着花后天数的增加呈上升的趋势,糯性小麦则呈先上升后下降的趋势,所有品种的支链淀粉含量均呈上升的趋势;不同基因型小麦直链、支链淀粉积累速率均呈单峰曲线图,不同品种直链淀粉最大积累速率出现的时间不同,而支链淀粉最大积累速率出现的时间均在花后21d;不同小麦品种的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度均随着花后天数的增加而上升;不同品种淀粉糊化特性不同:糯性小麦之间在糊化时间、反弹值上无差异,而在峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、稀懈值上的差异达显著水平;对于非糯性小麦,豫麦50和其他品种的多数糊化参数差异达显著水平;糯小麦和非糯小麦在糊化参数上的差异达1%显著水平。     

不同品质类型小麦籽粒蛋白质、淀粉积累过程的基因型差异

对 3个具有不同蛋白质含量的大面积推广小麦品种宁麦 9号 (低蛋白 )、苏麦 6号 (中蛋白 )和重庆面包麦(高蛋白 )籽粒灌浆期蛋白质、淀粉含量的动态变化进行了研究。结果表明 ,(1) 3个品种在籽粒灌浆过程中 ,粒重的增加、籽粒蛋白质、淀粉含量存在极显著的差异 ;(2 ) 3个品种在开花后 2 2 d前经历了淀粉含量的快速增加、蛋白质含量下降期 ;(3)三个品种在整个灌浆至乳熟阶段淀粉持续积累 ,至花后 37d仍有较高的积累速率 ;重庆面包麦乳熟期(开花后 32 d之后 )蛋白质积累较宁麦 9号和苏麦 6号快 ,而宁麦 9号乳熟期蛋白质积累几乎停止     

氮素穗肥对杂交籼稻籽粒灌浆影响及其与淀粉合成关键酶活性间关系

【目的】为明确氮素穗肥对杂交稻籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】选用两个直链淀粉含量差异较大的杂交稻品种锦优1319(高直链淀粉)和蓉优702(低直链淀粉),在不同的氮素穗肥处理下(设0、60、90和120 kg/hm² 4个纯氮水平,分别用CK、N1、N2、N3表示)研究氮素穗肥水平对籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【结果】不同穗肥处理下杂交稻籽粒灌浆特性差异显著,且不同类型品种表现各异,其中氮素穗肥的施用显著降低了稻米的直链淀粉含量。锦优1319的G_max和G_mean随氮素穗肥水平的变化均表现为N2>CK>N1>N3,而蓉优702则表现为N3>N2>CK>N1;施用氮素穗肥显著增加了花后5～25 d籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(ADPG)和淀粉分支酶(DBE)的活性,降低了花后5～15 d籽粒GBSS活性,降低了花后5～25 d籽粒淀粉合成酶(SSS)和SBE活性。【结论】高直链淀粉品种锦优1319籽粒灌浆的最佳氮素穗肥施用量低于低直链淀粉品种蓉优702：其中锦优1319...     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量性状的关系

为分析小麦冠层温度与产量性状的关系,选用55个不同基因型冬小麦品种(系),在灌溉条件下研究了不同冬小麦基因型产量性状,冠层温度差异及二者的相关性.结果表明,基因型间冬小麦的冠层温度在开花期、花后7 d、花后21 d和花后28 d均存在极显著差异.除花后21 d外,不同测量时期在重复间也均有极显著差异.开花期和花后21 d的冠层温度分别与穗数和穗粒数呈显著相关,灌浆期间冠层温度与千粒重呈显著或极显著相关.冠层温度与产量的相关性依次为花后7 d>花后21 d>开花期>花后28 d>花后14 d>抽穗期,其中花后7 d和21 d的冠层温度与产量呈极显著相关(P<0.01).冠层温度在灌浆中后期持续偏低与冬小麦绿叶功能和衰老机制的延缓有密切关系,可用于鉴定冬小麦产量潜力.     

