水稻库/源比对叶片光合作用、同化物运输和分配及叶片衰老的影响

两系杂交稻Ｎ３１ＳＳ／Ｐ４０水培稻株不同库／源比值株剑叶光合速率在灌浆结实前期去叶处理明显高于对照,去１／２花则降低光合速率;灌浆中,后期处理间差异较小。改变库／源比后１－７去,去叶处理剑叶的ＲｕＮＢＰ羧化酶活性,光合磷酸化和Ｈｉｌｌ反庆活性,蔗糖磷酸合成酶活性,叶片中无机磷含量,被同化碳在醇溶部分分配比例及光合同化物从剑叶输出的速率均明显高于对照,而叶片中蔗糖和淀粉含量低于对照。     

水稻光合作用及相关生理性状的QTL分析

为了探讨光合作用及相关生理性状的遗传规律，利用由籼稻品种IR24 和粳稻品种Asominori杂交衍生的65个染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSL）为材料，研究了水稻光合作用及相关生理性状的QTL。在水稻抽穗后7 d测定叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（G_s）、气孔导度（T_r）、细胞间隙CO₂浓度（C_i）、叶绿素含量（CHL）、全氮含量（TLN）。共检测到10个QTLs，分布于第1、3、4、5、7、8和10染色体上，LOD值在2.77~8.42之间，贡献率为9.5%~46.5%。其中仅有控制气孔导度的qGs-8 与控制叶绿素含量的qCHL-8以及第10染色体上控制气孔导度的qGs-10与控制细胞间隙CO₂浓度的qCi-10位置相同，分别位于第8染色体上标记R727和第10染色体上标记C1166附近。其他QTL在染色体上的位置不同，暗示了水稻光合功能遗传规律的复杂性。     

不同氮效率水稻品种叶片光合作用及氮利用特征的差异分析

以扬稻6（氮高效品种）、武玉粳3（氮低效品种）为材料,在含有2.86mmol/L NH₄ ⁺溶液培养条件下,分别在开花期和灌浆期分析了中位叶、旗叶的净光合速率、氮同化酶的活性、叶片氮含量与转移率以及对子粒的贡献。结果表明：（1）旗叶的净光合速率显著高于中位叶;扬稻6旗叶的净光合速率显著高于武玉粳3,而中位叶净光合速率在品种间差异不显著。（2）硝酸还原酶活性（NRA）、谷氨酰胺合成酶活性（GSA）是中位叶高于旗叶、灌浆期高于开花期、扬稻6高于武玉粳3。从开花到灌浆期,旗叶可溶性糖含量呈增加的趋势,而中位叶可溶性糖含量呈减少的趋势。旗叶可溶性糖含量高于中位叶、扬稻6高于武玉粳3。可溶性蛋白含量呈下降的趋势,扬稻6可溶性蛋白含量高于武玉粳3。扬稻6、武玉粳3中位叶可溶性蛋白的转出率分别是50.3%、37.6%;旗叶可溶性蛋白的转出率分别是69.5%、44.4%。（3）中位叶总氮积累量显著高于旗叶、开花期显著高于灌浆期。扬稻6中位叶、旗叶氮转移量分别为35.6%、34.7%;武玉粳3中位叶、旗叶氮转移量分别为26.9%、35.3%。（4）去除中位叶,子粒氮分别比对照减少了6.9%（扬稻6）、4.6%（武玉粳3）;子粒产量分别比对照减少了7.3%（扬稻6）、4.9%（武玉粳3）。去除旗叶,子粒氮分别比对照减少了10.5%（扬稻6）和9.2%（武玉粳3）;子粒产量分别比对照减少了13.8%（扬稻6）、11.1%（武玉粳3）,表明旗叶对子粒氮和产量的贡献更大。总之,氮高效品种旗叶光合作用和氮同化能力显著高于氮低效品种,另一方面,其中位叶储存的氮也能及时转移到子粒中,提高了氮效率,这反映了不同氮效率品种氮素利用差异的机制。     

