两系法亚种间杂交稻两优培九的高产生理基础初探

１９９８和１９９９年以两系法亚种间杂交稻两优培九为材料,以三系法品种间杂交籼稻汕优６３为对照,探讨了两优培九的高产生理基础。与汕优６３相比,两优培九生物学产量高１２．１％,经济系数高１２．５％。生物学产量高是因为叶面积延续时间长１７．１％和较高的光合速率;经济系数高是由于茎鞘叶物质转运系数高和齐穗期以前群体相对生长速率及净同化率较高。两优培九生育前期株型较松散,后期曾紧凑,群体受光姿态良好。     

超级杂交稻"两优培九"的群体生长分析

为探明超级杂交稻"两优培九"的生长特性,1999年和2001年进行了两优培九与"汕优63"的群体生长动态比较及两优培九4种种植密度、2种施肥处理的生长分析.比较结果显示,两优培九收获期生物学产量比汕优63高9.7%～12.2%;全生长期作物生长率比汕优63高6.5%～6.6%,其竞争优势主要表现在生长前期和中期;净同化率生长前期比汕优63高10.2%～16.4%,生长后期则偏低;叶面积指数增长率生长前期和中期高于汕优63,后期衰减率低,全生长期叶面积持续时间比汕优63高25.8%～35.6%,竞争优势主要表现在生长后期.在密度肥料试验中,两优培九在施肥条件下,中等密度处理(1 m2 27穴)的生物产量为2 079 g/m2,分别比低密度(1 m2 22.5穴)和高密度(1 m2 31.5穴)处理高5.6%和6.9%,对照(密度为1 m2 27穴不施肥处理)的生物产量仅为1 m2 27穴施肥处理的72.9%;全生长期作物生长率以中等密度施肥处理最高,达14.85 g/d*m2,比对照高37.1%,密度处理间的差异主要表现在水稻生长前期和后期;在施肥条件下,3种密度处理的相对生长率差异主要表现在水稻生长前期;全生长期叶面积持续时间从长到短依次为1 m2 27.0穴施肥处理、1 m2 31.5穴施肥处理、1 m2 22.5穴施肥处理、1 m2 27.0穴不施肥处理,处理间差异主要表现在生长后期;密度施肥处理间的作物生长率差异主要缘于叶面积指数和叶面积持续时间.从保持适宜叶面积指数和防止生理性早衰等方面可以提高两优培九生长后期的净同化率和相对生长率.     

超级杂交水稻扬两优6号结实特性的研究

以代表性杂交籼稻品种为材料,研究超级两系杂交籼稻扬两优6号的结实特性.结果表明:扬两优6号的产量较两优培九和汕优63分别提高15.05%和16.63%;与汕优63相比,扬两优6号的总颖花量高19.11%;与两优培九相比,扬两优6号的结实率和千粒重高7.86%和3.27%.扬两优6号与两优培九相比,起始灌浆势大,灌浆速率快,到达最大粒重的时间短,米粒背、中、腹部的淀粉粒排列紧密.不同年份不同地点间扬两优6号平均受精率比两优培九高5.86%～9.51%,结实率高9.63%～15.55%,充实度高8.21%～16.63%.上述结果表明扬两优6号不仅具有高产量潜力,而且具有高结实特性,结实率高而稳定,籽粒充实度高,有利于发挥超高产优势.     

高产杂交稻增产潜力的生物学基础研究

以两优培九为材料,以其亲本及汕优63、培两优288为对照,采用不同的施肥水平处理,分析比较生育期动态、3片功能叶总叶面积、干物质积累等特征与产量构成的关系。结果表明:不同施肥条件下两优培九全生育期最长(尤其是籽粒灌浆期较长)、最后3片功能叶叶面积最大;两优培九生物产量高于亲本,高肥条件下,两优培九生物产量最高、有效穗数最多;高、中肥条件下,两优培九平均一次枝梗数、每穗实粒数最多、有效穗数多于汕优63。说明株叶形态好、光合面积大、最后3片功能叶功能期长、物质积累多、籽粒灌浆期长,在肥水较充足时,能较好地协调穗粒数和有效穗数间的关系是高产杂交稻高产的重要生物学基础。     

