小麦籽粒游离多胺对土壤干旱的响应及其与籽粒灌浆的关系

为探明干旱胁迫下小麦内源游离多胺在籽粒灌浆过程中的作用,2013-2014和2014-2015年度选用高产品种扬麦16和宁麦13进行不同水分条件的盆栽试验。自分蘖末期至成熟期设置正常供水(WW)、土壤轻度干旱(MD)和土壤重度干旱(SD) 3种处理,观察不同土壤水分对籽粒中游离多胺和籽粒灌浆的影响。两个品种的结果一致表明,与WW相比,MD处理对叶片水势及光合作用没有显著影响,显著增加弱势粒灌浆速率(12.5%)和粒重(11.8%),对强势粒灌浆无显著影响;SD处理则严重抑制叶片光合作用,显著降低叶片水势,强势粒的灌浆速率和粒重分别下降10.1%和9.5%,弱势粒的灌浆速率和粒重分别下降14.5%和11.7%。MD处理显著提高了灌浆期弱势粒中游离亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量及其与腐胺(Put)的比值,而SD处理的结果则相反。籽粒灌浆速率、粒重与籽粒中Spd和Spm含量及Spd/Put和Spm/Put值呈极显著正相关,与Put含量呈极显著负相关。喷施Spd和Spm,显著增加3个处理弱势粒及SD处理强势粒的灌浆速率(11.2%~25.9%)和粒重(9.9%~17.7%),但对WW和MD处理的强势粒无显著影响;喷施Spd和Spm合成抑制剂[甲基乙二醛-双脒基腙(MGBG)]后,3个处理强、弱势粒的灌浆速率和粒重均显著降低,分别下降20.5%~28.8%和16.9%~28.5%。表明小麦籽粒中多胺对土壤水分的响应因土壤干旱程度而异,通过轻度土壤干旱处理增加籽粒中Spd和Spm含量以及Spd/Put和Spm/Put值,可以促进籽粒灌浆,增加粒重。     

土壤水分与氮素对水稻地上器官脱落酸和细胞分裂素含量的影响

在盆栽和土培池条件下,研究了结实期轻度土壤水分胁迫与氮素营养对水稻地上部脱落酸和细胞分裂素含量及籽粒灌浆的影响。轻度土壤水分胁迫提高了籽粒的灌浆速率,缩短了灌浆期。在高氮（HN）水平下,轻度土壤水分胁迫处理使结实率、粒重和产量较正常灌溉条件下提高。土壤水分胁迫降低了稻株中的玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）含量,显著增加了稻株中特别是籽粒中脱落酸（ABA）含量。籽粒灌浆速率与籽粒ABA含量极显著正相关,而与籽粒中Z+ZR含量的相关不显著。灌浆前期（花后9～13 d）对在HN和正常灌水下生长的稻株喷施ABA,显著提高了籽粒中蔗糖合成酶、淀粉合成酶、淀粉分枝酶、可溶性酸性转化酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性,增加了粒重。喷施氟草酮(ABA合成抑制剂)的结果与喷施ABA相反。表明轻度土壤水分胁迫促进籽粒灌浆,ABA起重要的调控作用。     

水稻籽粒多胺浓度与米质的关系

采用12个不同基因型的水稻材料,测定了结实期籽粒中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）浓度和稻米品质,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,加工品质和外观品质较好的品种,结实期籽粒Spd和Spm浓度较高,Put浓度较低。灌浆各期籽粒Spd和Spm浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著正相关,与垩白度呈极显著负相关,灌浆各期籽粒Put浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著负相关,与垩白度呈显著或极显著正相关,灌浆各期籽粒Spd、Spm和Put浓度与稻米的整精米率及直链淀粉含量的相关均不显著。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,籽粒最大胚乳细胞数增加,蔗糖合成酶（SuS）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性增强,稻米的加工品质和外观品质改善,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的效果则相反。说明通过品种选育和化学调控等途径增加籽粒Spd和Spm浓度或降低Put浓度,可以在一定程度上改善稻米的加工品质和外观品质。     