不同叶片卷曲度杂交水稻的光合特性比较

在田间条件下研究了叶片卷曲度不同的6个代表性杂交水稻组合在开花期和花后20天上部3张叶片的卷曲度和剑叶叶片近轴面(上表面)、远轴面(下表面)光合强度、叶片角度、挺直度、群体消光系数的关系。结果表明，剑叶卷曲度高的组合叶片卷曲度达44%～47%，中等的组合为15%～16%，低的组合为10%～11%。高叶片卷曲度组合的剑叶上表面     

番茄叶片颜色差异及其对光合作用的影响

本研究旨在探究不同叶色的番茄材料光合特性的变化,以及不同材料如何通过叶片颜色的差异适应环境。从番茄种质中选取叶片颜色差异最大的2个基因型HTS-056和HTS-069,研究叶片颜色、叶片中色素含量以及叶片厚度之间的关系,同时测定不同时间的光合作用。结果表明,两个品种在光合作用潜能上没有显著差异,但HTS-069光合碳同化的能力更强,其叶片颜色较深,叶片增厚与叶绿素含量和类胡萝卜素含量增高有关。HTS-069更易受到“午休”的影响,从黑暗中恢复光合作用的能力也较弱。以上结果表明不同叶片颜色的番茄可能采用不同的生存策略。     

利用叶片高光谱指数预测水稻群体叶层全氮含量

通过测定叶片高光谱来快速估测整个水稻叶层全氮含量对于水稻氮素诊断有重要意义。本文通过连续3年不同施氮水平和不同品种类型的4个大田试验,分生育期同步测定了不同叶位叶片的高光谱反射率及叶层全氮含量,并系统分析了叶片水平多种高光谱指数与水稻叶层全氮含量的定量关系。结果表明,不同叶位叶片的光谱反射率与叶层全氮含量的相关程度不同,顶二叶(L2)表现最好、顶三叶(L3)次之,而L2和L3的平均光谱(L23)有助于进一步提高光谱指数的敏感性,是估测叶层氮含量的适宜叶位组合。绿光560nm和红边705nm波段附近光谱反射率与叶层全氮含量呈极显著负相关关系,两者分别与近红外波段组合而成的光谱比值指数可较好地监测水稻叶层全氮含量,其中绿光、红边窄波段比值指数SR(R780,R580)和SR(R780,R704)表现较好,与叶层全氮含量的决定系数分别为0.887和0.884;独立试验数据检验的RMSE分别为0.216和0.235。将上述2个窄波段比值指数中的近红外、绿光波段和红边波段宽度分别扩展至100、20和10nm,从而构建的宽波段比值指数SR[AR(750-850),AR(568-588)]和SR[AR(750-850),AR(699-709)]与叶层全氮含量相关性仍具有较高水平,线性回归模型的拟合精度(R2)为0.886和0.883,检验RMSE值分别为0.218和0.237。从而在叶片水平,确立了适于叶层全氮含量估测的基于绿光、红边与近红外波段的比值组合和波段适宜宽度。     

水分胁迫抑制水稻光合作用的机理

水分胁迫降低了水稻的光合速率。轻度水分胁迫下，气孔的限制是光合速率下降的主要原因；而严重水分胁迫下，叶肉细胞光合能力的降低是光合速率下降的主要原因。顺肉细胞光合能力的降低可能是由于光合量子效率、羟化效率、光合电子传递速率及光合磷酸化活力的下降所致。     

鉴定水稻灌浆期叶片光合作用与籽粒灌浆切合程度的新指标

以10个水稻品种为材料, 研究了源库增量比及其与有关植株产量性状和光合生理指标的关系. 结果表明, (1) 源库增量比在水稻品种间存在基因型差异, 说明该指标可作为生理育种指标; (2) 源库增量比与籽粒充实度及结实率之间存在多项式的关系(P<0.01), 表明该指标越接近于1, 其籽粒充实度及结实率越高. (3) 源库增量比与光合功能     

