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     

灌溉对冬小麦灌浆期光合产物供应和转化及有关酶活性的影响

在池栽遮雨条件下，研究了不同灌溉措施对小麦灌浆期光合产物的供应、转化及相关酶活性的影响。结果表明，灌溉明显改善小麦灌浆期光合产物的供应及转化。土壤干旱使叶面积指数降低，叶面积持续期缩短，旗叶光合速率及SPS活性下降，光合产物供应不足；同时籽粒中SS、ADPG-PPase、SSS和GBSS活性明显下降，特别是在灌浆中后期更     

大穗型小麦品种强、弱势籽粒淀粉积累和相关酶活性的比较

在大田条件下, 以两个大穗型小麦品种山农12和PH01-35为材料, 对籽粒发育过程中强、弱势籽粒淀粉积累及其相关酶活性变化进行了比较研究。结果表明, 两品种强势粒直链淀粉积累量和支链淀粉积累量均高于弱势粒。Logistic方程模拟淀粉积累过程, 强势粒淀粉积累起始势(C₀)高, 活跃持续期长, 平均积累速率(R_mean)高, 最终淀粉积累量高。 籽粒蔗糖合酶(SS)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、UDPG焦磷酸化酶(UGPase)、可溶性淀粉合酶(SSS)和束缚态淀粉合酶(GBSS)活性均呈单峰曲线变化, 强势粒上述酶活性均高于弱势粒。花后7~21 d, 弱势粒蔗糖含量明显高于强势粒, 表明弱势粒淀粉积累量低, 并不以其淀粉合成底物的供给为限制因子, 而主要与淀粉合成能力低有关, 同时与籽粒灌浆前期胚乳细胞的数量关系密切。     

施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响

以扬稻6号和粳稻941为材料,通过盆栽试验,研究了不同施氮处理对水稻颖果淀粉积累和相关酶活性的影响。结果表明,增加穗肥施氮量显著降低颖果中的可溶性糖含量,淀粉含量有降低的趋势,但不明显。颖果中直链淀粉和支链淀粉含量随粒重的增加而上升,二者积累具有同步性;增加穗肥施氮量能显著降低颖果中直链淀粉含量,并使颖果中直链/总淀粉的比例降低,其效果要好于分蘖期施氮。分蘖期或孕穗期增施氮肥可以显著提高灌浆中、后期颖果中的ADPG焦磷酸化酶(AGP)、可溶性淀粉合酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性,降低颖果中淀粉粒结合型淀粉合酶(GBSS)的活性。就施氮时期来看,孕穗期施氮(LH)对这些酶的促进或抑制效果好于分蘖期施氮(HL)。     

温敏核不育水稻eui突变体自交结实期籽粒形成生理研究

为了探讨温敏核不育水稻eui突变繁殖时籽粒形成生理,以‘培矮64S’为对照,采用冷水灌溉繁殖的方法研究了温敏核不育水稻(Oryza sativa)eui突变体（‘长选3S’）自交结实期籽粒形成的生理特点。结果表明,在灌浆结实过程中,‘长选3S’和‘培矮64S’籽粒直链淀粉、支链淀粉含量在花后第7~27天增加快,随后增加减慢;籽粒中ADPG焦磷酸化酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶等3个酶的酶活性及可溶性蛋白质含量随灌浆进程逐渐下降;籽粒中可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的酶活性随灌浆进程先升后降,呈单峰曲线变化。就整个灌浆结实期而言,‘长选3S’籽粒中ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶等5个酶的酶活性及直、支链淀粉含量、可溶性蛋白质含量均比其亲本‘培矮64S’的高,而自交结实率、单株产量则比‘培矮64S’的低。差异性分析表明,2个不育系之间籽粒中上述5个酶的酶活性及直、支链淀粉含量、自交结实率及单株产量差异不显著,而可溶性蛋白质含量差异显著。     