多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制

以周麦18和西农538为材料研究表明,喷施精胺(Spm)或亚精胺(Spd)显著促进冬小麦籽粒灌浆,而喷施腐胺(Put)对冬小麦籽粒灌浆无显著影响;外源Spm或Spd显著提高旗叶叶绿素含量、光合作用以及抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,同时显著降低旗叶丙二醛以及籽粒乙烯释放速率。说明不同类型多胺对冬小麦的影响不同,多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响与叶片光合、衰老以及籽粒ETH释放速率密切相关。     

结实期土壤水分和灌溉方式对水稻产量与品质的影响及其生理原因

以水稻品种武育粳3号(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为材料, 研究了结实期土壤水分和灌溉方式对产量、米质、籽粒中淀粉合成关键酶活性和内源乙烯释放速率的影响及它们之间的关系。结果表明, 与WW(保持水层, well-watered)或CI(常规灌溉, conventional irrigation)相比, 土壤轻度落干(MD, moderate soil-drying, 土壤水势保持在–10 ~ –30 kPa)和轻干湿交替灌溉(W-MD, alternate wetting and moderate-drying irrigation, 土壤落干至土水势为–25 kPa时复水)显著提高了千粒重、稻米的最高黏度和崩解值, 显著降低了垩白度和消减值; 土壤干旱(SD, severe soil-drying, 土壤水势保持在– 40~ – 60 kPa)和重干湿交替灌溉(W-SD, alternate wetting and severe-drying irrigation, 土壤落干至土水势为– 50 kPa时复水)则使稻米品质变劣。MD和W-MD处理显著降低了籽粒乙烯释放速率, 增加了灌浆中后期籽粒中蔗糖合酶(SuS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、淀粉合酶(StS)和淀粉分支酶(SBE)活性, SD和W-SD处理则提高了籽粒内源乙烯释放速率, 降低了上述各酶的活性。说明结实期土壤轻度落干或轻干－湿交替灌溉可以改善稻米品质, 籽粒SuS、AGP、StS和SBE活性的增强和内源乙烯水平的降低是稻米品质改善的重要生理原因。     

超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系

以4个超级稻品种[两优培九和II优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]为材料,2个高产品种[汕优63(杂交籼稻)、扬辐粳8号(粳稻)]为对照,测定了结实期强、弱势粒中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)浓度和灌浆速率,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,强势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和糙米重,超级稻品种与对照品种差异较小,弱势粒的灌浆速率和粒重表现为超级稻品种显著低于对照品种。灌浆期强、弱势粒的Put、Spd和Spm浓度变化均成单峰值曲线。Put的峰值浓度和平均浓度,弱势粒高于强势粒。Spd和Spm峰值浓度和平均浓度,弱势粒显著低于强势粒,超级稻品种低于对照品种。籽粒平均灌浆速率和糙米重与Put浓度呈极显著负相关,与Spd和Spm浓度以及Spd/Put和Spm/Put呈极显著正相关。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,增强了弱势粒中蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性,提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重,喷施Put或多胺合成抑制剂 (MGBG)的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控,超级稻品种弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。     

1—MCP对红星苹果贮藏期间伤乙烯合成的影响

以红星苹果果实为试材，设机械损伤、机械损伤＋1-MCP、对照3种处理，进行贮藏期间伤诱导乙烯的生物合成过程中ACC合成酶（ACS）活性、ACC积累水平、ACC氧化酶（ACO）活性和乙烯释放速率变化的试验研究。试验结果表明，机械伤刺激了果实ACS和ACO活性，促进了果实乙烯释放，加速了果实衰老；而1-MCP则抑制了受伤果实中ACS和ACO活性，提高了受伤果实贮藏后期ACC积累水平，显著地减少了受伤果实乙烯的释放，改善了受伤果实的贮藏品质。     