两系亚种间杂交稻两优培九产量形成的生理特性

在高产栽培条件下,以汕优63为对照,研究两系亚种间杂交稻两优培九产量形成的生理特性.结果表明:(1)两优培九群体物质积累能力明显较强,尤其是抽穗至成熟期的群体干物质增量比汕优63高30.27%;群体叶面积指数大、叶质厚、功能期长、消光系数低、净同化率高是其物质高积累的综合生理基础.(2)两优培九源库比不低,单位库容可利用的同化物也不少,但群体干物质向经济器官的分配率较低,结实率、产量库充实率和收获指数明显下降,影响增产效果;其主要内在原因可能是,颖花或籽粒生理活性低,接纳灌浆物质的能力不强,致使大量同化物滞留于茎鞘和叶中,不能有效地向经济产量转化,这在育种和栽培中应加以重视.(3)两优培九结实期对源的削弱反应更强烈,这是亚种间杂交稻环境敏感性的一种生理表现,在大面积推广应用中,要加强技术指导以确保安全和稳定生产.     

土壤铜污染对不同水稻品种物质生产与分配的影响

以6个籼稻品种(组合)为供试材料,设土壤Cu含量为400 mg/kg和51.74 mg/kg(CK)2个处理,研究土壤铜污染对籼稻物质生产与分配的影响.结果表明,在土壤Cu含量为400 mg/kg的处理条件下:(1)与对照相比,所有供试品种(组合)的生物产量明显下降,其中两优培九、丰优香占、IR24、汕优63达显著水平;(2)所有供试品种(组合)的经济系数明显下降,其中两优培九、丰优香占、扬稻6号达显著水平;(3)水稻生物产量和经济系数的下降是造成水稻产量下降的重要原因,且生物产量的影响大于经济系数.     

水稻两优培九与汕优63苗期Cd毒害下抗性差异的研究

以三叶期的水稻幼苗为材料，比较了Cd污染对两优培九、汕优63的光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性、丙二醛(MDA)含量、光合速率、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明，镉污染条件下，与汕优63相比较，两优培九幼叶光合速率和PSⅡ电子传递活性降低幅度较小，丙二醛含量升高幅度较小；两优培九保护酶系统活性较高。结论：与汕优63相比较，两优培九抗重金属Cd^2 毒害的能力较强。     

超级稻“三定”栽培法研究Ⅲ．不同栽培方式对超级杂交稻产量形成的影响

超级杂交稻的优化(稀植、结构施肥)栽培试验于2002-2004年在长沙进行,以比较不同栽培方法对超级杂交稻产量及物质生产的影响。以两优培九为材料,并以汕优63作为对照。结果表明,两种栽培法,两个供试品种的产量表现不同,其中两优培九采用优化栽培单产为8.20～10.37t/hm2,比传统栽培增产显著。主要表现为有效穗多,而结实率、千粒重、穗实粒等产量因子差异不明显。汕优63采用优化栽培单产比传统栽培减产0.37%～8.8%。两种栽培方法间的茎蘖发生动态和单株分蘖数存在极显著差异,两组合单株分蘖数优化栽培比传统栽培分别多110.36%和110.64%,但由于移栽密度不同,两种栽培方式间的单位面积分蘖数没有明显差异。两优培九采用优化栽培的在各个生育时期,植株体内的含氮量比传统栽培的高。     

水稻灌浆初期籽粒生理活性对结实率的影响

以两优培九和汕优63为材料,研究了水稻灌浆初期不同类型籽粒生理活性的差异及其对结实率的影响.结果表明:汕优63和两优培九灌浆初期籽粒的生理活性存在差异;汕优63的结实率比两优培九高,灌浆初期汕优63籽粒库ATP含量、IAA含量和ADPG焦磷酸化酶活性均高于两优培九.水稻结实率与灌浆初期籽粒生理活性有密切的关系.     

