连续增氧对不同基因型水稻分蘖期生长和氮代谢酶活性的影响

为明确氧对不同基因型水稻生长和氮素代谢的作用机理,以籼稻、粳稻和旱稻品种为材料,采用营养液培养,考察根际连续增氧水稻分蘖期生长和氮代谢状况。结果表明,连续增氧后,各水稻品种叶绿素含量均有所下降,国稻1号(籼稻)地上部分和根系干物质重分别降低44%和40%,巴西陆稻(旱稻)和秀水09 (粳稻)降低不显著。国稻1号和巴西陆稻的氮积累量分别降低35.8%和36.0%。各基因型水稻叶片NRA (硝酸还原酶活性)显著提高,GSA (谷酰胺合成酶活性)下降。秀水09,叶片NRA增加较少(P>0.05)。连续增氧提高了水稻根比表面积和氧化强度;但降低了叶片叶绿素含量和GSA,不利于水稻氮素吸收和干物质积累。不同基因型水稻对连续增氧的响应存在差异。     

不同基因型烤烟烟叶碳氮代谢差异研究

为了摸清不同基因型烤烟烟叶碳氮代谢变化规律,以豫烟5号、豫烟6号、豫烟7号、中烟100四个烤烟品种为材料,研究不同基因型烤烟不同成熟度烟叶碳氮代谢差异。结果表明:不同成熟度烟叶色素含量、硝酸还原酶(NR)活性、转化酶(Inv)活性、总氮、总糖和总糖总氮比均达到极显著差异,随成熟度的提高,色素含量、NR活性、Inv活性、总氮含量均呈下降趋势,总糖含量和总糖总氮比先升高后下降,适熟期最高。不同基因型烤烟烟叶色素含量、NR活性、Inv活性、总氮、总糖和总糖总氮比均达到极显著差异,豫烟5号、豫烟6号、豫烟7号色素含量、NR活性、Inv活性均较高,中烟100均较低,说明不同基因型烤烟成熟特征具有明显差异。     

收获指数在水稻高产育种中的作用

本文对当前有关水稻收获指数的研究进行综述,分析水稻品种收获指数的成因和遗传改良,指出水稻育种中产量进一步提高的途径是收获指数与生物学产量协调提高。     

不同氮效率基因型水稻植株氨挥发速率及其与氮效率的关系

植物组织中氮素气态挥发损失可能与其氮效率密切相关。探讨不同氮效率基因型水稻地上部NH₃挥发特征及其与氮效率的关系,可为氮高效基因型的筛选提供理论依据和技术指标。本试验采用4个氮浓度进行盆栽液培,以扬稻6号、BG34-8、武育粳3号和珍汕97B等4个水稻品种为材料,研究水稻NH₃挥发速率(ammonia volatilization rate, AVR)与氮利用效率的关系。结果表明,各基因型的AVR在各生育期的变化趋势不完全相同,扬稻6号和武育粳3号在幼穗分化期最高,分别为11.0和10.4 mg N h^-1 pot^-1,而BG34-8和珍汕97B的AVR在孕穗期最高,分别为22.5和23.4 mg N h^-1 pot^-1;对相同的基因型,随培养液中氮浓度的增加,植株的AVR增大,氮低效基因型珍汕97B和武育粳3号的增幅大于氮高效基因型扬稻6号和BG34-8;在培养液中氮浓度较高时(80 mg N L^-1)植株地上部AVR与氮素积累量、氮素籽粒生产效率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率呈显著或极显著负相关 (r= -0.6768**、-0.6158*、-0.6667**、-0.8353**)。综上所述,水稻植株的AVR存在基因型差异,氮高效基因型的AVR较低;在高氮浓度液培条件下,较低的AVR可作为氮高效材料筛选指标。     