Introduction of a xantha mutation for testing and increasing varietal purity in hybrid rice

A xantha mutant (yellow plant) was induced by gamma rays irradiation of a cytoplasmic male sterile (CMS) maintainer line II32 B of rice (Oryza sativa L.). It was identified earlier as a low gelatinization temperature mutant and named as Mgt-1. Through a series of backcrosses of Mgt-1 to CMS line II32 A, a new CMS line was developed and named as Huangyu A (B). Genetic analysis showed that the xantha mutation was controlled by a single recessive locus, and all F₁ plants from crosses of Huangyu A (B) with other normal green varieties showed normal green leaves. The xantha mutation resulted in reduction of photosynthetic pigments content at various levels, e.g., 48% of chlorophyll a (Chl a), 71% of chlorophyll b (Chl b), and 30% of carotenoids (Car), and consequently increased the ratios of Chl a/Chl b and Car/Chl in Huangyu A (B) against II32 A (B). Unexpectedly, Huangyu A (B) had higher photosynthetic rates in comparison with II32 A (B), and so did the F₁ plants of Huangyu A/R3027 as against those of II32 A/R3027. Huangyu A had similar male sterility completeness and stability as II32 A, but the former showed significantly better combining ability than the latter. The yellow color made the seedlings and plants of Huangyu A (B) visually distinguishable from the green ones and thus it was a very distinct marker applicable for rapid testing and efficient increasing varietal purity in seed and paddy production of hybrid rice.     

Grain Quality as Affected by Down-regulation of Expression of Different ALK Alleles in indica Rice (Oryza sativa L.)

【Objective】Gelatinization temperature (GT) is one of the key physicochemical properties in rice quality, which is mainly regulated by ALK (SSII-3) gene. In general, there are two ALK alleles among indica cultivars. To detect their functional differentiation in indica rice,【Method】Zhenshan 97B (a high GT variety carrying ALKc allele) and Longtefu B (a low GT variety carrying ALKb allele), were used as receptors for the generation of transgenic rice with down-regulation of ALK expression by RNA interference (RNAi).【Result】Down-regulation of ALK gene significantly decreased the GT of the transgenic lines. Due to the difference of original GT between the two receptors, the GT of transgenic rice lines derived from Zhenshan 97B (a high GT variety) decreased significantly, but it is slightly decreased in transgenic plants derived from Longtefu B (a low GT variety). The differential scanning calorimetry (DSC) results showed that the initial temperature of RNAi transgenic rice was significantly lower than the corresponding control and the transgenic lines were gelatinized in advance. The peak value of GT(Tp) in RNAi rice grains was significantly lower than that of the control under Zhenshan 97B background. However, Tp of RNAi rice grains under Longtefu B background was significantly lower than the control to a lesser extent. Also, down-regulation of ALK expression had a significant effect on rice physical-chemical characteristics. An increase of apparent amylose content in RNAi transgenic plants was detected due to the decreased expression of ALK gene. Besides, the pasting properties showed that down-regulation of ALK gene had obvious effects on peak viscosity and breakdown value, improving the taste of the transgenic rice. The gel consistency was significantly different among Zhenshan 97B RNAi lines and their parents, but no difference was found in Longtefu-derived transgenic lines.【Conclusion】RNA interference to ALK allele expression had a significant effect on rice quality, especially the gelatinization characters. Down-regulated expression level of ALKc allele would cause larger variation of physical-chemical characteristics between transgenic rice and their parent than that of ALKb allele.     

