淹涝胁迫对水稻影响的研究进展

概述了涝害对植物的危害、对水稻生理生化的影响以及目前水稻耐涝机理、遗传改良的研究状况,并对开展水稻耐淹涝研究提出了一些建议。     

淹涝胁迫对水稻干物质分配及产量的影响

为定量模拟和评估水稻遭受淹涝后灾害损失,通过开展水稻淹涝胁迫盆栽试验,研究了不同生育时期、不同淹涝深度和持续时间对水稻植株干物质分配及产量的影响。结果表明:1)籼稻和粳稻植株在遭受淹涝胁迫后,各器官的干物质分配系数均会发生变化,叶片的干物质分配系数最大,其次是茎,而根部的分配系数减小,穗部的干物质分配系数减少最多,这种增减趋势随淹涝胁迫程度的增加而愈加显著。2)不同淹涝胁迫处理下水稻均减产。全淹胁迫致使水稻减产大于半淹,淹涝时间越长减产越严重,不同生育时期减产程度是开花期拔节期灌浆期分蘖期。此外,籼稻比粳稻有更强的抗涝能力。本研究建立的不同生育时期各器官的干物质分配系数与相对淹涝深度和淹涝时间有较好的定量关系,相关系数高于0.6,且通过显著性检验,方程能够描述水稻植株生长和产量随淹涝胁迫深度和时间增加后的变化。     

水稻耐淹涝的研究进展

涝害一直是中国的主要灾害之一。概述了水稻受淹涝危害的主要表现、耐淹涝品种的特点和 耐淹涝能力评价,淹涝胁迫对水稻的影响,水稻耐淹涝生理机理及遗传改良,并对进一步开展水稻耐 淹涝研究提出了一些建议。     

不同耐淹基因型水稻分蘖期对淹涝胁迫的生理差异

[目的]研究不同耐淹基因型水稻分蘖期对淹涝胁迫的生理差异。[方法]以不同基因型的水稻品种FR13A、9311、IR64和OM052为供试材料,进行2、4、5、7 d淹涝胁迫处理并分别恢复3和5 d,研究不同程度淹水对分蘖期水稻生长及生理指标的影响。[结果]随着淹水处理时间的延长,叶绿素含量及地上相对含水量下降;根冠比增加,根长变短;淹水处理诱导了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的酶活性及丙二醛(MDA)含量上升。在没顶淹水4 d时,OM052的SOD、POD和CAT的酶活性及MDA含量比对照增加分别增加了50.0%,25.8%,50.5%和17.9%。没顶淹水5 d后,仅OM052和耐淹品种FR13A存活。[结论]淹水5 d可能是分蘖期水稻淹水胁迫的转折点,OM052在一定程度上具有较好的耐淹性。     

淹涝胁迫和供氮形态耦合对苗期玉米根系的影响

【目的】研究苗期玉米根系对供氮形态和淹涝胁迫的适应特性,为玉米抗涝的氮营养生理调控提供理论依据。【方法】采用砂培模拟培养方法,比较研究2种水分条件（淹涝胁迫和非淹涝胁迫）以及不同供氮形态（NH₄⁺-N（7.5 mmol/L(NH₄)₂SO₄）、NO₃^--N（7.5 mmol/L Ca(NO₃)₂）和NH_{4⁺+NO3^--N（7.5 mmol/L(NH4)2}SO₄与7.5 mmol/L Ca(NO₃)₂等体积混合）对苗期玉米根体积、根系气体体积、伤流液流量、根系脱氢酶活性、植株氮累积量及根系氮、磷和钾含量的影响。【结果】在非淹水胁迫条件下培养3周,玉米植株的叶及茎鞘干质量均以铵、硝混合处理最高;但在淹涝胁迫条件下,在玉米同一部位单一铵态氮处理的生物量抗淹涝系数（淹涝胁迫条件下的生物量/非淹涝胁迫条件下的生物量）最高,且均大于1,并以根系的生物量胁迫系数最高;而硝态氮处理的生物量胁迫系数均低于其他2种氮形态处理,且以根系的生物量胁迫系数最低,表明苗期玉米根系对不同供氮形态的响应与其耐淹涝胁迫能力密切相关。与硝态氮处理和铵、硝混合处理相比,铵态氮处理玉米的根系具有相对较高的根系气体体积,且其和根体积在淹涝胁迫条件下能保持同步增长,故铵态氮处理可维持稳定的根系孔隙度、单位质量根系活力以及根系氮、磷、钾含量,并提高其单株根系活力、伤流液流量、氮素吸收以及氮/磷、氮/钾和磷/钾,进而提高苗期玉米对淹涝胁迫的适应能力。【结论】在铵态氮营养条件下,苗期玉米根系对淹涝胁迫的适应能力相对较强。     