水分胁迫对贪青水稻籽粒充实及其淀粉合成关键酶活性的影响

以两个灌浆速率差异较大的杂交稻组合(汕优63，Pc311/早献党)为材料，设置出穗后高氮(HN)和正常氮(NN)两个水平，以正常灌水为对照(WW)，研究适度水分胁迫(WS)对水稻籽粒灌浆速率与籽粒中淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明， HN导致水稻贪青迟熟，主要表现为淀粉积累速率和积累量显著下降，造成粒重和产量降低。适度水分胁迫处理能有效改善贪青稻株的籽粒充实状况。施高氮导致水稻籽粒中蔗糖合成酶(SuSy)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-Gppase)、颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性降低，是贪青稻株籽粒淀粉积累速率下降和充实不良的内在生理原因。适度水分胁迫处理能诱导籽粒中SuSy、ADP-Gppase、SSS和SBE活性上升，进而增加籽粒淀粉积累和粒重。而正常施氮下，水分胁迫导致稻株籽粒灌浆后期同化物供应不足和淀粉合成代谢酶活性下降过快，是其籽粒淀粉积累总量减少、粒重降低的主要原因。     

根系分区交替灌溉对玉米籽粒灌浆及相关生理特性的影响

本研究旨在探明根系分区交替灌溉对玉米强、弱势粒灌浆及其相关生理特性的影响。以高产玉米品种登海11为材料,自抽雄至成熟设置常规灌溉(CI)和根系分区交替灌溉(PAI) 2种灌溉方式,观察植株穗位叶的光合特性、衰老特性、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转、强势粒和弱势粒中乙烯和多胺含量、籽粒灌浆特征及淀粉积累特性等变化。结果表明,与CI相比,PAI显著增加了籽粒产量,提高了灌浆后期穗位叶的光合性能,延缓了叶片衰老,促进了玉米茎鞘NSC的运转,增加了弱势粒中亚精胺(free-Spd)和精胺(free-Spm)含量,降低了弱势粒中腐胺(free-Put)含量和乙烯释放速率。PAI对强势粒多胺含量、乙烯释放速率以及灌浆速率和淀粉积累速率无显著影响。相关分析表明,籽粒灌浆速率和淀粉积累速率与内源free-Spd和free-Spm含量呈极显著正相关,与乙烯释放速率呈显著或极显著负相关。表明灌浆期较强的叶片光合能力、较高的茎鞘NSC运转率、弱势粒中较高的free-Spd和free-Spm水平以及较低的乙烯释放速率是PAI促进弱势粒灌浆和提高产量的重要原因。     

水稻根和籽粒细胞分裂素和脱落酸浓度与籽粒灌浆及蒸煮品质的关系

以10个不同基因型水稻品种和杂交稻组合为材料，分析了结实期水稻根系和籽粒细胞分裂素和脱落酸（ABA）浓度的变化及其与籽粒灌浆速率和稻米蒸煮品质的关系。结果表明，灌浆早期(花后0～12 d)根和籽粒玉米素＋玉米素核苷（Z＋ZR）浓度以及灌浆中期（花后13～26 d）根和籽粒ABA浓度与籽粒起始生长势、平均灌浆速率、最大灌浆速率、糙米重呈显著或极显著正相关（r＝0.726* ~ 0.984**），与活跃灌浆期呈显著或极显著负相关(r＝－0.749* ~ －0.834**)。灌浆中、后期（花后27~40 d）根和籽粒Z＋ZR浓度与活跃灌浆期呈显著或极显著正相关(r＝0.689* ~ 0.932**)，但灌浆后期Z＋ZR浓度与灌浆速率呈极显著负相关(r＝－0.826** ~ －0.927**)。灌浆中期和后期根和籽粒Z＋ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关（r＝0.722* ~ 0.896**），与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关（r＝－0.633* ~－0.778**）。灌浆中期根和籽粒ABA浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关（r＝－0.883** ~ －0.913**），与直链淀粉含量呈显著或极显著正相关（r＝0.803** ~ 0.871**）。不同灌浆期ZR或ABA处理对籽粒灌浆、稻米胶稠度和直链淀粉含量的影响，与内源激素同灌浆特征参数和稻米蒸煮品质指标的关系基本吻合。表明根和籽粒细胞分裂素和ABA对籽粒灌浆和稻米蒸煮品质起调控作用，其调控的正、负效应取决于灌浆的时期。     