氮肥对亚种间杂交水稻"两优培九"产量及氮素营养特性的影响

在大田条件下,以"汕优63"为对照,研究不同施氮量(0kg/hm2、100kg/hm2、200kg/hm2、300kg/hm2)对两系法亚种间杂交稻"两优培九"产量及氮素吸收利用特性的影响。结果表明,两优培九的吸氮量和干物质积累量随施氮量的增加而增加;籽粒产量和氮素利用率在1hm2施200kg氮时最高,高氮处理(1hm2施300kg氮)时反而降低;在相同施氮水平下,两优培九的籽粒产量、吸氮量、干物质积累量以及氮素利用率均高于汕优63。     

不同玉米品种类型的生物学特性与高产栽培技术研究

通过对出苗至成熟127、131、136天3个熟期类型,6个品种的生物学特性观察研究,结果表明:生育期较短的品种,前期生育速度快,吐丝期植株不繁茂。在生育期相同的品种中,也是前期生育速度快的,吐丝期繁茂度差;吐丝前干物质积累速度在品种间差别不大,吐丝到成熟期间,特别是其后段差别较大。后段积累速度快的品种,成熟时全株干物重高;吐丝至成熟期间,子粒重量占全株绝对增重量大的品种,经济系数高;品种间田间透光率差别较大,主要取决于最大叶面积系数及吐丝后的株型特点,而与叶长、宽、茎叶夹角、叶长地面投影值及相邻叶片间距基本无关;品种的耐密性与其田间透光率基本一致;品种间的单株叶面积及产量构成要素的变化幅度也有差别,变化幅度小的以及双穗率较高的品种,较耐密植;品种间的耐密性是不同的,耐密性差的,适宜密度仅为每亩2500株,耐密性强的适宜密度为4000株;不同品种对氮素化肥施用时期的反应不同。根据品种生物学特性制定栽培技术,较“通用”高产栽培技术增产5～10％是可能的。     

超级杂交稻两优培九高产的光合特性及其生理基础

超级杂交稻两优培九(培矮64S/9311)是中国超级稻计划完成第一步目标的标志性品种,与其亲本籼稻9311和之前大面积种植的当家杂交籼稻汕优63相比,具有明显的产量超亲优势和竞争优势,近15年来累计种植面积遥居杂交稻首位。两优培九稻谷产量高的生物学基础是源于优良光合特性而获得较高的生物学产量,因此,研究其光合特性及其生理基础,有助于了解高产杂交稻生长优势的光合特征和利用探索性育种技术提高水稻光合性能,为杂交稻超高产育种和栽培提供理论基础和技术途径。多年较系统的研究发现,与9311和汕优63相比,两优培九在正常生长和衰老过程中,光能吸收、传递和转化效率及碳同化等方面均具有优势,Pn较高,光合性能优异。表现在对强光和弱光、UV-B辐射增强的适应性或耐受能力及抗衰老能力更强;具有多种抵御偏低或过高温度的策略,对不良温度的适应性或耐受能力更强;水分亏缺造成的伤害较轻;光合速率随施用氮肥量的增加而提高,低氮或高氮条件下,均具有光合能力的比较优势;光合作用对大气CO_2浓度升高、土壤pH、盐胁迫等环境条件的适应能力更强。两优培九优异的光合性能与其光合机构和酶学基础有关,表现为叶绿体类囊体膜基粒数多、片层高而长、垛叠密集;叶绿素含量高,出现衰老特征晚,生育后期叶绿体衰败、叶绿素分解速度较慢;具有更高的Rubisco初始羧化活性、总羧化活性和活化率;C4光合途径酶活性较高,在低光强下仍有较高的碳同化效率,CO_2补偿点和光呼吸活性均较低;叶片的SOD、POD等抗氧化酶含量和活性均高,内源O2.-、H_2O_2含量低,抗膜脂过氧化能力较强。笔者认为,高产杂交稻育种要做到"遗传上有性状杂种优势,形态上有优良光合株型,功能上有优异光合性能"的遗传、形态和功能"三优"相结合;探究两优培九C4特性与高光合性能的联系和研究新的更高产杂交稻的光合特性,有助于加深对高产杂交稻光合生长优势的理解和探索针对性技术促进C4光合功能等,从而进一步提高光合生产以至于稻谷产量。     