Influence of high daytime temperature during the grain filling stage on fissure formation in rice

High daytime temperatures during the grain filling stage in rice have negative impacts on milling quality traits. In this study, we used growth chambers to evaluate the influence of high daytime temperature (33 °C) during grain filling, together with grain moisture content at harvest (26%, 18% and 15%), on grain fissure formation. Varietal susceptibility to fissure formation was also evaluated by exposing grains to high temperature at different grain filling stages (milky, dough, maturing). Two fissure resistant varieties: Cypress (long-grain) and Reiziq (medium-grain) and susceptible varieties: YC53-00-7 (long-grain) and Baru (medium-grain) were compared. The average head rice yield (HRY) of Cypress declined from 62.7% at 25 °C to 53.5% at 33 °C, while Reiziq declined from 56.2% (25 °C) to 47.4% (33 °C). Both were significantly higher than the HRY of YC53-00-7 (39.2% and 24.9%) and Baru (39.3% and 31.7%) at 25 °C and 33 °C, respectively. When grains were drier at harvest (15% cf. 26%) there was a greater reduction in HRY. When the four varieties were exposed to high temperature, the highest average reduction of HRY was recorded at 21 days after heading. It is important to choose an optimal sowing date to avoid coincidence of the final grainfilling stage with high temperatures, in order to minimize milling quality losses.     

氮肥对水稻胚乳淀粉品质、相关酶活性及基因表达量的影响

【目的】旨在为阐明灌浆成熟期氮素营养对水稻淀粉品质影响机理以及建立优质高产水稻栽培技术提供理论依据。【方法】选用4个籽粒直链淀粉含量差异显著的粳稻品种,通过盆栽试验研究氮素营养对稻米淀粉组分和蛋白质含量及稻米蛋白质水解对淀粉黏滞特性的影响,并分析氮素营养对灌浆过程中籽粒蔗糖合酶(SuSy)、蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖酸性转化酶(AI)活性及OsGBSSⅠ、OsISAⅠ、OsSBEⅠ、OsSBEⅡ基因转录表达量的影响。【结果】结果表明,籽粒支链淀粉含量对氮素营养很敏感,灌浆成熟期氮素营养能改变籽粒淀粉组分含量;施氮条件下,高直链淀粉含量品种蒸煮食味品质下降更加明显,去除稻米蛋白质可明显提高稻米黏滞特性,蛋白质对淀粉黏滞特性的影响很大;增加灌浆成熟期氮素营养能显著或极显著提高籽粒SuSy和AI活性,显著抑制籽粒SPS活性;灌浆成熟期氮素营养能改变灌浆不同时期籽粒OsGBSSⅠ、OsISAⅠ和OsSBEⅡ基因转录表达量,以致灌浆过程中这些基因的转录表达量变化动态发生改变,但OsSBEⅠ基因转录表达量不因氮素营养而发生改变;受氮素营养的影响,灌浆起始期籽粒OsGBSSⅠ基因表达量明显上调,而灌浆中后期明显下调;氮素营养明显抑制灌浆成熟期籽粒OsISAⅠ基因和灌浆中后期的OsSBEⅠ基因转录表达,显著提高灌浆前期和中期的籽粒OsSBEⅠ基因转录表达量;氮素营养能抑制灌浆起始期籽粒OsSBEⅡ基因的转录表达,而提高灌浆中后期的基因转录表达。【结论】灌浆成熟期氮素营养除了通过蛋白质含量对淀粉品质产生影响外,还通过调控淀粉合成相关的酶活性和基因表达量等生理环节对淀粉含量和精细结构起作用,最终改变稻米黏滞特性和食味品质。     

