水稻弱势粒灌浆机理与调控途径

水稻籽粒充实优劣和粒重高低与颖花在穗上着生的部位有密切关系。通常, 着生在稻穗中上部早开花的强势粒, 灌浆快、充实好、粒重高; 着生在稻穗下部迟开花的弱势粒, 灌浆慢、充实差、粒重低。这种强、弱势粒灌浆的差异在大穗型超级稻品种上表现更为突出。弱势粒充实差和粒重低不仅阻碍了水稻产量潜力的发挥, 而且还会降低稻米品质, 尤其是加工品质和外观品质。关于弱势粒灌浆差的机理有许多假设, 包括同化物供应限制、库容限制、激素间不平衡、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性或基因表达量低、“流”不畅等。最近研究表明, 灌浆始期籽粒库生理活性低和活跃灌浆期蔗糖转化为淀粉的生化效率低是弱势粒灌浆差的重要原因; 增加抽穗期糖花比(抽穗期茎与鞘中非结构性碳水化合物与颖花数之比)及灌浆期脱落酸与乙烯比值可以显著提高籽粒库生理活性和籽粒灌浆速率。从环境(含栽培)、植株整体水平以及籽粒内在因素等不同层次上深入研究水稻弱势粒灌浆差的机理及其调控途径, 对于破解弱势粒灌浆差的科学难题、挖掘水稻生产潜力具有十分重要的意义。     

盐胁迫对水稻籽粒灌浆特性及产量形成的影响

以江苏沿海滩涂主栽常规粳稻南粳9108和淮稻5号为试材,研究不同盐胁迫处理包括对照(CK,盐浓度0)、中盐(medium-salinitystress,MS,盐浓度0.15%)和高盐(high-salinitystress,HS,盐浓度0.3%)对水稻籽粒灌浆及产量形成生理特性的影响。结果表明:(1)与对照相比,中盐和高盐胁迫均显著降低水稻产量,降幅分别为26.3%和57.7%(两品种平均);盐胁迫处理下,穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著下降。(2)盐胁迫显著降低穗长、每穗强势粒和弱势粒籽粒数、结实率和千粒重,其中强势粒结实率和千粒重的降幅均低于弱势粒。(3)盐胁迫下,水稻植株抽穗期和成熟期干物重以及抽穗期至成熟期干物质积累量显著下降,但收获指数明显增加。此外,抽穗后15d和30d盐胁迫处理的叶片净光合速率和SPAD值均显著低于对照。(4)盐胁迫降低籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率,但达最大灌浆速率时间和有效灌浆天数有所增加;盐胁迫提高了强势粒和弱势粒有效灌浆天数,但平均灌浆速率显著下降,其中强势粒灌浆量的降幅低于弱势粒。(5)盐胁迫下,籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉...     

辽优1052及其亲本灌浆特性与源库关系的比较

对直立大穗型杂交稻辽优1052及其母本105B和父本C52做减源和减库处理,研究大穗型水稻品种籽粒灌浆特点。结果表明：三品种均为源限制型,都存在着两段灌浆现象。同一品种强弱势粒间灌浆过程差异较大。母本105B最终粒重较小,且强弱势粒间粒重差异较小;而杂交稻辽优1052及父本C52强弱势粒粒重差异较大。说明大穗小粒型品种源库矛盾较小。对于源限制型品种,减源能明显的缓和源库矛盾,尤其对最终粒重的提高有一定作用;而减库能加剧源库矛盾,使最终粒重降低。     

减源疏库对不同穗型水稻品种籽粒灌浆和结实性的影响

以直立大穗型常规稻辽粳263和弯穗型杂交稻屉优418为试验材料,用Logistic方程对籽粒灌浆过程进行模拟,研究不同源库处理对不同穗型品种的籽粒灌浆特性和结实性的影响。结果表明,不同源处理对2个品种灌浆参数的影响没有达到显著性水平,不同的库处理使辽粳263的最终粒重表现出极显著差异,不同的库处理在屉优418的各参数间均存在极显著差异。辽粳263穗的中部籽粒重易受到源库的影响,屉优418则是下部籽粒,源库处理对2品种的弱势粒灌浆速率影响最大。增加源库比或降低着粒密度有利于弱势粒平均粒重的提高。     

不同水稻品种的源库特性研究

以汕优多系１号等组合为材料,在不同栽培密度下,通过对不同时期干物质积累状况茎、鞘光合产物分配及籽粒灌浆情况和经济性状的测定分析,确定不同水稻品种的源库特性为增源增产类和增源增库互作增产类２个类型。增源增产型：茎鞘物质的输出率和转换率较高（尤其是转换率）,穗实粒数较低,千粒重较高,上部叶片（尤其是旗叶）对产量形成影响较大,而增源增库工作增产型源库关系较为协调,增源增库两方面影响,千粒重相对较小,茎、鞘物质的转换率较低。     