新疆超高产杂交棉的光合生产特征研究

 【目的】研究超高产条件下棉花的光合生产特征,总结超高产形成规律,提出超高产的产量结构和光合生理指标,对挖掘品种产量潜力,构建超高产栽培技术体系具有重要意义。【方法】以杂交棉标杂A1为研究对象,采取定向培育超高产试验示范田,以一般产量水平条件下常规棉品种（系）为对照,研究超高产条件下标杂A1产量形成过程中叶面积指数、叶绿素相对含量（SPAD值）、光合速率和光合物质积累与分配等变化。【结果】与常规高产棉田相比,标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2时,叶面积指数高且持续期长,叶绿素SPAD值、单叶光合速率在盛铃期至初絮期显著高于对照;群体光合速率峰值高且持续时间长,群体呼吸速率占群体总光合的比例在生育中后期保持在较低水平,初絮期显著低于常规高产棉田;营养器官光合物质积累直线增长期起始时间早、积累持续时间长、物质积累量大,群体总光合物质和生殖器官光合物质积累直线增长期及积累速率峰值出现较晚,积累活跃期较长,物质积累强度大。【结论】杂交棉标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2的产量结构和生育期主要光合生理指标：总铃数每公顷应大于150万个,单铃重大于5.5 g,衣分不低于44%;叶面积指数在盛铃前期应达4.9～5.2,初絮期应维持在3.3以上;叶绿素SPAD值在盛铃期达到65.4～66.5,初絮期仍在64.8以上;单叶光合速率在盛蕾期至盛铃期保持在32.2～36.5μmol?m-2?s-1,初絮期应高于22.2μmol?m-2?s-1;群体光合速率盛铃前期达43.4μmol?m-2?s-1,初絮期在16.3μmol?m-2?s-1以上;总光合物质积累量达26 345.4 kg?hm-2,经济系数不低于31%。     

鸡脚叶标记的三系杂交棉光合特性的研究

 以超鸡脚叶、鸡脚叶和正常叶棉花不育系及其恢复系为亲本材料，按NCⅡ交配设计，配制5类不同叶形的24个杂种，对各叶形杂种产量、品质和光合作用等性状的表现及其性状间的相关性进行了分析研究。测定发现，超鸡脚叶、鸡脚叶、中鸡脚叶、大鸡脚叶和正常叶5类杂种的生育期依次随叶面积系数增加而延长，中鸡脚叶杂种因具有适中的生育期和叶面积系数，产量和光合作用性状的综合表现最好。与对照（中杂29）比，中鸡脚叶杂种的籽棉产量增加1.16%，皮棉产量增加2.06%，纤维长度增加3.60%，麦克隆增加2.33%，生育期缩短10d。不同时期光合指标测定的结果表明，中鸡脚叶杂种除了生育后期Pn（净光合速率）、Gs（气孔导度）和Tr（蒸腾速率）稍低于正常叶杂种和对照外，其它时期Pn、Gs和Tr高于正常叶杂种和对照，且Ci（胞间CO2浓度）低于正常叶杂种。Pn与杂种产量的大多数性状呈正相关，其中与籽棉产量相关性最大，铃数和铃重次之，果枝数最小。考察不同叶形杂种结铃期上、中、下层叶光合性状发现，超鸡脚叶和鸡脚叶杂种下层的光照强度、透光率、Pn和Gs高于其它叶形杂种，其中超鸡脚叶杂种透光率和Pn最大，分别比对照高94.12%和45.54%，但上和中层叶的Pn较低。中鸡脚叶杂种上、中、下三层Pn和Gs高于正常叶杂种和对照, 上层Pn较对照高8.06%，中层Pn较对照高1.67%，下层Pn较对照高30.77%。认为中鸡脚形杂种具有良好的光合作用特性，对于产量和品质优势的表达具有重要促进作用。上层Pn较对照高5.4%，中层Pn较对照高1.7%，下层Pn较对照高30.8%。研究认为中鸡脚形杂种具有良好的光合作用特性，对于产量和品质优势的表达具有重要促进作用。     

高产杂交稻两优培九生育后期光合性能的研究

以汕优63与9311为对照，对高产杂交稻两优培九抽穗后功能叶面积、叶绿素、光合速率、可溶性糖等光合性能指标进行了测试分析。结果表明，两优培九在生育后期光合面积大，叶绿素下降慢，光合速率高，可溶性糖含量多，说明生育后期两优培九能力较强。     