氮肥后移对不同氮效率水稻花后碳氮代谢的影响

以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,利用~(13)C和~(15)N双同位素示踪技术和生理生化分析方法,采用盆栽及大田试验,在施氮量180 kg hm~(–2)条件下,设置3种氮肥运筹方式,基肥∶蘖肥∶穗肥比例分别为5∶3∶2(N_1)、3∶3∶4(N_2)、3∶1∶6(N_3),以及不施氮(N_0)处理;研究其对不同氮效率水稻花后氮碳代谢的影响,并探讨氮肥后移下花后光合同化物及氮素累积、转运、分配的共性响应机制及其与产量的关系。结果表明,品种、氮肥运筹对花后氮素利用特征、光合同化物分配、生理特性及产量均存在显著影响。氮高效品种与氮肥后移量占总施氮量的40%、氮素穗肥运筹以倒四、倒二叶龄期等量追施相配套(N_2处理),能促进花后氮素累积,提高剑叶光合速率和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、谷氨酰胺合成酶等碳氮代谢关键酶活性,促进叶片、茎鞘、根系、穗各营养器官光合同化物及氮素累积与转运,进而提高产量及氮肥利用率,为本试验氮高效品种配套的氮肥运筹优化模式。花后不同氮肥运筹下,氮高效品种光合同化物、氮素的累积与转运,分别较氮低效品种高7.78~12.75 mg ~(13)C株~(–1)、15.14~18.78mg ~(15)N株~(–1);且叶片转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、2.21~4.55 mg ~(15)N株~(–1),茎鞘转运量分别较氮低效品种高1.70~2.93 mg ~(13)C株~(–1)、0.05~1.14 mg ~(15)N株~(–1);而穗部氮高效与氮低效品种~(13)C同化物分别增加31.04~44.68 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的42.04%~46.38%)、24.94~34.26 mg ~(13)C株~(–1)(占~(13)C总量的36.45%~41.36%),~(15)N则分别增加35.56~46.58 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的61.82%~82.93%)、27.37~31.57 mg ~(15)N株~(–1)(占~(15)N总量的58.04%~68.31%)。氮高效品种花后具有强光合碳同化、氮素的协同吸收转运特征,以及碳氮代谢能力,来满足籽粒灌浆期对光合同化物及氮素的利用,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。此外,从花后不同器官碳氮比(C/N)变化值综合两品种高产及氮肥高效利用来看,N_2处理下,齐穗至成熟期叶片、穗部C/N提高幅度与该时期茎鞘、根系C/N降低幅度一致,据此可将C/N作为水稻高产及氮肥高效利用同步提高的评价指标,这具有重要的参考价值。     

NaCl对不同抗性水稻氮代谢及相关基因表达的影响

为了探究盐胁迫下不同抗性水稻氮代谢的变化,以抗性品种东稻4号、盐敏感品种日本晴为材料,测定NaCl胁迫下水稻根和叶中氮含量、氮代谢相关酶活及相关基因表达的变化。结果表明,0.3%的NaCl胁迫后水稻根和叶中NO^-₃含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、依赖NADH的谷氨酸合酶(NADH-GOGAT)活性均有不同程度的下降,而NH⁺₄含量、依赖Fd的谷氨酸合酶(Fd-GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、天冬氨酸转氨酶(AST)活性均升高,东稻4号氮含量及氮代谢酶活性比日本晴稳定,根和叶中变化一致。检测氮转运及代谢相关基因表达发现,硝酸根转运蛋白基因OsNRT1;1、OsNRT1;5、OsNRT1;8、OsNRT2;1,铵转运蛋白基因OsAMT1;1、OsAMT1;2及谷氨酰胺合成酶基因OsGS1;2、天冬氨酸转氨酶基因OsAS盐胁迫后在2个品种中均升高,在高表达部位升高显著;谷氨酸合酶基因OsFd-GOGAT在两品种叶中升高显著,根中稍有下降;谷氨酸合酶基因OsNADH-GOGAT和谷氨...     