用单片段代换系研究水稻产量和籽粒充实对花后不同土壤干旱的响应

以介入巴西陆稻IAPAR9抗性基因片段的单片段代换系(single segment substitution line, SSSL)和受体亲本华粳籼74为材料,设置正常灌水(CK)、中度干旱胁迫(MD)、重度干旱胁迫(SD) 3种土壤水分处理,分析SSSL和受体亲本籽粒灌浆特征、蔗糖及淀粉代谢中相关酶活性动态,探讨了水稻籽粒充实和产量对花后干旱胁迫响应的生理机制。结果表明,与受体亲本相比,携带抗旱基因的SSSL在MD和SD处理下其耐旱性的表现更为明显,减产幅度明显小于受体亲本。在花后7 d开始的中、重度干旱胁迫处理下,灌浆中后期SSSL叶片相对含水量、叶绿素含量和光合速率下降幅度明显小于受体亲本,其籽粒中蔗糖合酶(sucrose synthase, SS)、酸性蔗糖转化酶(acid invertase, AINV)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP glucose pyrophosphorylase, AGPP)﹑可溶性淀粉合酶(soluble starch synthase, SSS)﹑Q酶活性在灌浆前(中)期也明显上升,增强了SSSL籽粒灌浆中前期库活性。虽然持续的干旱胁迫使得上述酶活性在灌浆的中后期快速下降,导致同化物积累的活跃灌浆期缩短,但SSSL籽粒平均灌浆速率和最大灌浆速率明显高于受体亲本,这在一定程度上可弥补因灌浆期缩短导致的同化物积累损失,干旱胁迫下SSSL产量高于受体亲本,这一趋势在重度干旱胁迫下更为明显。     

结实期灌溉方式对水稻品质和不同器官镉浓度与分配的影响

旨在探讨在土壤镉（Cd）污染条件下,能否通过合适的灌溉方式改善稻米品质并减少Cd在籽粒中的分配。盆栽扬粳9538（粳稻）和扬稻6号（籼稻）,于移栽前加Cd 150 mg kg-1（Cd处理）,以未加Cd为对照（CK）。自抽穗后7 d至成熟设置3种灌溉方式,即保持水层(WW);轻干-湿交替灌溉(MD,土壤落干至土壤水势为－20 kPa时复水);重干-湿交替灌溉(SD,土壤落干至土壤水势为－40 kPa时复水)。结果表明,在土壤Cd浓度相同条件下,与WW比较,MD显著增加结实率、千粒重、产量、稻米的出糙率、精米率和整精米率,显著降低垩白度,SD的结果则相反。Cd处理对结实率、千粒重和稻米品质各指标无显著影响。在Cd处理条件下,与WW相比,MD和SD显著增加Cd在根系的浓度和分配比例,降低Cd在茎叶的浓度和在籽粒的分配比例。籽粒和精米中Cd浓度,SD显著高于WW,MD与WW无显著差异。Cd在精米的分配比例则SD显著低于MD和WW。两品种结果趋势一致。说明结实期轻干-湿交替灌溉可以增加产量、改善稻米的加工和外观品质,并可不增加甚至降低Cd在籽粒中的浓度及分配比例。从根系活性、叶片光合特性以及Cd的转运等方面分析了在不同灌溉方式下产量、品质及不同器官Cd浓度与分配差异的原因。     

