水稻根系泌氧对水稻土磷素化学行为的影响

通过模拟试验研究了水稻根系泌氧作用对水稻土磷素化学行为以及水稻吸磷的影响。淹水极显著地增加土壤对磷的吸附,降低磷的解吸。而模拟的水稻泌氧作用则可明显降低土壤对磷的吸附,增加根际土壤的磷解吸和离子交换树脂对磷的吸收量。因此,水稻根系的泌氧作用应该是水稻在淹水明显降低土壤磷有效性情况下能正常从土壤获取磷的重要机制之一。淹水导致土壤磷有效性降低与淹水引起土壤磷组分转化有关。淹水2周,经富磷预处理而增加的Al-P组分,几乎全被转化为Fe-P。     

水稻氮代谢对根际氧气供应的响应研究

氧气在水稻生长发育过程中起着重要的作用,水稻的需水需氧特异性矛盾容易造成根际氧气供应不足、根系呼吸减弱、矿质营养吸收降低,进而引起水稻碳氮代谢紊乱,不利于其生长发育及产量形成。因此,深入研究水稻根际氧生理及根际氧环境改善方案,对于水稻耐涝高产以及提高氮素利用均具有重要意义。本文综述了根际氧气供应对水稻生长、氮素吸收及同化和相关氨基酸代谢、氮肥利用率等的影响研究,并对今后的研究进行了展望。     

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理（常淹灌溉）相比,OP处理（稻田增氧）可显著提高水稻产量7.6%～8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为：提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。     

主要节水灌溉方式对水稻根系形态生理的影响

水稻是耗水第一大作物。发展节水栽培对稻田水分高效利用和缓解我国水资源短缺具有重要意义。水稻根系是吸收水分和养分的重要器官,也是多种激素、氨基酸和有机酸合成的重要部位。水分管理措施的改变会直接或间接引起根系生长发育发生改变,从而影响水稻地上部生长发育和产量形成。本文综述了干湿交替灌溉、控制灌溉和覆盖旱种对水稻根系形态和生理特性的影响,提出了今后节水灌溉下水稻根系的研究重点,以期为改善水稻根系形态生理和高产节水栽培提供理论依据。     

主要节水灌溉方式对水稻根系形态生理的影响

水稻是耗水第一大作物。发展节水栽培对稻田水分高效利用和缓解我国水资源短缺具有重要意义。水稻根系是吸收水分和养分的重要器官，也是多种激素、氨基酸和有机酸合成的重要部位。水分管理措施的改变会直接或间接引起根系生长发育发生改变，从而影响水稻地上部生长发育和产量形成。本文综述了干湿交替灌溉、控制灌溉和覆盖旱种对水稻根系形态和生理特性的影响，提出了今后节水灌溉下水稻根系的研究重点，以期为改善水稻根系形态生理和高产节水栽培提供理论依据。     

主要节水灌溉方式对水稻根系形态生理的影响

水稻是耗水第一大作物。发展节水栽培对稻田水分高效利用和缓解我国水资源短缺具有重要意义。水稻根系是吸收水分和养分的重要器官,也是多种激素、氨基酸和有机酸合成的重要部位。水分管理措施的改变会直接或间接引起根系生长发育发生改变,从而影响水稻地上部生长发育和产量形成。本文综述了干湿交替灌溉、控制灌溉和覆盖旱种对水稻根系形态和生理特性的影响,提出了今后节水灌溉下水稻根系的研究重点,以期为改善水稻根系形态生理和高产节水栽培提供理论依据。     

增氧对水稻根系生长与氮代谢的影响

 以国稻6号(杂交籼稻)和秀水09(粳稻)为材料,在水培条件下研究通气增氧对水稻苗期根系生长和氮代谢的影响。结果表明,增氧处理水稻根系干物质积累量、根长、根体积、根系活力以及吸收面积较对照均有不同程度增加。水稻根系硝态氮（NO3 N）含量、游离氨基酸和可溶性糖含量均增加。谷氨酸合成酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性均增强。在本试验条件下,增氧能显著提高粳稻秀水09苗期根系氮代谢相关酶生理活性;但增氧对杂交籼稻国稻6号根系氮代谢相关酶生理活性影响不显著,说明通气增氧对水稻根系氮代谢生理活性的影响可能与水稻基因型有关。     