超级稻两优培九的农艺性状研究

在高产栽培条件下,对超级杂交稻两优培九和杂交稻汕优63的株型特征、农艺性状和光合产物的积累动态进行了比较分析,结果表明:两优培九的单产显著高于汕优63,主要原因是前者单位面积有效穗数和每穗总粒数多、结实率高、功能叶的叶面积和比叶重大、光合产物的积累能力强。     

人工合成小麦衍生品种的物质积累、冠层结构及群体光合特性

【目的】人工合成六倍体小麦（synthetic hexaploid wheat,SHW）具有较强的抗逆能力和高产潜力,研究SHW衍生品种的物质积累与分配、冠层结构与光合特性,为区域小麦遗传改良和产量提升奠定基础。【方法】2011-2013年在四川广汉市选择3个SHW衍生品种和5个非SHW衍生品种（普通小麦品种）,测定主要生育阶段的物质积累与分配、开花灌浆阶段的冠层结构与光合参数。【结果】联合方差分析表明,产量和主要农艺性状均存在显著的年际、品种及其互作效应,且年际效应大于品种与互作效应。SHW衍生品种3年平均产量9 163 kg•hm-2、19 133粒/m2、千粒重47.5 g,分别比普通小麦品种高12.31%、5.31%和7.95%;其干物质积累速率,尤其是生育前期的干物质积累速率明显高于普通小麦品种,如播种-分蘖、分蘖-拔节的干物质积累速率分别比普通小麦品种高18.66%和20.46%,相应地主要生育阶段的干物质积累量、干物质转移量和转移贡献率也高于普通小麦品种。成熟期SHW衍生品种的叶片、穗轴（颖壳）、茎鞘干物质占成穗茎总干重的比例分别比普通小麦品种低15.46%、7.14%和2.65%。SHW衍生品种植株中等偏高,但上部叶片短而宽,株型相对紧凑;开花期参试品种之间冠层分析仪参数没有显著差异,但SHW衍生品种在灌浆中期的太阳直接辐射透过系数较低,而消光系数较高。SHW衍生品种的群体光合速率较高,而旗叶光合速率优势不明显。籽粒产量与粒数/m2、花后叶片SAPD、灌浆中期群体光合速率、消光系数等性状呈极显著正相关。【结论】参试的SHW衍生品种株型相对紧凑、前期物质积累较快,成熟后非籽粒器官干物质分配比例较低,花后冠层叶片持绿期较长、群体光合效率较高,粒数与粒重协调、增产明显。     

施肥对春玉米养分吸收和产量形成的影响

研究了施肥对春玉米叶面积系数,氮、磷、钾吸收状况及干物质积累分配和经济产量的影响,并探讨了上述诸生长因素与经济产量之间的关系。结果表明,施肥使春玉米吸钾主要集中在前期的特性更加明显,全生育期的氮、磷吸收出现２ 个高峰（不施肥处理仅前期有１ 个氮、磷吸收高峰）,灌浆期叶面积系数保持较高数值,后期干物质积累量大幅度提高,同时也使经济系数明显增大。相关分析指出,灌浆期叶面积系数,前、中期吸钾量,后期吸收氮、磷量及各生长发育阶段的干物质积累量均与经济产量显著相关     

三系杂交芝麻皖芝11号株型特征和产量表现

为明确芝麻三系杂交品种皖芝11号的株型特征及产量表现,对芝麻三系杂交品种皖芝11号与常规栽培品种进行了比较试验。结果表明,在盛花期,杂交品种皖芝11号的株高、主茎直径、叶长、叶宽、叶面积指数等性状较亲本皖芝2号和对照品种豫芝4号要高,表明其具有较强的光合作用能力;皖芝11号盛花期干物质积累量分别较亲本材料皖芝2号和对照品种豫芝4号高24.45%和34.45%,且其具有最高的经济系数(0.212);杂交品种皖芝11号的每蒴粒数、千粒重、单株产量等产量构成因子表现出超亲优势和超标优势,皖芝11号产量为1 430.00 kg/hm2,显著高于对照品种豫芝4号,适宜推广种植。