结实期低温胁迫对水稻强、弱势粒淀粉形成与积累的影响

【目的】研究结实期低温胁迫对水稻强、弱势粒淀粉组分含量、积累速率及关键酶活性的影响，明确淀粉合成关键酶活性变化对淀粉积累速率的调控效应，探究强、弱势粒淀粉形成积累差异对水稻产量的影响。【方法】以耐冷型品种东农428和冷敏型品种松粳10为试验材料，设置1个常温处理(白天温度28℃，14h/夜间温度22℃，10 h，7 d)和4个低温处理(17℃，低温处理时间分别为1、3、5、7 d)，分析了结实期低温胁迫对强、弱势粒淀粉组分积累、合成关键酶活性、水稻产量及构成因素的影响，并探讨了灌浆期各阶段淀粉积累差异与酶活性变化的关系。【结果】与对照相比，结实期低温胁迫降低了两个品种水稻强、弱势粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)的峰值活性以及支链淀粉和总淀粉含量，提高了齐穗后28~38 d 低温处理3、5、7 d的颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)活性和直链淀粉含量。与对照相比，各低温处理酶活性最高和淀粉积累最快的时间均有不同程度的推迟，低温处理7 d的影响最大，强、弱势粒低温处理7 d的支链淀粉和总淀粉含量分别在齐穗后13、18 d降幅最大，直链淀粉含量在28 d增幅最大。相关分析表明，强、弱势粒直链淀粉含量及强势粒支链淀粉、总淀粉含量与其最大积累速率呈极显著正相关，弱势粒支链淀粉、总淀粉含量还受到其最大积累速率出现时间的影响。AGPase、GBSS、SSS、SBE活性变化与淀粉积累速率和积累时间早晚密切相关，对淀粉及淀粉组分含量的变化有着明显的影响。同时，结实期低温胁迫显著降低了水稻的千粒重、结实率和产量，且随低温处理天数的增加降幅逐渐增大。结实期低温胁迫对弱势粒中淀粉合成关键酶活性变化影响大于强势粒，弱势粒淀粉合成积累减慢，含量降低，导致水稻千粒重显著下降，产量降低。【结论】就品种而言，耐冷型东农428具有较高的淀粉合成关键酶活性，淀粉及其组分含量较高，在低温胁迫下产量能维持在较高的水平。因此，强、弱势粒淀粉合成关键酶活性对淀粉合成起着非常关键的调控作用，淀粉组分和含量及其变化对产量有着十分重要的影响。     

植酸形成与水稻籽粒充实的关系

研究了6个水稻品种（组合）的籽粒灌浆特征及植酸合成过程中相关生化成分变化与籽粒充实的关系。籽粒充实度好的亚杂1号(ISHR1)、亚杂2号（ISHR2）、R198和JW21,强、弱势粒灌浆不表现两段灌浆现象,而籽粒充实度差的亚杂3号（ISHR3）和559两段灌浆现象则十分明显。孕穗期至开花期,籽粒充实度好的品种其植酸、肌醇含量显著高于籽粒充实度差的品种;灌浆期,籽粒充实度差的品种无机磷含量明显高于籽粒充实度好的品种。相关分析表明,在孕穗期至开花期籽粒中植酸、肌醇含量与起始灌浆势（P0）、平均灌浆速率（RA）和籽粒充实率（GFP）均呈极显著正相关;灌浆期,无机磷含量与P0、RA和GFP呈极显著负相关,肌醇含量与P0、RA和GFP无明显相关性。提出了提高水稻籽粒充实度的有效途径。     

早籼稻垩白形成中胚乳淀粉粒发育的电镜观察

对不同垩白度早籼品种中优早3号（少垩白）和泸红早1号（多垩白）的不同温度处理下的胚乳淀粉粒进行了扫描电镜观察,结果显示胚乳腹部淀粉粒形成的发育过程明显受温度条件的影响。在灌浆初始,高温促使淀粉粒发育进程提前,淀粉粒形状呈圆球形,边缘光滑,从而造成成熟时淀粉粒间的空隙明显,结构疏松,垩白率高。这在少垩白品种中优早3号中表现得尤为显著。     

不同穗型水稻品种籽粒灌浆特性比较及与后期生理特性的关系

应用Richards方程对散穗型和紧穗型水稻品种的籽粒灌浆过程进行了拟合,研究两种穗型水稻品种的灌浆特性。结果表明,散穗型品种和紧穗型品种强、弱势粒在籽粒充实程度上有较大差异。散穗型品种整体灌浆速率、弱势粒灌浆效率均明显高于紧穗型品种。对两种穗型品种叶绿素含量和根系伤流强度两项生理指标的测定表明,散穗型品种虽然低于紧穗型品种,但其下降幅度亦低于紧穗型品种。总之,水稻籽粒灌浆特性与叶绿素含量和根系伤流强度间存在一定的相关性。