磷素水平对杂交水稻生长发育和磷素运移的影响

通过水培试验和32P标记,研究了不同P素水平下P素营养对杂交水稻D68生长发育的动态影响以及P在杂交水稻体内的运移动态。结果表明,P对杂交水稻生长发育起十分重要的作用,施P对杂交水稻发育特别是根系的生长发育、根系活性和地上部分干物质积累产生了极大的影响。通过32P标记结果表明,杂交水稻体内P的吸收累积、运移分布规律主要与根系活力和施P水平有关。P胁迫条件下杂交水稻根系中P含量较高而地上部分较低,P转移到地上部分的百分率较低;P充足条件下,稻株体内P主要累积在茎、叶中;根系活性的增强则进一步促进了P素养分的吸收以及P在杂交水稻体内的向上运移。同时P在杂交水稻体内的运移与水稻代谢和生长中心的转移密切相关,营养生长期P主要集中在茎、叶中;进入生殖生长期后,P由茎、叶向穗部转移,促进稻穗的生长发育。P在杂交水稻体内运移对杂交水稻P素营养具有极其重要的意义。     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。     

水稻根系生长发育特性及其与产量形成的关系

根系是植物与土壤进行物质交换和信息交流的桥梁,对植物的生长和发育具有至关重要的作用。水稻根系的状况直接影响着地上部分的生长发育以及产量的形成,是制约着高产水稻产量潜力进一步发挥的关键因素。本文从根系形态建成、活力功能、分子遗传几个角度对水稻根系的形态分布、营养元素吸收、物质合成和分泌等特性及其与产量形成的关系进行了综述,试图为促进根系研究,通过调控根系的生长发育来提高水稻产量提供参考。     

水稻氧营养的生理、生态机制及环境效应研究进展

 氧是水稻生命活动过程中重要的营养因子。水稻利用通气组织将大气中的氧从地上部分转运到根部,同时也能通过根系从生长介质中吸收一部分氧。良好的氧营养状况下水稻才能正常生长,不仅如此,氧营养还参与了水稻 土壤环境系统的作用过程,具有重要的生态效应。从氧营养的水稻生物学响应和根际生态效应两个方面综述了近年来稻田氧营养相关研究状况,重点总结了目前国内外有关水稻需氧性,氧营养对水稻形态学、解剖学特征的影响,相应的生理、生态机制以及环境效应的研究成果,同时比较了水稻生产上所采用的氧营养调控途径,并对水稻氧营养研究作了展望。     

Effects of Rhizosphere Dissolved Oxygen Content and Nitrogen Form on Root Traits and Nitrogen Accumulation in Rice

Dissolved oxygen and nitrogen form have important effects on rice root growth and nitrogen availability.An indica hybrid rice,Guodao 1,and a conventional japonica rice,Xiushui 09,were cultured in hypoxic nutrient solution with NH4NO3 or(NH4)2SO4 as the nitrogen source for six weeks in pools.A portion of the Guodao 1 seedlings after treatment in the pools for four weeks were transferred to a split-root system at different dissolved oxygen contents and cultured for an additional two weeks.Biomass,root morphol...     

Rooting Nodes of Deep Roots in Rice and Maize Grown in a Long Tube

Summary

Penetration of the roots deep into soil layer (deep roots) may alleviate growth inhibition under various soil stress conditions. In this study, the nodes from which deep roots had emerged were examined at the heading stage in rice and maize grown in a 2 m long tube. The effect of soil mechanical stress on the rooting nodes of deep roots was also examined. The roots that emerged in a relatively early growth stage, that is, the roots from coleoptilar, 1st and 2nd node in rice, and the seminal root and roots from the coleoptilar, 1st and 2nd nodes in maize, penetrated into the deep soil layer. The node which produced the highest number of deep roots was the 1st node in rice and the coleoptilar node in maize. Seminal root of rice and seminal adventitious roots of maize did not penetrate into the deep soil layer although they emerged at an early growth stage. In the rice root system, the nodal roots, emerged from the upper portion of the node, tended to penetrate deeper than the nodal roots emerged from the lower portion of the same node. Soil compaction did not affect these tendencies.     