穗分化期外施24-表油菜素内酯(EBR)促进水稻源、库及籽粒灌浆的生理机制

水稻产量高低与其籽粒灌浆能力的强弱密切相关, 而籽粒灌浆能力的强弱受源和库的影响。已有研究表明, 油菜素甾醇类化合物(brassinosteroids, BRs)对水稻生长发育和产量具有正向调节作用。为进一步阐明BRs调控水稻源强、库容和库活性的生理机制及其相互关系, 本研究在大田条件下, 以粳稻日本晴为试验材料, 在穗分化期喷施24-表油菜素内酯(24-epibrassinolid, EBR), 分析其相关影响。首先, 两种不同浓度的EBR处理通过促进光合产物的合成及其在灌浆过程中的转运提高了水稻的源强。其次, 两种浓度EBR处理均增大了水稻的库容, 但两种处理的影响方式存在差异, 低浓度处理(T1) 显著提高水稻籽粒的千粒重, 对穗粒数的影响较小; 高浓度处理(T2)则显著增加单位面积的穗数和穗粒数, 对千粒重的影响较小。再次, 两处理同时提高了水稻强、弱势粒的蔗糖裂解酶活性, 尤其对弱势粒酸性转化酶(acid invertase, AI)活性的影响较大, 有助于光合产物向弱势粒分配, 进而促进弱势粒淀粉合成和籽粒灌浆, 提高其充实度和结实率。最后, 两处理均显著增加了水稻的产量, T1和T2分别平均增加5.6%和15.2%, T2比T1平均增产9.1%。因此, 与低浓度EBR处理下的千粒重增大相比, 高浓度处理下穗粒数的增加对产量影响更大。综上所述, 穗分化期进行EBR处理能够增大水稻的源强、库容和库活性, 进而促进光合物质的积累和分配, 有利于籽粒灌浆; 在光合物质供应充足和库活性显著提高的基础上, 库容的增大有助于产量的明显提高。     

水稻穗上不同粒位籽粒胚乳结构及其结实期灌溉方式对它的调控作用

为探明水稻穗上不同粒位胚乳结构形成特征及结实期灌溉方式对它的调控作用, 本研究以籼稻扬稻6号和粳稻武运粳24为材料, 运用扫描电镜观察了穗上不同部位籽粒胚乳结构的形成动态。自抽穗至成熟设置保持浅水层(CK)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉方式, 观察了干湿交替灌溉方式对水稻产量和籽粒胚乳结构的影响。结果表明, 灌浆过程中稻米胚乳结构的形态建成顺序是, 上部穗籽粒早于中部穗籽粒更早于下部穗籽粒, 一次枝梗籽粒早于二次枝梗籽粒, 穗上早开花的籽粒早于迟开花的籽粒。与CK相比, 结实期WMD可以明显提高水稻产量; 其穗下部籽粒胚乳的淀粉体排列更紧密, 籽粒背部淀粉粒嵌挤甚至粘连。在WSD下, 稻米胚乳淀粉体排列疏松, 体积减小, 粒径差异增大, 相互间隙增大。灌溉方式对胚乳结构的影响, 因粒位而异, 以下部穗二次枝梗籽粒的腹部最为显著。表明水稻穗上不同部位籽粒胚乳结构形成与花后天数有密切关系; 结实期WMD可以改进穗下部籽粒胚乳结构, WSD则会使胚乳结构变差。灌浆期土壤水势-20 kPa 可作为改善稻米胚乳淀粉结构的节水灌溉低限指标。     

氮肥运筹对寒地粳稻淀粉合成关键酶活性及淀粉积累的影响

选用寒地粳稻松粳9号和松粳6号,在一定的施肥量下采用不同氮肥运筹处理,对水稻开花后淀粉积累、淀粉合成关键酶活性及其之间的关系进行研究。结果表明,合理减少基肥施氮比例、增加穗粒肥施氮比例可以促进籽粒灌浆、增加总淀粉含量,同时还可适当提高稻米支链淀粉含量。适当减小基肥施氮比例、增加穗粒肥施氮比例有利于提高灌浆后期籽粒中ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶(Q酶)的活性,而在灌浆前期淀粉合酶(SSS)活性随着基蘖肥比例的减小而降低。通过相关分析可知,ADPG焦磷酸化酶、Q酶和SSS与淀粉及其淀粉组分密切的相关,对淀粉及淀粉组分含量变化均有同等重要的作用。因此: 合理的基肥、蘖肥、穗肥、粒肥配比(5∶3∶1∶1)能够调控灌浆过程中淀粉合成关键酶活性,从而增加淀粉及淀粉组分含量。     

非对称性增温对冬小麦强势粒和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响

以扬麦11为材料,采用全生育期田间开放式增温系统进行增温处理,研究了不同增温处理对小麦强和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响差异。结果表明,冬小麦强势粒中蔗糖合酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和淀粉分支酶(SBE)的活性较弱势粒高,而且三者白天的活性均比夜间高。不增温条件下,整个灌浆期强势粒中SS、AGPase和SBE的活性平均分别比弱势粒高72.9%、111.4%和7.8%。全天、白天和夜间增温条件下,强势粒SS白天的活性比常温对照的高8.4%~31.2%,夜间的活性比对照高11.1%~20.3%;弱势粒SS白天的活性比对照高9.7%~20.3%之间,夜间的活性比对照高6.1%~32.0%。弱势粒中AGPase活性在不同增温处理下也显著提高,其白天的活性比对照高54.2%~124.4%,夜间的活性比CK高20.7%~99.3%。增温对SBE活性的影响较小,强势粒和弱势粒在增温条件下其白天的活性均比对照高3.9%~12.1%,夜间的活性均比对照高1.0%~7.6%。相关分析表明,AGPase和SBE的活性与千粒重之间存在极显著正相关,增温条件下AGPase和SBE的活性显著提高,尤其是弱势粒中AGPase和SBE活性的显著提高是千粒重提高的一个重要原因。     