水稻耐淹涝分子育种研究进展

简要介绍了水稻耐淹涝研究概况,并着重阐述了水稻耐淹涝主效基因位点Sub1的定位和克隆,利用与Sub1紧密连锁的分子标记培育耐淹涝水稻品种等方面的研究进展,并对今后水稻耐淹涝分子育种研究进行了分析和展望。     

水稻耐涝高产栽培与减灾策略（综述）

在试验研究的基础上，概述了水稻耐涝高产栽培技术的基本要点，并对早稻和中稻受淹后的减灾策略分别进行了归纳，提出了早稻在淹涝胁迫下的“壮苗，旺根，储糖，控芽”耐涝高产栽培技术体系及其原理。     

淹涝和低温胁迫对小麦幼根BADH表达的影响

为测定淹涝和低温胁迫下小麦幼根中甜菜碱醛脱氢酶基因BADH表达的变化,将扬麦13种子种植于花盆土壤中,待幼苗生长至1cm左右时,随机分为对照组、淹涝胁迫组和低温胁迫组。对照组和淹涝胁迫组均置于25℃植物培养箱中,其中淹涝胁迫组将花盆置于水中;低温胁迫组置于5℃植物培养箱中。各组均处于光照/黑暗12 h交替,对照组和低温胁迫组每日适量浇水。各组分别在0 h、12 h、1 d、2 d、4 d和8 d时取根,剪取根尖处1 cm组织,提取总RNA,逆转录,荧光定量PCR法测定BADH表达。结果表明,低温对BADH表达的刺激作用主要表现在12 h和1 d,表达量分别是对照的2.9倍和16.0倍;淹涝胁迫组在1 d表达升高,在2 d和4 d表现出显著的抑制作用。小麦BADH表达的变化可能与低温抗逆性有关,而与淹涝抗逆性关联不显著。     

淹涝胁迫对幼苗期大豆根系乙醇脱氢酶1基因和乙醛脱氢酶7基因表达的影响

以通豆7号的种子为材料,在常规花盆土壤中种植发芽.待子叶刚破土时,随机分为对照组和试验组,分别置于常规和水淹环境下,分别在0、24、48、72、96h时取根尖组织,并提取RNA用 逆转录、荧光定量PCR法测定ADH1和ALDH7的表达.结果显示:ADH1和ALDH7的表达均呈现先降后升再降的变化趋势;试验组的表达量与对照组的表达量有显著差异.表明大豆的ADH1和ALDH7在淹涝胁迫条件下表达量的明显变化与淹涝抗逆性的影响有密切关系.     

喷施多效唑对水稻秧苗素质及产量的影响

多效唑是一种新型高效植物生长调节剂。本试验采用800、600、400倍液三种浓度，以清水为对照，在水稻1．5叶期、本田分蘖盛期和齐穗期三次喷施。试验结果表明：800、600倍液浓度的多效唑可以提高水稻的秧苗素质和质量。其中以600倍液浓度的多效唑效果最佳；对秧苗株高、总根数、百株茎叶干重及分蘖作用明显，并能提高成穗率、千粒重，显著提高水稻的产量。     