NAA对盐胁迫下水稻根系生长的缓解效应

采用水培的方法,研究了外源NAA对盐胁迫下水稻幼苗根系生长的影响.结果 表明,20~100 mg· L-1 NAA处理均能缓解100 mmol·L-1 NaCl胁迫对水稻幼苗根生长的抑制效应.NAA对根系生长的缓解效应随处理浓度的增加呈现先增后降的趋势,其中以80 mg·L-1NAA的效果最明显.NAA可通过抑制盐胁迫下水稻根尖活性氧积累和降低根尖细胞质膜透性来保护根系正常的生理活性.     

水稻利用难溶性磷酸盐的基因型差异及其与根系分泌物活化特性的关系

通过砂培和溶液培养试验,研究了水稻利用难溶性磷酸盐（Al P和Fe P）的基因型差异及其与根系分泌物活化特性的关系。 与正常供磷处理相比,Al P和Fe P处理都显著降低了8个水稻基因型的生物量、吸磷量和植株磷浓度。在Al P或Fe P处理下,8个水稻基因型的生物量、吸磷量和植株磷浓度都存在显著的基因型差异。正常供磷处理和低磷处理的水稻植株的根系分泌物对难溶性磷酸盐都具有一定的活化能力。相对而言,磷缺乏植株的根系分泌物对Al P或Fe P的活化能力都要高于正常供磷处理的植株。相关性分析表明,磷缺乏植株根系分泌物对Al P或Fe P的活化能力和水稻吸收Al P或Fe P的能力之间没有显著的相关性,这说明根系分泌物对难溶性磷酸盐的活化能力并不能反映水稻吸收难溶性磷酸盐的能力。对于大部分基因型来说,低磷处理增加了根系苹果酸和草酸的分泌量。然而,根系有机酸的分泌量与根系分泌物对难溶性磷酸盐的活化能力并没有呈现一致的结果。     

根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

Proteomic Study for Responses to Cadmium Stress in Rice Seedlings

A proteomic approach including two-dimensional electrophoresis and mass spectrometric (MALDI-TOF MS) analyses was used to investigate the responses to cadmium (Cd) stress in seedlings of rice (Oryza sativa L.) varieties Shanyou 63 and Aizaizhan. Cd stress significantly inhibited root and shoot growth, and affected the global proteome in rice roots and leaves, which induced or upregulated the expression of corresponding proteins in rice roots and leaves when rice seedlings were exposed to 0.1 or 1.0 mmol/L Cd. The Cd-induced proteins are involved in chelation and compartmentation of Cd, elimination of active oxygen free radicals, detoxification of toxic substances, degradation of denatured proteins or inactivated enzymes, regulation of physiologic metabolism and induction of pathogenesis-related proteins. Comparing the Cd-induced proteins between the two varieties, the β-glucosidase and pathogenesis-related protein family 10 proteins were more drastically induced by Cd stress in roots and leaves of Aizaizhan, and the UDP-glucose protein transglucosylase and translational elongation factor Tu were induced by 0.1 mmol/L Cd stress in roots of Shanyou 63. This may be one of the important mechanisms for higher tolerance to Cd stress in Shanyou 63 than in Aizaizhan.     

稻秆还田深度对盆栽冬小麦结构和生理特性的影响

为了明确稻秆还田深度影响小麦生长发育的生理机制,采用盆栽试验研究了不同稻秆还田深度对小麦出苗、根系发育、根系结构、旗叶光合特性、旗叶SOD和CAT活性及胚乳细胞中淀粉体的影响。结果表明,(1)稻秆还田深度对小麦出苗率没有显著影响,但影响出苗整齐度;(2)15cm的稻秆还田深度能显著促进小麦根系生长,增加次生根数目,提高根冠比、根系总吸收面积、活性吸收面积及根系TTC还原强度;(3)不同稻秆还田深度对拔节期小麦次生根皮层结构影响不大,但对导管结构影响较大,还田深度越深,导管发育越慢;(4)15cm的稻秆还田深度能显著提高小麦旗叶叶绿素含量和光合速率,在生育后期能延缓旗叶叶绿素的降解速度,增加小麦产量;(5)15cm的稻秆还田深度能提高小麦生育后期旗叶中SOD和CAT的活性,延缓叶片的衰老;(6)15cm的稻秆还田深度能延缓小麦胚乳细胞中淀粉体发育时间。