Harvest Index and Spike Index in Crosses between Wheat Genotypes with Different Spike Architecture

Crosses between vulgare wheat genotypes with different spike architecture were examined for total biomass per plant, grain mass per plant, and harvest index. The genotypes with branched spikes (turgidum type) and tetrastichon spikes were equal or superior to those with normal spikes in total biomass per plant but inferior in grain mass per plant. Consequently, they had significantly lower harvest indices. In the F₁ and F₂ generation, high heterosis for total biomass per plant occurred in all crosses between the genotypes with branched and normal spikes. There was heterosis for grain mass per spike in most crosses, but it was not as high as for total biomass. This investigation confirmed earlier findings that genetic changes towards the branched or the tetrastichon spike do not increase the potential for grain yield. Since, however, the crosses between the genotypes with branched and normal spikes showed high heterosis for grain mass per plant, lines with highly fertile but normal spikes may be expected in the segregating generations as a result of a genetic change in sink capacity. The genotypes with branched and tetrastichon spikes produced higher biomass per spike but lower spike index than the genotypes with normal spike. This may be an indication that the increase in vegetative area of the spike does not necessarily have a positive effect on grain mass per spike.     

库大小对水稻不同叶位叶片氮代谢的影响

采用去穗与疏花方式调节库大小，研究了对水稻不同叶位叶片氮代谢的影响。去穗或疏花后，已完成发育的源叶片，尤其是顶4叶，蛋白质合成重新旺盛，蛋白氮含量提高，出现了类似于生长库的氮代谢特征。水稻叶片的酸性转化酶活力可反映其蛋白质合成能力，据此可判断叶片是属于氮素供应源还是氮素接受库。研究证实下位叶的氮代谢     

不同氮肥吸收利用效率水稻基因型叶片衰老特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225kghm-2施氮条件下其氮素吸收积累特性。与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻在拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的氮素吸收速率、氮素积累量和积累比例均具有明显优势,其中以抽穗至成熟阶段的优势尤为显著。该阶段水稻各器官逐渐衰老,植株各项生理功能逐渐衰退,为明了水稻衰老与植株中后期氮素吸收与积累、氮肥吸收利用效率的相互关系,相继研究了花后各基因型水稻的衰老特性。结果表明,齐穗后的不同时期,氮高效基因型水稻的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于氮低效基因型,而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的含量却要显著低于氮低效基因型水稻。相关性分析表明,水稻的氮肥利用效率与齐穗后剑叶中的SOD、POD和CAT活性呈极显著正相关,而与其剑叶中的MDA含量呈极显著负相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期剑叶中用于清除活性氧自由基的SOD、POD、CAT活性较高,能有效阻止高浓度氧的积累和膜脂过氧化作用,降低MDA的含量,因而降低叶片的衰老进程,在维持较长光合功能期的同时能增强物质积累,促进植株对氮肥的吸收和利用。     

不同氮肥利用效率水稻基因型剑叶光合特性

选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225 kg hm^-2施氮条件下水稻剑叶光合特性的差异及其与氮肥利用效率、水稻结实性的相互关系。结果表明,齐穗后,氮高效基因型水稻的叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、光合功能期和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率(F_v/F_m)、PS II的潜在活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(q_N)均显著高于氮低效基因型。相关性分析表明,齐穗后不同时期,剑叶中叶绿素含量、叶片含氮量、净光合速率、剑叶的光合功能期和叶绿素荧光动力学参数值(F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSII、q_P、q_N)与水稻的氮肥利用效率、结实性均呈极显著的正相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期具有较好的光合特性,较长的光合功能期;同时,其PSII反应中心更加稳定,具有更大的光能转化为电化学能的潜力,非光化学猝灭对光合机构也有更好的保护作用。因而,其在促进植株光合物质积累,提高结实性的同时能通过地上部与地下部的调节反馈增强植株对氮肥的吸收利用。     

水稻不同生育时期N素营养对FACE响应的研究

2001、2002年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台,研究不同施N量条件下,对武香粳14不同生育时期N素含量、N素吸收、N素分配和N素效率的影响,结果表明：(1)除移栽后16 d,FACE使其他生育期稻株含N率显著或极显著下降,生育中期的降幅大于生育前、后期;(2)FACE使水稻不同生育期N素吸收量增加,生育前期     

