水稻籽粒有关性状与粒重关系的初步探讨

成熟期测定武育粳２号不同比重籽粒的有关性状，分析其与粒重的关系。结果表明：（１）不同比重谷粒及其糙米的长、宽度差异较小，厚度、体积差异较大，千粒重极差达６．４３ｇ；谷壳的面积和体积差异较小，谷壳重及单位面积谷壳重差异较大；（２）粒重为谷粒体积与比重的乘积，随着谷粒体积的增大，其比重明显提高（ｒ＝０．９２３４），粒重极显著地增加（ｒ＝０．９８８０）；（３）谷粒体积与糙米体积的大小关系密切（ｒ＝０．９     

水稻粒型和粒重的QTL定位分析

利用以两个籼稻品种H359和Acc8558为亲本杂交建立的重组自交系群体及相应的分子标记连锁图，对水稻粒长、粒宽和粒重进行了QTL定位分析。检测到15个与粒长有关的QTL、17个与粒宽有关的QTL及16个与粒重有关的QTL，它们可分别解释75．91％、76．20％和81．40％的表型变异。其中在5号染色体上检测到1个控制粒宽的主效QTL，可解释26．65％的表型变异。粒长和粒宽之间虽然相关显著，但相关系数很小(r=0．180)。而QTL分析结果也显示，两者的QTL位置很少相同。这说明粒长和粒宽有不同的遗传基础。粒长和粒宽与粒重的相关系数分别为0．781和0．461，直接通径系数分别为0．7220和0．3299。QTL定位结果也显示，粒长与粒重的QTL位置相近或重叠的较多。因此，粒长对粒重的贡献较大。     

不同水分条件下水稻籽粒形态及其与粒重的关系

运用机器视觉检测技术, 以普通杂交稻汕优63和超级杂交稻国稻6号为材料, 在幼穗分化开始至分化后30 d分别设置不同的控水处理, 通过水分仪结合称重法控制土壤含水量, 研究了稻穗及穗上不同部位籽粒的形态性状, 并分析各性状与粒重的关系。结果表明：水稻的籽粒面积、长度及千粒重对水分反应较明显, 水分亏缺对籽粒面积和粒重的影响引起比粒重(单位籽粒面积的重量)变化, 长宽比对水分也有一定反应, 宽度对水分的响应因品种而异。籽粒形态性状、产量及其构成因素均随水分亏缺的加重而有不同程度下降, 穗生长发育全阶段的控水处理影响最大, 其次是中期的重度和中度控水处理以及前期、后期的重度控水处理, 各时段控水对不同部位籽粒形态的影响与穗分化发育的顺序历期基本吻合。除粒宽与其他形态性状之间呈极显著或显著负相关以外, 其余各籽粒形态性状之间均呈极显著正相关。籽粒面积、长度及长宽比与千粒重之间存在极显著或显著的相关关系, 可以作为水稻抗旱性鉴定有效的籽粒形态指标。     

水稻粒重对氮素反应的基因型差异及其类型

以国内外114个水稻基因型的大田试验,研究了0、低、中、高4种氮素水平条件下粒重的变化规律,探讨了水稻粒重对氮素反应的基因型差异及其类型。结果表明：(1)早、中、晚稻在4种氮素水平下粒重均存在极显著的基因型差异。在不施氮条件下,早、中、晚稻平均粒重分别为23.95 g、25.34 g和25.37 g,基因型间的变异系数分别为5.57     

黄淮麦区小麦主栽品种粒重与籽粒灌浆特性的关系

研究粒重与籽粒灌浆特性的关系对提高小麦产量潜力和稳定性具有重要意义。采用Logistic方程, 对2012—2015连续3年度种植在河南安阳的14份黄淮麦区主栽品种和苗头品系的粒重及其籽粒灌浆特性研究表明, 粒重和灌浆速率参数主要受基因型控制, 灌浆持续时间主要受环境影响。不同粒重类型品种间平均灌浆速率、最大灌浆速率和各时期灌浆速率均存在显著差异, 表现为高粒重>中等粒重>低粒重, 灌浆持续时间则差异不显著。灌浆速率, 特别是快增期灌浆速率快慢是造成品种间粒重差异的主要原因。粒重与所有灌浆速率参数均呈显著正相关(P<0.001), 与快增期灌浆速率和平均灌浆速率的相关系数分别为0.97和0.90, 与灌浆持续时间相关不显著。建议采用平均灌浆速率对相关性状进行基因定位, 以进一步改良黄淮麦区小麦品种的粒重。     

