脱落酸对水稻种子萌发期耐高温胁迫的诱抗效应

为了探究高温胁迫下外源脱落酸(Abscisic acid, ABA)对水稻种子萌发和幼芽生长的影响。采用10μmol/L的ABA溶液对水稻种子浸种24 h,然后置于40℃的高温环境中萌发,设计对照(CK-ABA)、ABA浸种(CK+ABA)、高温处理(HS-ABA)和ABA浸种后施加高温处理(HS+ABA)4种处理方式,研究ABA浸种对高温胁迫下水稻种子萌发、幼芽生长、活性氧(ROS)积累、细胞损伤和相关基因表达的影响。结果表明,高温胁迫显著(P0.05)抑制了水稻种子的萌发及幼芽和幼根的生长,且种子发芽率与超氧阴离子、过氧化氢及丙二醛含量显著负相关(P0.05),说明导致ROS过量积累及细胞损伤是高温胁迫抑制种子萌发的重要限制性因素。非高温胁迫下,ABA浸种与非ABA浸种处理间水稻种子的萌发及幼芽生长指标无显著差异。高温胁迫下,ABA浸种提高了水稻种子的发芽率及幼芽、幼根的生长,显著(P0.05)降低了高温胁迫下水稻幼芽的ROS含量和质膜损伤程度,上调了ROS清除基因OsCATB、OsAPX6、OsFe-SOD和OsCu/Zn-SOD以及细胞死亡抑制基因OsBI1的表达。高温胁迫下,且ABA浸种条件下水稻种子的发芽率、芽长和主根长均与超氧阴离子(O~-_2)和过氧化氢(H_2O_2)含量呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)负相关关系。此外,高温胁迫下,ABA浸种显著(P0.05)上调了幼芽内ABA应答基因Salt和OsWsi18的表达,说明ABA信号途径被激活。综上所述,提高下游抗氧化防御能力、抑制ROS过量积累和降低细胞损伤是ABA诱导水稻在种子萌发期适应高温胁迫的一个重要途径。     

OsVPE3参与GA、ABA调节水稻糊粉层细胞程序性死亡的发生

水稻(Oryza sativa L.)糊粉层细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是水稻种子萌发过程的关键环节,为探究赤霉素(gibberellin acid,GA)与脱落酸(abscisic acid,ABA)在水稻糊粉层PCD中的作用,本研究以水稻"优Ⅱ128"种子为材料,通过采用实时荧光定量PCR技术、荧光染色方法及激光共聚焦扫描显微技术,对Os VPEs表达水平、VPE(vacuolar processing enzyme)活性以及水稻糊粉层细胞存活率等进行测定分析。结果表明:在萌发水稻种子及其胚、糊粉层中,Os VPE3的表达水平都显著高于Os VPE1、Os VPE2和Os VPE4,并且水稻糊粉层中的Os VPE3表达水平及其VPE活性均比水稻种子和胚的高,因此推测水稻糊粉层Os VPE3在水稻种子萌发中可能起着重要的作用。进一步的研究表明,GA显著地提高Os VPE3的表达水平及VPE活性水平,比对照分别提高333%和38%,相应地降低水稻糊粉层中细胞的存活率;而ABA则显著下调Os VPE3的转录水平和降低VPE的活性,分别减少49%和36%,却明显提高糊粉层中细胞的存活率。在ABA中加入GA后,则逆转了ABA的效应。以上结果证实,GA和ABA分别通过Os VPE3促进或抑制水稻糊粉层PCD进程,为进一步研究水稻种子萌发过程糊粉层PCD发生的分子机制提供理论依据。     

水稻等作物抗寒中ABA的相关研究

以水稻为主线，附带涉及了有关作物，侧重总结了抗寒研究中ABA(脱落酸)的相关情况。内容包括低温胁迫下作物的内源ABA动态。外源ABA对低温胁迫下作物的影响、ABA的作用机理、ABA的信号转导、抗寒研究的基因工程进展等。目的在于焕起相关科研工作者的重视，共同推动ABA研究的深入和应用水平的提高。     