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     

灌溉方式对减轻水稻高温危害的作用

为探明灌溉方式对减缓水稻高温危害的影响,以中籼水稻品种黄华占和双桂1号为材料,在抽穗灌浆期进行高温(白天/夜间平均温度为35.1℃/20.8℃)和正常温度(白天/夜间平均温度为29.0℃/20.8℃)处理并设置轻干湿交替灌溉(土壤落干至土水势为-15 kPa时复水)、重干湿交替灌溉(土壤落干至土水势为-30 kPa时复水)和水层灌溉(对照) 3种灌溉方式,观测产量和品质形成的特点。结果表明,在相同温度尤其是在高温胁迫下,与水层灌溉相比,轻干湿交替灌溉显著增加结实率、千粒重和产量,增加出糙率、精米率和整精米率,降低垩白米率和垩白度,增大崩解值,减小消减值,重干湿交替灌溉的结果则相反。两品种结果趋势基本一致。说明抽穗结实期遭受高温胁迫,采用轻干湿交替灌溉方式可以获得较高的产量和较好的稻米品质。冠层相对湿度降低、叶片活性氧(O₂^?)生成速率减小、抗氧化物质抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量增加、内源细胞分裂素浓度及籽粒亚精胺和精胺浓度的提高是轻干湿交替灌溉方式减轻水稻高温危害的重要生态生理原因。     

结实期氮磷营养水平对水稻根系和籽粒氨基酸含量的影响

以扬稻6号(籼稻)和扬粳9538(粳稻)为材料,在水培条件下自抽穗至成熟以0N (不施N)、1/2N (标准Espino营养液的1/2N)、0P (不施P)、1/2P (标准Espino营养液的1/2P)以及对照 (全NP,标准Espino营养液的N、P量) 5种处理,研究了根系分泌氨基酸和籽粒氨基酸含量与组分的变化。结果表明,结实期水稻根系分泌的各种氨基酸含量均随灌浆进程而逐渐降低。与对照相比,结实期氮素胁迫(0N)明显降低根系分泌的各种氨基酸和籽粒中各种氨基酸的含量;磷胁迫(0P)则显著增加了根系酸性和中性氨基酸的分泌,但显著降低籽粒氨基酸总量、必需氨基酸及其他氨基酸含量。结实前中期(抽穗后10 d和20 d)根系分泌的氨基酸与籽粒氨基酸相对含量、根系分泌的碱性氨基酸与籽粒的千粒重呈显著或极显著负相关。表明结实期根系分泌的氨基酸与籽粒氨基酸及粒重有密切关系;N、P营养水平对根系分泌的氨基酸和籽粒氨基酸组分和含量有调控作用,进而影响产量和稻米的营养品质。     

不同栽培模式对早稻—再生稻头季稻籽粒灌浆特性和ATP酶活性的影响

为了揭示不同栽培措施对再生稻产量的影响,阐明超高产栽培模式实现高产的生理原因,采用超高产栽培模式并以常规栽培模式作为对照进行比较试验,研究不同栽培模式下早稻—再生稻头季稻籽粒灌浆特性和ATP酶活性的变化。结果表明,与常规栽培模式相比,超高产栽培模式头季稻强、弱势粒的生长潜势强,灌浆最大生长速率出现的时间早,灌浆速率在整个灌浆期的前、中、后3个阶段均较高,活跃灌浆时间较短,强、弱势粒较早进入灌浆盛期,同时,整个灌浆期头季稻强、弱势粒的Mg2 -ATP和Ca2 -ATP酶活性超高产栽培模式也都较常规栽培模式的高,尤其是在籽粒灌浆的快速增长阶段,超高产栽培模式的明显高于常规栽培模式,因而其头季籽粒灌浆呈现出灌浆起动快、灌浆强度大、灌浆后期“拉力”足的特点,从而有利于有机物质向穗部运输,这是超高产栽培模式头季实现大穗、多穗、粒饱、结实率高的籽粒灌浆特性和生理原因。