水稻粒型、粒重和灌浆研究进展

水稻(Oryza sativa L.)是全球主要粮食作物之一,挖掘水稻中产量相关性状的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),对提高水稻产量、保障国家粮食安全具有重要作用。构成水稻产量的三个要素包括单株有效穗数、每穗粒数及千粒重。其中千粒重遗传力为40%～60%,遗传稳定,受外界环境因素影响较小。因此,提高粒重来确保水稻产量是一条有效途径。水稻千粒重与粒型密切相关,水稻粒型性状由粒长、粒宽和粒厚共同构成。此外,千粒重不仅取决于籽粒库容量(粒型)也取决于其充实度(灌浆)。因此,研究水稻粒型和粒重与灌浆速率对于提高水稻产量和改良水稻品质均有重要作用。本研究总结了水稻粒型、粒重和灌浆已定位和克隆的基因研究进展,为水稻的籽粒性状育种提供参考。     

不同施氮水平对杂交水稻保持系源库特征的影响

为了明确不同施氮水平下杂交水稻保持系的源库特性差异,以两个杂交水稻保持系中9B和优1B为试验材料,研究了不同施氮水平对保持系的源（叶片）、库（籽粒）及其相互关系（粒叶比）的影响。结果表明：增施氮肥可增源,但施氮过多不利于灌浆期间保持较高的光合绿叶面积。高氮条件下中9B的籽粒潜在库容（总颖花数）和现实库容（实粒数）均增加,而优1B籽粒库容量却有降低趋势。不同杂交水稻保持系在不同施氮水平下的源库关系随籽粒灌浆进程而变化,粒叶比大小取决于各时期单位绿叶面积所承担的总颖花量和结实粒数。     

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。     

基于控制授粉技术的玉米弱势粒发育与库特征的关系

明确弱势粒败育和灌浆受限与其库容量或库活性关系,对于探讨弱势粒调控途径、实现密植群体产量挖潜具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉IcP、完全授粉CP),比较成功发育弱势粒(IcP处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的库容量和库活性及籽粒灌浆参数的差异。结果表明,不同控制授粉处理下,玉米弱势粒胚乳细胞增殖过程和最大胚乳细胞数无显著差异;IcP处理弱势粒可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达12.6%和21.8%,且实测百粒重、籽粒终极生长量、最大灌浆速率和平均灌浆速率皆表现为IcP处理高于CP处理。可见,玉米果穗顶部弱势粒败育或灌浆停滞不受其库容量的限制,籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子。     

干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因, 大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种, 自移栽后10 d起, 设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉模式, 观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化, 并利用¹³C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明, 与CI相比, WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率, 进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性, 促进同化物质再运转与分配, 提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性, WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。     

源库调节对灌溉与旱地小麦开花后光合产物生产和分配的影响

灌溉条件下,减源可使小麦叶片光合速率增加,减库光合速率降低。增降幅度因品种而异。鲁215953、山农48-2,鲁麦14和莱州953等品种减源后光合速率增加较少,但减库后光合速率明显降低;鲁麦15、核生2 , D041和太780等品种则相反。旱地无灌溉条件下,无论源或者库的调节对小麦叶片光合速率的影响都比较小。说明源库与光合速率之     

川东南高温伏旱区杂交中稻品种库源结构对稻米整精米率与垩白粒率的影响

以25个杂交中稻组合为材料,研究了品种齐穗期库源结构对稻米整精米率与垩白粒率的影响。结果表明：整精米率与源库比呈极显著负相关,垩白粒率与源库比呈显著或极显著正相关。其原因在于,随着杂交组合每穗着粒数的增加,单位颖花的源占有量减少,稻穗籽粒灌浆速率降低,灌浆历期延长,籽粒容重增大,整精米率提高;当籽粒灌浆     

The Differences in Grain Weight and Quality Within a Rice (Oryza sativa L.) Panicle as Affected by Panicle Type and Source-sink Relation