91份玉米自交系种子耐低温等级的评价

以91份玉米自交系为试验材料,在10℃低温胁迫下分别测定种子的发芽率、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数以及低温胁迫下的发芽时间,研究低温处理对不同玉米自交系种子萌发特性的影响,利用隶属函数法对玉米自交系耐低温进行评价.结果表明:低温降低了玉米种子的发芽率、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数,其中58、77和88下降幅度最大;低温延迟了种子的发芽时间,49号和84号种子发芽时间长达30 d.通过筛选获得极强、强耐低温10份和52份对低温胁迫强敏感自交系,91份玉米自交系被分为极强、强、中等、弱和极弱5个等级,为培育耐低温玉米新品种和挖掘耐低温相关基因提供种质资源.     

镉胁迫对水稻的影响及其调控技术研究进展

为了防治稻田镉污染并为选育与栽培低镉积累水稻新品种提供参考,本研究综述了重金属元素镉(Cd)对水稻糙米与精米及营养器官镉含量、水稻种子萌发及幼苗生长、水稻根系生长与生理生化性状、水稻营养代谢、水稻生长发育与产量及米质、水稻细胞遗传等的影响;最后提出了水稻镉胁迫的调控措施和技术,如土壤调控技术、育种技术。     

水稻品种直播相关的种子低温和低氧萌发活力评价

提高水稻种子耐低温和低氧发芽能力是解决直播稻全苗问题的有效途径。本研究以23份用于构建染色体单片段代换系文库的水稻亲本为材料,在低温和低氧逆境下进行发芽试验,考察了15个种子活力相关的指标,通过多重比较分析、变异分析、主成分分析和相关性分析等对供试品种进行了综合评价。结果表明,供试水稻品种的各项指标表现出广泛的变异,变异系数为0.10~0.64,变异系数最大的是15℃第7天的发芽率。通过主成分分析,低温和低氧下分别提取到3个和2个主成分,累计贡献率分别为86.3%和91.8%,两者之间无显著相关性。低温下综合排名前3的品种为W5(籽恢100)、W22(Khazar)和W2(Amol 3),低氧下综合排名前3的品种为W10(南洋占)、W22和W13(江西丝苗)。据散点图分析,23个品种被分为4类,6个低氧抗性低温感性型,6个低氧抗性低温抗性型,7个低氧感性低温抗性型,4个为低氧感性低温感性型,其中W22在低温和低氧条件下综合表现优良。本研究结果可以为直播稻新品种选育提供参考。     

不同品种水稻种子萌发速率的差异及其对外源植物激素的响应

研究了5个来自不同产地的不同品种的水稻种子在相同条件下的萌发进程,从中选择萌发最快(临籼21)和最慢(稻花香2号)的2个品种的种子作为进一步试验的材料,测试并对比它们萌发时对外源GA3、乙烯利和ABA的响应.结果显示,GA3和乙烯利对2个品种的水稻种子的萌发均有显著的促进作用,而ABA则有显著的抑制作用,且这种促进或抑制作用具有浓度依赖性和品种依赖性;萌发快速的临籼21水稻种子对GA3和乙烯利的促进作用相对敏感,对ABA的抑制作用相对不敏感,而萌发相对较慢的稻花香2号水稻种子则恰好相反.这些试验结果似乎暗示着2个品种的水稻种子之所以萌发速率不同,或许是因为它们具有不同的内源植物激素组成比例.     

植物激素对水稻种子萌发过程中β-甘露聚糖酶活性的调控

为了研究GA3和ABA对种子萌发过程中产生的β-甘露聚糖酶活性的影响,以水稻种子作为研究材料,测定了GA3和ABA存在情况下的β-甘露聚糖酶活性,结果表明:GA3和ABA不仅对水稻种子萌发有明显的促进和抑制作用,对种子萌发过程中β-甘露聚糖酶活性也有显著的影响。50μMGA3可使β-甘露聚糖酶活性出现的时间从48h提早到吸水36h,并且显著提高酶的活性。100μMABA在强烈抑制种子正常萌发的同时也抑制了β-甘露聚糖酶活性。但是50μMGA3可恢复ABA对β-甘露聚糖酶活性的抑制作用。去胚的半粒水稻种子在水中吸涨时检测不到β-甘露聚糖酶的活性,但在水中加入50μMGA3后,可恢复去胚半粒种子产生酶活性的能力。因此,推测水稻种子萌发时β-甘露聚糖酶活性的产生可能是由胚中而来的某种物质所诱导,而这种物质很可能就是GA3。     