基于高光谱的水稻叶片氮含量估计的深度森林模型研究

高光谱遥感已经成为快速诊断作物水氮状态的一种有效手段。然而,传统的回归方法和机器学习往往难以挖掘高光谱的全部信息,深度神经网络又通常需要大量的训练数据,因此本研究试图探索在少量数据条件下构建深度学习模型并实现叶片氮含量的精准估计。通过在湖北省监利县开展了连续2年不同氮素胁迫水平的水稻试验,测量了作物全生育期内的216组冠层光谱和叶片氮含量。基于一阶导数光谱,本文构建了一种新的深度学习模型(深度森林DF)来进行叶片氮含量的反演,并与2种经典机器学习模型(随机森林RF和支持向量机SVM)和一种深度神经网络模型(多层感知器MLP)进行比较。结果表明,在基于少量高光谱数据的情况下,DF对水稻叶片氮含量的估算精度要高于MLP,其中预测精度最高的模型为全波段光谱反演的DF模型(R²=0.919, RMSE=0.327)。在2种经典机器学习模型中,RF的估计效果优于SVM,但2种模型结果都不够稳定。研究表明,深度森林可以提升高光谱反演叶片氮含量的精度和稳定性,并且可以通过多粒度扫描相对减轻过拟合程度。该研究结果可为少量数据条件下快速监测作物叶片氮含量提供参考。     

水稻叶片光氧化敏感性与活性氧清除系统的关系

用低O_2,低CO_2、光强269μE·m~(-2)·s(-1)的人工光氧化条件处理水稻叶片,观察了不同耐光特性品种叶片的光合速率、叶绿素含量及其组份和活性氧清除系统的差异。结果表明,不同光氧化耐性的水稻品种比较,以耐光氧化的品种受影响较小。光氧化条件下叶片活性氧清除系统中的超氧物歧化酶、过氧化物酶活性及类胡萝卜素和抗坏血酸水平降低,而膜脂过氧化作用加强。处理4～8天,不同品种间以耐光氧化品种的保护酶活性、抗光氧化物质水平下降及丙二醛含量上升的幅度较小。     

不同水、氮条件下水稻不同叶位水、氮含量及光合速率的变化特征

本文研究了不同土壤水氮条件下,水稻不同叶位含水率、含氮率、叶色和光合速率的动态变化特征。结果表明,拔节至抽穗前后,不同叶位含水率为顶1叶<顶2叶<顶3叶<顶4叶;随胁迫时间的推移,灌浆期后不同叶位水分变化趋势随水分处理而异,W3和W5同拔节至抽穗期,而W1和W2表现相反（W1至W5为由低到高土壤水分处理）。不同叶位叶     

水稻、稗草叶片超微结构与光合性能关系的研究

应用电镜研究了水稻及稗草灌浆期旗叶片的超微结构，并测定了单位叶面积叶绿体含量，叶绿素含量及光合强度，结果表明，叶绿一及光龛中度不但和单个叶绿体光合膜系统有关，更主要的是受单位叶面积内总光合 影响。水稻叶肉细胞不且多为多环形复式细胞，胞质丰富，内含较多叶绿体，单位叶面积内光合膜系统发达，韧皮部各种细胞内存在发达的胞间连丝，有利于光合产物由叶肉细胞共质体运输至筛胞分子，水稻叶片光合性能较高。稗草叶肉细     

水稻穗部氮素含量高光谱估测研究

氮素是影响水稻生长发育的主要营养元素之一,稻穗生长与氮素营养息息相关。本研究利用高光谱技术测定了稻穗的全氮含量并进行了相应的分析,结果表明：稻穗全氮含量与冠层光谱反射率在近红外波段760~1 300nm呈极显著负相关关系,稻穗全氮含量与光谱特征指数λb、SDr、SDr/SDb、DVI的相关性较好,并建立了相应的估算模型。经独立的实测数据检验可知,基于SDr/SDb与DVI指数组合所建线性回归模型y=2.075+0.001x₁-2.952x₂估测稻穗全氮含量效果最好。上述结果为稻穗营养元素的快速诊断提供了新的手段。     