水稻种质粒重的特性和利用研究

水稻的粒重在不同环境中较其他性状的变异性小。从粒重与其他性状的相关性分析中认为，谷粒千粒重小于４０ｇ的种质其粒重与其它性状无明显相关，千粒重大于４０ｇ的种质其粒重与着粒密度关系较密切，与生育期、穗长、每穗粒数、结实率有些相关，而与株高和有效穗数关系不密切。对不同千粒重种质的粒重与粒形和米粒外观品质的分析认为，谷粒千粒重越大，米粒外观品质上等的种质较少，谷壳增厚，米粒腹白较大     

水稻籽粒中内源多胺及其与籽粒充实和粒重的关系

以８个水稻品种（含杂交稻组合）为材料，研究了籽粒发育期内源多胺的含量及其与籽粒充实和粒重的关系。结果表明：籽粒中Ｐｕｔ（腐胺）、Ｓｐｄ（亚精胺）和Ｓｐｍ（精胺）的含量，强势粒高于弱势糕卫粒充实好的品种（组合）高于籽粒充实差的品种（组合），尤以Ｓｐｄ和Ｓｐｍ更明显；籽闰中Ｓｐｄ和Ｓｐｍ的含量或浓度，以及Ｓｐｄ／Ｐｕｔ和Ｓｐｍ／Ｐｕｔ的比值与谷粒充实率和千粒軎于极显著正相关在花后３天喷施外源多胺（１ｍ     

不同播期对冬小麦粒重形成及产量的影响

以4个冬小麦品种为材料,研究了不同播期条件下籽粒灌浆特征参数、粒重和产量的差异。结果表明:播期对千粒重的影响存在差异,洛旱6号、洛麦21号和豫麦49不同播期之间的籽粒千粒重存在显著差异,但播期对偃展4110的千粒重影响不大。在不同播期下,灌浆过程中平均灌浆速率、快增期灌浆速率对粒重的影响较大。播期对不同品种灌浆高峰出现的日期影响基本一致,早播期>晚播期>中播期.但较早播种时,洛旱6号、洛麦21号和豫麦49灌浆高峰出现较早,灌浆速率大,晚播时偃展4110灌浆高峰出现较早,灌浆速率大。播期对4个品种产量的影响均以中播最高,在河南旱区生态条件下,似偃展4110的春性品种适宜播期为10月中下旬,洛旱6号、洛麦21号等似豫麦49的半冬性品种适宜播期为10月中旬。     

水稻强优势恢复系9311粒重的诱变改良

通过EMS诱变恢复系9311种子筛选到了大粒突变体M316。M316整精米的粒长由原来的6．9mm增加到8．0mm,增幅达15．9％,千粒重由原来31g提高到35．6g,增幅达14．8％,但着粒密度明显变稀,由原来的6．77粒／cm减少到5．61粒／cm,减幅达17．1％,因此单株产量比原品种减产8．7％。并通过M2、M3、M4代该性状分离表现,初步推测该突变为隐性突变。有趣的是,该突变体与培矮64s、粤泰A、广占63s分别配制的F1,与原来组合两优培九、粤优938、丰两优1号相比,不仅千粒重有明显增加,穗长和每穗颖花数有不同程度提高,而着粒密度和其它主要性状未发生劣变,因而单株产量有不同程度提高。说明该突变体在粒重增加的同时,配合力得到显著改良。     

结实期土壤水分对水稻产量与品质的影响

以汕优63(杂交籼稻)和武育粳3号(粳稻)为材料,自抽穗至成熟期,设盆钵内土壤水势5个处理为0(对照)、-15、-30、-45、-60kPa,研究了土壤水分对产量和稻米主要品质性状的影响。结果表明,当汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa、武育粳3号土壤水势为-15kPa时,结实率、千粒重和产量较对照显著增加。结实期土壤水分对稻米的出糙率、精米率、粒长/粒宽、直链淀粉含量和粗蛋白含量无显著影响。汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa处理及武育粳3号土壤水势为-15kPa处理的整精米率与对照无显著差异,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著降低,淀粉谱的最高粘度和崩解值则显著增加。汕优63土壤水势为-45kPa和-60kPa处理以及武育粳3号土壤水势为-30kPa、-45kPa和-60kPa的处理的结实率、千粒重、产量、整精米率、胶稠度、碱消值、最高粘度和崩解值较对照显著降低,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著增加。建议将土壤水势为-15kPa与-30kPa和-15kPa分别作为汕优63和武育粳3号结实期优质高产节水灌溉的低限土壤水势指标。     