外源GA3、ABA对种子发芽与亲本穗上发芽内源激素变化影响研究

以外源GA3和ABA处理种子和水稻亲本,研究GA3和ABA对水稻种子萌发及亲本穗上发芽的影响,结果表明,外源GA3处理后引起两者种子内源GA3升高,降低种子内ABA、IAA水平,提高了GA3/ABA比值;外源ABA处理,引起种子内ABA含量升高,降低GA3、IAA水平,GA3/ABA比值减少;种子萌发和穗芽形成过程中GA3含量、GA3/ABA比值对比,发现前者小于后者,而种子萌发率与穗芽率相比,前者远远大于后者,表明穗上穗芽形成是一个更为复杂的生理变化过程.     

水稻耐低温研究重要进展

水稻是中国最重要的粮食作物之一,低温寒害作为主要非生物胁迫,严重影响了水稻的产量和品质,对水稻的各个生长时期都有不同程度的危害。研究水稻耐低温的分子机制,培育高产优质的耐寒品种对保障中国粮食安全具有重要意义。为了进一步揭示水稻耐低温分子机制,本研究综述了近几十年来水稻低温信号途径研究方面的研究进展,发现在水稻的种子萌发期、幼苗期及孕穗期均克隆了若干个重要的耐低温基因,并初步解析了其基因功能和分子机制。但具体的作用机制及信号通路研究仍存在不足。今后的研究工作还需要发掘更多水稻耐寒基因及其作用机制,并鉴定重要的SNP位点,以期为水稻分子育种提供科学依据。     

俄引水稻种质的直播特性研究

为获得具有优良直播特性的种质,以俄罗斯引进的10份水稻资源为材料,研究中胚轴长度、低温发芽能力和淹水条件下发芽率等与水稻直播相关的特性。结果表明:‘LIDER’、‘ATLANT’和‘OLIMP’低温条件下萌发速度最快,‘LIDER’、‘OLIMP’、‘ATLANT’、‘NATASHA’、‘ISTOK’和‘PARTNER’具有较好的低温发芽能力;‘ATLANT’、‘ISTOK’、‘RAPANZ’、‘GAMMA’、‘OLIMP’和‘SONET’的中胚轴长度与‘绿香粳28’在5%水平上达显著差异;在缺氧条件下,所有的品种间的发芽率均达极显著差异,但俄罗斯品种均优于对照。在所有引进的俄罗斯10品种中,‘ATLANT’与直播相关的综合性状最为突出,中胚轴长度、低温发芽能力和淹水条件下发芽率均极显著优于对照品种。     

直播稻研究进展及发展对策分析

直播是一种重要的水稻种植方式,因具有省工、省时、节本和显著提高水稻种植的综合效益等优点,在国内外应用广泛。本文详述了国内外直播稻发展的研究现状和进展,介绍了生产上主要存在的湿润直播、水直播和旱直播三种种植方式。从产量、杂草防治和抗倒伏特性分析了直播稻生产上存在的主要问题,从适宜品种培育、氮肥施用、抗倒伏、杂草防治、农机农艺配套发展等方面提出了应对措施,展望了直播稻的发展趋势,以期为直播稻的高产抗倒栽培和推广应用提供参考。     