水稻颖花自然开放过程中茉莉酸(JA)生物合成的变化

外源茉莉酸(JA)及其甲酯(MeJA)对水稻、小麦、黑麦和高粱等禾本科植物颖花开放具有强烈的诱导效应，然而内源JA是否参与颖花开放的调控目前还缺乏充分的证据。本研究应用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)系统检测了粳稻武运粳7号和籼稻明恢63颖花自然开放过程中JA水平变化，并以实时定量反转录PCR (real-time RT-PCR)技术分析了武运粳7号颖花开放过程中JA生物合成途径关键基因表达变化。结果发现，水稻颖花JA水平的变化与开颖进程相一致。JA水平在上午颖花开颖前较平稳，开颖时急剧上升至峰值，闭颖后又下降。开颖时JA水平的峰值比开颖前1 h提高4~5倍。与JA水平变化相对应，催化JA生物合成途径关键步骤同工酶的编码基因OsDAD1-3、OsLOX-RCI1、OsAOS1、OsAOC和OsOPR7的表达在开颖时会有不同程度的上调，闭颖后又下调。同一稻穗上正在开放的颖花JA含量及上述JA生物合成途径基因的表达水平也比已开放和未开放的颖花高。颖花开放时JA水平及其生物合成基因表达的上升和闭颖后的下降有力地表明内源JA参与水稻颖花开放的调控。     

水稻生育后期叶片早衰突变体的光合特性与叶绿体超微结构观察

以旗叶早衰的水稻突变体(psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,对两者在水稻抽穗开花后旗叶衰老过程中的光合速率、叶绿素荧光和叶绿体超微结构比较分析表明,旗叶早衰突变后的每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量均不同程度降低,以对每穗实粒数和结实率的影响程度最明显; 在水稻灌浆期间,psf旗叶的叶绿素含量、叶绿素a/b值、净光合速率(P_n)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均比其野生型对照明显降低,且随着抽穗开花后天数的推移,供试材料间的差异幅度呈逐渐拉大趋势; psf叶肉细胞中的叶绿体排列、形态大小及其类囊体结构在水稻抽穗开花期基本正常,但随着叶片衰老过程的推进,psf叶肉细胞中的叶绿体相继会出现沿细胞壁周缘化、外部形态缩皱变形、嗜锇颗粒增多变大、类囊体膜系统退化、片层结构完全解体等变化。其中,叶绿体沿叶肉细胞壁排列的周缘化与外形结构的球状化表现,与叶绿体类囊体膜系统损伤和开始降解之前的净光合速率(P_n)下降有关,而由类囊体膜系统受损所带来的F_v/F_m和F_v/F_o下降过程,则相对滞后于P_n和叶绿素含量下降的起始时间。     

强化栽培条件下水稻不同群体生育后期的根叶特性研究

对杂交水稻组合红莲优6和两优1193在强化栽培条件下不同群体生育后期的根系和光合生理特性进行了比较分析。结果显示,水稻根系密度随着群体增大而增大,但是根系活力却逐渐减小。齐穗后高产群体的剑叶叶绿素日衰减幅度较小,齐穗期剑叶叶绿素含量处理间差异不显著,但成熟期高产群体HMP、LMP的剑叶叶绿素含量分别为2.15、2.87,显著高于HLP和LLP处理,高产群体在齐穗后20d仍然具有较高的剑叶净光合速率。上述结果是高产群体水稻单位面积的产量极显著高于低产群体的主要生理原因。     

粳稻精米脂肪含量和组分对蒸煮品质的影响及其对氮素的响应

选用6个穗型不同的粳稻品种,采用7个氮肥处理,研究了精米中脂肪含量和组分对稻米直链淀粉含量和RVA特征值的影响及其对氮素的响应。结果表明,水稻精米中脂肪含量及组分存在显著的基因型差异。小穗型品种宁粳1号、早丰9号和武育粳3号精米中粗脂肪含量和淀粉脂(SL)含量分别大于或等于与之对应的大穗型品种宁粳2号、徐稻4号和9522; 精米中非淀粉脂(NSL)含量小穗型品种宁粳1号、早丰9号和武育粳3号均小于或相近于与之对应的大穗型品种宁粳2号、徐稻4号和9522。氮素对精米脂肪含量及组分的影响小于基因型,而且对于不同的基因型水稻氮素对脂肪的调控作用不同。精米中粗脂肪含量及各脂肪组分含量与直链淀粉含量(AC)及RVA特征值关系密切。精米中粗脂肪含量与脱脂前后的崩解值(BDV)呈极显著负相关,SL与直链淀粉含量(AC)、脱脂前后的消减值(SBV)和回复值(CSV)均呈显著或极显著负相关。从这些结果可以看出,精米中脂肪含量尤其是SL含量对稻米的蒸煮食味品质有显著影响,提高精米中SL含量能够提高稻米的蒸煮食味品质。