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase, AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期, 不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33~27.94 μmol g^-1 FW h⁻¹, 差异达极显著水平(F=133.81, P<0.0001); 而在四分体期, 不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97~75.20, P<0.0001),差异为4.27~7.44 μmol g^-1 FW h⁻¹。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39~80.77 μmol g^-1 FW h⁻¹,差异极显著(F=135.76~5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460~0.7150, P=0.0004~0.0487);灌浆期, 叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=−0.28634, P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。     

水稻不同粒位小穗轴的超微结构差异及其CaM活性的细胞化学定位

以同一稻穗内的不同部位小穗轴为材料,利用低温包埋、免疫胶体金标记和透射电镜技术,对维管束韧皮部的超微结构差异及其花后动态变化进行观察比较,并对筛管-伴胞细胞中的CaM活性与分布进行细胞化学定位。结果表明,稻穗不同部位小穗轴的维管束组织结构差异,主要表现在中央大维管束的总面积、韧皮部面积和导管面积上,强势粒小穗轴的维管输导组织结构一般优于弱势粒小穗轴;水稻抽穗开花后不同部位小穗轴中央维管束筛管分子和伴胞等细胞的超微结构变化过程大致相同。其中,筛管分子在水稻开花前均已分化成熟,而伴细胞仍保持着较完整的细胞结构特征,之后逐渐呈现出明显的退化迹象;与弱势粒小穗轴相比,强势粒小穗轴在灌浆启动时筛管厚壁和伴细胞中的线粒体等细胞器和胞间连丝的数量丰富、CaM标记密度高,表现出较明显的启动机能和输导生理优势,但至水稻灌浆中期之后,不同粒位间小穗轴的输导生理差异可能并不明显。     

水稻穗上不同部位籽粒垩白性状的差异

以中熟籼稻扬稻6号和中熟粳稻武育粳3号为材，研究了在不同施肥水平下，稻米垩白度与垩白粒率在穗上不同部位和不同粒位籽粒间的差异及其分布特点。结果表明，在稻穗同一部位，籽粒的垩白度和垩白粒率二次枝梗高于一次枝梗；一次枝梗上第6粒位籽粒的垩白度较高，第1粒位籽粒的垩白度较低；在二次枝梗上，第1粒位籽粒的垩白度较低，第3、4粒位籽粒的垩白度较高；垩白粒率，一般穗下部>中部>上部；一次枝梗上第2粒位籽粒最高，第1或第6粒位籽粒最低；在二次枝梗上，一般以第1粒位籽粒最低。在0～240 kg/hm2范围内增施氮肥可以降低垩白度和垩白粒率。     

灌浆期高温与干旱胁迫对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性及淀粉积累的影响

高温与干旱是小麦灌浆期的主要胁迫逆境, 影响小麦同化物的生成及其在籽粒中的积累。本文以郑麦366为试验材料, 采用盆栽和人工气候室模拟相结合的方式, 研究了灌浆期高温(HT)、干旱(DS)和高温干旱复合胁迫(HT+DS)对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性、淀粉及其组分的影响。于花后10 d将长势均匀一致的盆栽小麦转移至人工气候室, 至小麦成熟。人工气候室设适温(昼25℃/夜15℃)和高温(昼32℃/夜22℃)两种温度模式, 每种温度模式下又设置正常水分(土壤相对含水量75%左右)和轻度干旱胁迫(土壤相对含水量50%左右)两个土壤水分处理, 以适温、正常水分处理为对照。与对照相比, HT、DS及HT+DS条件下籽粒可溶性淀粉合酶(SSS)和结合态淀粉合酶(GBSS)活性在胁迫初期显著升高, 之后迅速下降; 淀粉分支酶(SBE)、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)和蔗糖合酶(SS)活性在小麦籽粒整个灌浆过程中均低于对照; 上述酶活性还受高温与干旱互作的显著影响。HT、DS及HT+DS逆境下, 小麦籽粒淀粉积累速率减小, 籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量下降, 生育期缩短, 粒重和产量降低。其中, HT的影响大于DS, 复合胁迫的影响大于单一胁迫。相关分析表明, SSS和GBSS活性与籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量在多数测定时期呈正相关(P<0.01), AGPase、SBE和SS活性在灌浆后期(花后22~26 d)与籽粒直、支链淀粉和总淀粉含量呈正相关(P<0.01)。表明高温干旱胁迫通过淀粉合成关键酶而影响籽粒淀粉的合成与积累, 最终影响小麦产量和品质。     