直播早籼稻品种芽期耐冷性鉴定研究

低温胁迫是水稻生产面临的重要非生物胁迫之一,鉴定水稻种质资源芽期耐冷性,筛选耐冷品种对水稻生产具有重要意义。以江西地区主推的33份早籼杂交稻品种和8份常规稻为试验材料,设置12个芽期低温胁迫处理,以死苗率为指标探讨了早籼稻芽期耐冷性的适宜鉴定方法。同时在8℃低温处理10d,恢复生长后调查其成苗率、苗高、根长、根数、地上部生物量、根系生物量和根冠比。运用主成分分析、模糊隶属函数法和聚类分析法来探讨直播早稻芽期的耐冷性评价方法及筛选耐冷品种。结果表明,8℃低温处理10d,直播早籼稻品种死苗率的方差和变异幅度大,能较好地鉴别品种间耐冷性差异,是直播早籼稻芽期耐冷性鉴定的最合理方式;杂交稻品种的耐冷性强于常规稻;低温胁迫后成苗率、苗高、根长、根数、地上部生物量、根系生物量和根冠比基本低于25℃对照处理;利用主成分分析将7个单项指标转化为3个独立的综合指标（CI₁、CI₂、CI₃）,主成分分析表明,根系生物量和地上部生物量最能代表直播早籼稻对低温胁迫后的响应情况,可作为芽期耐冷性鉴定的评价指标。通过聚类分析,将41份早籼稻品种划分为3类,筛选出陵两优7108、两优287、锦两优816等9份强耐冷品种,株两优1号、潭两优83、株两优22等15份中度耐冷品种,温229、中早33、五丰优157等17份冷敏感品种。这些品种可以进一步为耐冷育种和生产服务。     

Morphological and molecular evaluation for germinability in rice varieties under low-temperature and anaerobic conditions

Direct-seeding cultivation of rice is increasing in Asia instead of transplanting system, because of its lower cost and operational simplicity. Low-temperature germinability (LTG) and anaerobic germinability (AG) are important characters for breeding of varieties for wide-spread adaptation of direct-seeding cultivation in rice. This study was performed to evaluate LTG and AG of seven rice varieties and identify varieties with strong germinability on both low-temperature and anaerobic conditions. The mean germination rate and germination vigor of seven varieties were 51.7% and 6.0 under low-temperature condition, respectively. Among these varieties, Cheongcheongjinmi and Hwanggeumnodeul had the highest germination rate of 80%, indicating that Cheongcheongjinmi and Hwanggeumnodeul have a good LTG. In anaerobic conditions, the germination rate and coleoptile length for all varieties were 47.6% and 3.2 cm, respectively. Of them, the highest germination rate and coleoptile length were observed in Subo and Hopum, respectively, suggesting that these two varieties are tolerant to anaerobic during germination stage. Molecular evaluation by SDS-PAGE revealed that the protein patterns differed at 50 kDa, 40 kDa, and 22 kDa between low-temperature and anaerobic conditions. Varieties identified as good LTG or AG in this study may be used for developing new direct-seeding rice cultivars through pyramiding these traits in the breeding program.     

开花期低温胁迫对四川攀西稻区水稻开花结实的影响

以3种籼稻品种和3种粳稻品种为试验材料, 利用人工气候室在开花期进行低温胁迫处理, 研究了低温胁迫对攀西稻区籼、粳稻开花和结实及两者间关系的影响。结果表明, 开花期低温胁迫下籼稻和粳稻的开花习性、花药和花粉特性和结实表现不同。常规粳稻开花对低温有较高的耐冷性。低温胁迫下籼稻品种(组合)花药体积、花药开裂率、可育花粉率、柱头着花粉数和柱头花粉萌发率较对照降低幅度均比粳稻品种(组合)大; 籼稻品种(组合)各产量构成因素较对照降低幅度比粳稻品种(组合)大。相关分析表明, 结实与水稻花药和花粉主要性状有密切关系。开花期低温胁迫影响花药和花粉发育成熟, 使花药不能正常开裂、散粉不足, 可育花粉率和柱头花粉萌发率降低, 直接影响受精结实, 成为结实率降低的主要原因之一。     