The effects of panicle type and source‐sink relation on the variation in grain weight (GW) and quality within a panicle were investigated using four japonica (Oryza sativa L.) varieties differing in grain density and two source‐sink adjusting treatments. There were significant differences in GW and filling grain percentage (FGP) among superior and inferior grains for compact‐panicle varieties (Xiushui 994 and Xiushui 63), while not for loose‐panicle ones (Xiushui 11 and Chunjiang 15). The floret‐removal treatment significantly improved the development of inferior florets and reduced the differences in FGP and GW between superior and inferior grains for the compact‐panicle variety, while leaf‐deleting treatment reduced FGP and GW of both superior and inferior grains. For the loose‐panicle varieties, the two treatments had little effect. The difference in chalky grain percentage (CGP) and amylose content (AC) between the two kinds of florets was larger in compact‐panicle varieties than in loose‐panicle ones. Both floret‐removal and leaf‐deleting treatments caused the changes in CGP and AC of superior or inferior grains for compact‐panicle varieties, but not for loose‐panicle ones. The difference in starch content (SC) between superior and inferior grains was much larger for Xiushui 994 than for Xiushui 11, and the two varieties differed in the response of SC to the change of source‐sink relation. The differences in AGP‐glucose pyrophosphorylase (ADPG‐Ppase), starch branching enzyme (SBE) and soluble starch synthase (SSS) activities between the two kinds of grains were basically same for the two varieties, with superior being higher than inferior ones at early filling stage and smaller at later stage. In floret‐removal treatment, the activities of ADPG‐PPase, SSS, and SBE in superior grains of Xiushui 994 decreased at early filling stage and increased at middle or later stages. Meanwhile, the activities of SSS and SBE in both kinds of grains at early filling stage, and of ADPG‐PPase and granule‐bound starch synthase (GBSS) in inferior grains over the whole stage were increased. In leaf‐deleting treatment, the activities of ADPG‐PPase and SBE at early filling stage and GBSS at later filling stage were reduced in superior grains, while SSS activity at middle filling stage and SBE activity at later stage were increased.     

密穗型水稻品种的籽粒灌浆特性研究

应用Richards方程对密穗型和散穗型水稻品种的籽粒灌浆过程进行拟合,研究了两类水稻品种的灌浆特性.密穗型品种灌浆时不同粒位的养分竞争作用较强, 弱势粒的灌浆过程受强、中势粒的抑制作用较强,特别是灌浆前期,从而导致穗内不同粒位间灌浆速率和持续时间有较大的差异,使强、弱势粒灌浆过程呈明显的异步性,在灌浆特性上表现为     

再生稻与同期抽穗主季稻源库流特性差异研究

以6个水稻品种(组合)为材料,研究了再生稻与同期抽穗主季稻源库流特性的差异。结果表明,再生稻叶面积指数为主季稻的1/8~1/5,穗粒数和产量为主季稻的1/3左右,但齐穗至齐穗后10 d再生稻光合速率较主季稻高20%~70%,孕穗至成熟期再生稻净同化率是主季稻的2.7~6倍;再生稻与主季稻枝梗过氧化氢酶活性差异不大,再生稻剑叶光合产物分配到穗部的比例明显高于主季稻,而残留在茎鞘中的比例大大降低;再生稻外观品质优于早稻与晚稻,而加工品质介于早稻与晚稻之间。本试验条件下,主季稻属增库增产型,而再生稻属源库互作型。为使再生稻高产,应选用穗粒数较多的品种,充分发挥再生稻光合速率与净同化率高的优势,采取积极的栽培措施,促进再生稻叶面积的扩展、穗粒数的提高与物质运转能力的增强。     

几个不同穗型水稻品种籽粒灌浆特性的研究

为了揭示直立大穗型水稻品种穗上不同粒位籽粒的灌浆特性,以沈农265等5个不同穗型水稻品种为材料进行田间试验,用Richards方程W=A/(1+Be^-bt)^1/N对不同粒位籽粒的灌浆过程进行统计回归分析。结果表明,不同穗型品种不同粒位籽粒灌浆特性存在较大差异,直立穗型品种沈农265差异最大,相对一次枝梗籽粒和上部二次枝梗籽粒而言,中下部二次枝梗籽粒灌浆峰值低且达到峰值的时间晚,但是达到峰值后下降缓慢,因此籽粒增重曲线接近直线,最终粒重也与其他粒位接近。可见尽管供试的直立大穗型品种不同粒位籽粒灌浆存在比较激烈的竞争,但是中部和下部二次枝梗籽粒完全可以正常充实。     

灌浆结实期适度高温对香稻产量的影响及其机理

选用1个常规香稻品种和1个杂交香稻组合,通过人工气候室控温的方法,研究了高温处理(日均温30℃)和适温处理(日均温23℃)对产量及其构成的影响,并进一步从光合作用和碳水化合物积累的角度对其生理机制进行了分析研究。结果表明:灌浆结实期高温使新香占和优杂五山香的结实率、实粒数显著降低,虽千粒重稍有增加,但最终表现为产量极显著下降,分别比适温处理下降了22.8%和29.9%;香稻子粒灌浆中后期,高温处理显著降低了剑叶的叶绿素含量和净光合速率,使产量形成的"源"明显不足,同时子粒中可溶性糖的含量和淀粉的积累速率明显下降,使产量形成的"库"显著变弱。