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。     

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。     

不同小麦品种粒重和蛋白质含量的穗粒位效应分析

小麦籽粒的发育存在时空差异,不同穗粒位的粒重和蛋白质产量也存在差异,剖析粒重和籽粒蛋白质含量的穗粒位效应,有助于深入了解小麦产量和品质的形成机制。于2009—2010和2010—2011小麦生长季进行大田试验,选用3种类型4个品种,分析了不同穗粒位的粒重、蛋白质积累和蛋白质含量的动态变化。结果表明,粒重和蛋白质积累量的穗粒位间变异大于年份(环境)间变异和基因型间变异;蛋白质含量的年份间变异大于基因型间变异和穗粒位间变异,而成熟期穗粒位间变异最大。大粒品种易受环境影响,小粒品种比较稳定。优质面包小麦品种开花后各时期的籽粒蛋白质含量普遍高于中筋小麦,但不同时期、不同年份差异较大。开花后各时期,强势粒的粒重、蛋白质积累量和蛋白质含量显著大于弱势粒,中部籽粒显著大于上部和下部籽粒;随着灌浆进程穗中部与下部籽粒的差异变小,至开花后36 d时,中部和下部籽粒的蛋白质含量无显著差异。随籽粒灌浆进程,不同品种各穗粒位的粒重和蛋白质积累均呈"慢–快–慢"的"S"型曲线变化,蛋白质含量均呈"高–低–高"的"V"型曲线变化,灌浆后期,中部和下部强势粒以及下部弱势粒的蛋白质含量增长速度明显快于其他穗粒位籽粒。粒重最大生长速率出现在开花后18~21 d,快速增重时期为开花后12~26 d;籽粒蛋白质最大积累速率出现在开花后21~24 d,快速积累时期为开花后13~32 d。根据本研究结果,我们认为高产优质小麦品种的特征是籽粒不宜过大,小花位粒数不宜过多,且中、下部籽粒较多,开花后13~26 d灌浆速率快。     

水稻籽粒灌浆特性及其与籽粒生理活性的关系

研究了6个水稻品种(组合)的籽粒灌浆特征及其与籽粒生理活性的关系.籽粒充实较好的武育粳3号和9516,强、弱势粒灌浆趋于同步,强、弱势粒的起始灌浆势(R0)、最大灌浆速率(Gmax)、平均灌浆速率(G)以及达到最大灌浆速率的时间(Tmax)差异较小.籽粒充实较差的扬稻4号、汕优63、PC311/早献党18和PC311/IR36,强、弱势粒灌浆表现为异     

冬小麦旗叶蔗糖和籽粒淀粉合成动态及与其有关的酶活性的研究

鲁麦22和鲁麦14相比,旗叶的光合能力强,蔗糖含量高,催化蔗糖合成的磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性高;籽粒中蔗糖供应充足,降解蔗糖的蔗糖合成酶(SS)活性高;与淀粉合成有关的酶:腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、游离态(或可溶性)淀粉合成酶(S-STS)和束缚态淀粉合成酶(B-STS)均有较高的活性,这是其粒重高的原因.通过对两个品     

孕穗—灌浆期低温对水稻穗部性状的影响

为研究不同时期低温对水稻穗部性状影响程度,以千重浪2号和润宇1号为试材,在盆栽条件下研究孕穗期和灌浆期低温对穗部性状的影响.结果表明,孕穗期低温使参试品种的穗长、一次枝梗长、一、二次枝梗数、穗粒数、着粒密度和结实率都有不同程度的下降,其中叶龄余数为1.0时的低温处理对上述穗部性状的影响最大.孕穗期低温主要降低了穗中部和穗下部的二次枝梗数、粒数和结实率,对一次枝梗的影响相对较小.灌浆期低温则使结实率明显下降,穗粒重降低.     

早籼稻籽粒灌浆过程中淀粉合成酶的变化及温度效应特征

要选2个不同淀粉类型的早籼品种,对水稻开花后籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的3个关键酶—ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉分支酶活性变化进行分析,并采用人工控温试验等方法探讨了不同温度下ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶与淀粉分支酶的活性变化特征。研究结果表明,在水稻籽粒灌浆过程中支链淀