不同密度紧凑型油菜的源库特征及与收获指数的相关研究

旨在为油菜株型育种和机械化栽培提供理论和技术依据。选用3个不同类型的紧凑型油菜常规品种,以松散型油菜杂交种‘秦优7号’为对照,研究了在15万、30万、45万、60万、75万、90万株/hm²密度下各品系的库源特征及其与收获指数的关系。结果表明,紧凑型油菜单株在不同密度下的库源特征与对照松散型相同,单株根、茎、枝、壳干重,角粒数和单株角果数随种植密度的增加而降低,且低密度显著高于高密度;千粒重随密度的变化不大。紧凑型油菜的生物学产量和经济产量随种植密度的增加而增加,松散型油菜随种植密度的增加而下降。说明紧凑型油菜适宜密植和机械化收获。收获指数对密度的响应在两类型品种表现一致,最低密度15万株/hm²增加到30万株/hm²时达到峰值,以后随着种植密度的继续增加而降低。收获指数与茎+枝+壳干重之和,与库性状角粒数、角果数、千粒重、单株产量,与库源关系的粒根比、粒茎比、粒枝比、粒壳比显著正相关,说明要提高收获指数不仅要扩“源”增“库”,还要协调库源的合理分配比例。     

水氮互作下水稻氮代谢关键酶活性与氮素利用的关系

以杂交稻冈优527为材料,设“淹水灌溉”(W₁)、“前期湿润灌溉+孕穗期浅水灌溉+抽穗至成熟期干湿交替灌溉”(W₂)和“旱种”(W₃)3种灌水及不同的施氮量处理,研究对水稻氮代谢酶活性及氮素吸收利用的影响,并探讨各生育期水稻氮代谢酶活性与氮素吸收利用及产量间的关系。结果表明,水与氮对水稻各生育期氮代谢酶活性及氮素吸收利用有显著互作作用,W₂相对于其他灌水处理有助于拔节至抽穗期水稻吸氮量的增加,提高氮素干物质生产效率及稻谷生产效率,而且与施氮量为180 kg hm^-2 耦合能达到提高氮代谢酶活性、增产、提高氮肥利用效率的目的,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;施氮量达270 kg hm^-2 时水氮互作优势减弱,不利于3种灌水方式下硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性的提高,还会导致产量及氮效率的下降。相关分析表明,水氮互作下各氮代谢酶活性与氮素利用特征及产量间存在显著或极显著的相关性,据此可将各生育期功能叶GS活性作为准确判断水稻各生育期氮素积累量的指标;并可将抽穗期剑叶中NR、GS、GOGAT及内肽酶(EP)活性作为综合评价水稻产量及氮效率的指标。     

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     

不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异

选用长江中下游地区有代表性的50个早熟晚粳品种(系),设置7个氮肥水平(0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm^-2),得出各品种在各个氮肥水平下出现的最高生产力及其对应施氮水平,将该最高生产力定义为氮肥群体最高生产力。在此基础上,比较研究不同氮肥群体最高生产力水稻品种间氮素吸收利用的差异。结果表明,生产力处于顶层与高层水平品种的颖花量极显著高于中层、低层品种,颖花量的增加主要表现为每穗粒数的极显著增加。各生育阶段的植株吸氮量和氮素吸收速率均随着生产力等级的增加而显著增加。4个生产力等级品种间在移栽至拔节和拔节至抽穗阶段氮素积累比例差异均不大,但随着生产力等级的增加呈减小趋势;抽穗至成熟阶段氮素积累比例随着生产力等级的增加呈显著增加趋势,顶层水平品种在抽穗至成熟阶段氮素积累比例为14.94%。氮肥表观利用率、农学利用率和生理利用率均随着生产力等级的增加而增加。初步筛选出13个集高产与氮高效于一体的品种。