不同水稻种质资源重要农艺性状与发芽期耐寒性鉴定研究

对106份水稻材料的12个农艺性状进行两年（2018-2019年）田间测定,比较分析不同材料间的性状及多样性指数差异,以低温处理下的发芽率为标准对水稻种质资源发芽期耐寒性进行评价。结果表明,12个农艺性状中,除了千粒重、茎粗和每穗总粒数外,其他9个性状的遗传多样性指数均小于2.00;单株产量、每穗总粒数和每穗实粒数的变异系数分别为22.08%、21.89%和22.25%,谷粒宽变异系数最小,为7.90%。共筛选出23份特异种质资源,其中大穗型品种9个,高单株产量型品种4个,籽粒细长型品种10个。聚类分析可将106份水稻材料分为3个类群,类群Ⅰ、类群Ⅱ和类群Ⅲ占比分别为15.1%、47.2%和37.7%。通过主成分分析可将12个农艺性状指标转换为5个主成分因子（PC1~PC5）,得到84.19%的累计贡献率。利用综合指标值（PC1~PC5）和相关公式得到相应模糊隶属函数和权重,最终获得综合评价种质资源农艺性状的D值,排名前10名的种质资源为77D、万恢355-2、宜恢1577、南恢533、176-15、丰788、万恢86、杨福6号、蜀恢527和176-6。低温胁迫导致水稻种子发芽率降低,种质间的发芽率存在显著差异,其中176-6、176-15、桂99和糯稻89-1发芽期耐寒性强,为1级耐寒种质。筛选到的耐寒种质和综合性状优良的种质可为培育适宜直播的新品种提供材料。     

机械旱直播对水稻生育进程、光合特性及产量的影响

探讨2种种植方式对水稻生育进程、光合特性及产量的影响,为辽宁省水稻直播栽培提供技术指导。以辽宁省中早熟水稻品种辽星21、旱稻品种旱403和旱9710为试验材料,采用移栽和直播2种种植方式,对水稻生育进程、茎蘖动态、光合特性和产量进行比较分析。结果表明,2种种植方式下,不同品种水稻产量均表现为移栽高于直播,辽星21直播种植产量高于移栽种植的旱403和旱9710;与移栽种植相比,直播种植水稻株高降低,水稻主茎叶片减少约2片,剑叶和倒二叶的净光合速率（P_n）下降,单位面积茎蘖数增加。水稻直播种植宜以主茎成穗为主,优化群体结构,提高光合特性,进而实现产量的增加。     

不同生态型玉米品种低温下出苗机理研究

为了探讨不同的玉米品种对冷害的抗性,本研究以黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山西等地的10个玉米品种‘郑单958’、‘辽单565’、‘中地77’、‘永玉3’、‘山西708’、‘山西712’、‘银河32’、‘吉单198’、‘九单48’、‘龙单13’为试验材料,测定各个品种在5℃低温和25℃恒温条件下的发芽率、吸水率、电导率、细胞内游离脯氨酸含量、淀粉含量,研究结果表明：不同的玉米品种在低温下的活力差异应与24 h内种子吸水率、电导率、细胞内游离脯氨酸含量、淀粉含量、细胞内各种酶的活性有关。经低温处理后,‘辽单565’的发芽率降幅最低,仅为5.34%,其次为‘龙单13’和‘中地77’,降幅分别为5.67%和7%,表明这3个玉米品种对冷害的抗性比较强,适合在黑龙江等冷害灾害较为常见的地区播种。     

吉林省主栽水稻品种孕穗期耐冷性比较

为了对吉林省水稻品种进行合理布局,降低低温冷害风险,对目前吉林省主要水稻栽培品种孕穗期的耐冷性进行研究。选用目前吉林省的7个主栽水稻品种（‘长白9’,‘长白16’,‘吉粳803’,‘吉粳105’,‘吉粳88’,‘吉粳83’,‘吉粳81’）进行孕穗期16℃低温处理,通过线性内插法确定了低温处理6~14天连续9天的水稻空壳率,进一步利用统计回归方法建立了16℃低温处理下不同水稻品种处理天数与空壳率的相互关系。结果表明;所有参试品种在处理10~13天时水稻空壳率达到最高,随后无明显变化。其中耐冷性弱的‘长白19’的空壳率最早达到最大值,并且冷水反应比较敏感。耐冷性最强的‘吉粳81’,冷水反应比较迟钝。其余的品种介于二者之间。因此,品种间耐低温能力存在显著差异,选育耐低温品种是提高水稻耐冷性的一种有效途径。