不同水稻品种蛋白质含量的分析

通过对6个不同品种间籽粒蛋白质含量在同一灌浆期的比较,各个品种籽粒蛋白质含量在灌浆的四个时期的动态变化分析,以及籽粒蛋白质含量的变化规律与灌浆速率的关系分析,结果发现：每个品种的蛋白质积累过程中都有一个明显猛增的飞跃期,且多处于灌浆速率最快时期以外（后、末期）,且XR243增幅大,营养品质高,可作为培育高蛋白杂交后代的首选亲本品种。相关分析表明,籽粒可溶性糖含量和蛋白质含量之间不存在显著性相关,说明水稻自抽穗到完全成熟,碳、氮代谢基本上是两个相对独立进行的过程。     

大穗型粳稻籽粒相对充实度的化学调控及其与产量和品质的关系

以同一穗上弱势粒占强势粒千粒重的百分比表示籽粒相对充实度。2003－2004年在大田条件下，通过喷施植物生长调节剂，研究了籽粒灌浆、充实度和相对充实度的动态，探讨了籽粒相对充实度化学调控及其与水稻产量和品质的关系。结果表明，灌浆速率在灌浆初期（花后5～12 d），强势粒平均比弱势粒高256%；而在灌浆盛期（花后12～19 d）及后期（19～32 d），弱势粒平均分别比强势粒高16.67%、154.55%。PR₁处理可明显促进弱势粒的起始灌浆速率，及早启动弱势粒的灌浆。籽粒相对充实度在花后5～12 d迅速降低，花后12～19 d迅速上升，花后19～32 d缓慢上升，呈先降后升的偏“V”型动态曲线。PR₁处理在花后19 d籽粒相对充实度明显高于对照和其他处理。灌浆中、后期（花后19～32 d）的籽粒相对充实度基本上与平均千粒重、经济系数、理论产量和实际产量呈显著或极显著正相关，与强势粒和弱势粒的垩白粒率、垩白面积、垩白度呈显著或极显著负相关，与弱势粒的糙米率呈显著正相关，花后19 d的相对充实度与弱势粒的精米率、整精米率呈显著正相关。     

基于水稻QTL定位分析预测单穗粒重最优基因型

选择符合需要的基因型个体是育种实践中的重要环节,而理想基因型的预测则又是其前提。本文以水稻“珍汕97B×明恢63”的F₁杂种（汕优63）所衍生的永久F₂群体为材料,对单穗粒重进行了QTL定位分析,并对不同环境下单穗粒重的最优株系（SL）和最优杂种（SH）的基因型及其遗传效应值进行了预测。结果表明,QTL定位分析共检测到9个与单穗粒重相关的QTL,其中7个具有环境互作效应;上位性是控制水稻单穗粒重遗传变异的一个重要的遗传组分。最优基因型预测显示,不同环境下最优株系（SL）与最优杂种（SH）的基因型及遗传效应值不同。在两个环境中,SH的遗传效应值都是最高的。因此,SH将能够充分挖掘单穗粒重的最大潜力。9个QTL全为杂合或全为纯合均不是最佳选择,预测得到的SH有近一半的QTL是纯合基因型。同时讨论了在育种中获得SL和SH的途径。     

水、旱栽培条件下稻谷粒型和粒重的相关分析及其QTL定位

为了解水、旱栽培条件下水稻粒形和粒重的表型及QTL变化,以陆稻品种IRAT109和水稻品种越富构建的双单倍体群体为材料,系统分析了稻谷粒长、粒宽、粒重及长宽比在水、旱栽培条件下的相关性,并进行了数量性状基因位点的比较定位。结果表明,水、旱条件下,粒长与长宽比和粒重均呈极显著正相关;粒宽与长宽比呈极显著负相关,与粒重极显著正相关,4个性状在水、旱条件间相关性都达极显著正相关。其中粒长的相关系数最高,达0.817,粒宽的相关系数最低,为0.457。表明粒长受水分影响最小而粒宽受水分影响较大。粒重、长宽比介于二者之间。两种条件下共检测到14个QTLs,分布于水稻1、5、6、7、10和12染色体上,其中控制粒长的5个,LOD值为1.93~5.11,贡献率为5.97%~28.85%;控制粒宽的1个,LOD值为2.39,贡献率为12.76%;控制长宽比的3个,LOD值为2.08~4.6,贡献率为7.78%~21.89%;控制粒重的5个,LOD值为2.68~9.45,贡献率为4.1%~14.8%。其中控制粒长的qGL-5及控制粒重的qGWt-1a和qGWt-1b在水、旱条件下均能检测到,在抗旱育种中可用于分子标记辅助选择籽粒性状。QTL分析的结果进一步验证了表型分析结果,粒宽相对易受土壤水分影响,粒长、粒重和长宽比,受水分胁迫影响较小,遗传比较稳定。