不同水稻品种苗期叶片生理特性对高温胁迫的响应

【目的】系统研究高温胁迫对水稻苗期叶片生理特性的影响及其与水稻品种耐热性的关系,为制定耐热水稻品种的育种策略提供科学依据。【方法】以8个籼稻品种和8个粳稻品种为材料,在苗期设置对照（白天（07:00-19:00）28 ℃,夜晚（19:00-07:00）22 ℃,CK）和高温胁迫（白天（07:00-19:00）42 ℃,夜晚（19:00-07:00）35 ℃,HS）2种处理方式,根据幼苗存活率将供试品种分为高抗、中抗、敏感和高度敏感4个耐热性等级,研究高温胁迫对不同耐热性水稻品种苗期叶片的相对含水量、叶绿素含量、活性氧(ROS)积累、质膜损伤、抗氧化酶活性、渗透调节物质和内源激素含量的影响。【结果】高温胁迫下,东稻4号、湘两优2号、黄华占和长白9号的幼苗存活率较高,是苗期耐热性高抗品种;湘两优900、泰优390、郑旱6号、武运粳21、粤王丝苗和吉粳515是苗期耐热性高度敏感品种。与CK相比,HS处理导致苗期水稻叶片的相对含水量、叶绿素含量及内源IAA、Z+ZR和GA₃含量下降,ROS积累、质膜损伤（MDA含量和相对电导率）、抗氧化酶（SOD、POD、CAT和APX）活性、渗透调节物质（脯氨酸和可溶性糖）含量和内源ABA含量升高。高温胁迫下,耐热性水稻品种苗期叶片的相对含水量,叶绿素含量,SOD、POD和CAT活性及内源ABA含量均显著高于热敏感品种,ROS含量、相对电导率和MDA含量显著低于热敏感品种,APX活性、渗透调节物质含量及内源IAA、Z+ZR和GA₃含量无显著差异。高温胁迫下,水稻苗期叶片ROS积累量、抗氧化酶活性、质膜损伤程度和内源ABA含量与水稻苗期的存活率极显著相关,可作为耐热水稻品种筛选的参考评价指标。【结论】高温胁迫诱导水稻叶片ROS过量积累,引发氧化胁迫是导致叶片枯萎的重要原因,提高抗氧化防御能力和内源ABA信号通路是水稻抵抗高温胁迫的重要途径,可作为耐高温水稻种质资源的重要育种策略。     

氮素形态及水分胁迫对水稻根系生理特性的影响

采用室内营养液培养、聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫的方法,在3种供氮形态下（NO3^- -N、NH4^＋ -N和NO3^- -N与NH4^＋ -N等体积混合）,研究了在非水分胁迫及模拟水分胁迫（添加10％PEG,约相当于-0．15MPa）下,苗期水稻根系的生长状况、水分吸收状况及木质部汁液特性。结果表明,水分胁迫抑制了供NO3^- -N营养水稻根系的生长,而对供NH4^＋ -N水稻根系的生长没有影响;水分胁迫提高了NH4^＋ -N营养水稻木质部汁液pH值,并增加其渗透势。提示：水分胁迫条件下,NH4^＋ -N营养对根系生长及木质部汁液调节可能是氮素增强水稻抗旱性的原因之一。     

干旱胁迫下不同水稻品种相关生理生化特性比较

以2个常规杂交稻品种秋优桂99、秋优1025为对照,对2个耐旱杂交稻品种旱优3号、培杂桂旱1号进行盆栽试验,在孕穗期后停止水分供应,进行干旱胁迫,探讨干旱胁迫对不同水稻品种保护酶系、电导率的影响.试验结果表明,干旱胁迫下, 不同水稻品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量和电导率随着干旱的发生、发展,均呈一致上升趋势,在后期更加明显;随着干旱胁迫程度的加剧,耐旱品种叶片中不同保护酶系均显著高于常规品种,而电导率却低于对照.说明耐旱水稻品种具有较强的酶促抗氧化能力和渗透调节能力,在干旱胁迫下较常规品种具有更强的适应能力.     

两系杂交稻茎鞘物质运转与籽粒充实特性研究

选用不同类型的两系杂交稻品种,研究了结实期茎鞘物质运转与籽粒灌浆结实的关系。结果表明,两系杂交稻在抽穗后的净光合速率和干物质积累量明显高于三系杂交稻;茎鞘物质的输出率与结实率、充实率、最大灌浆速率和平均灌浆速率呈显著的正相关;各品种以下部茎鞘物质积累多、转运率高;茎鞘物质转运启动时间早、运转强度大,其转运率高、结实率高、充实度好,表明早期转运对籽粒灌浆充实的重要性;抽穗期提高糖花比,同时在灌浆始期促进茎鞘非结构性碳水化合物向籽粒库运转,有利于激发库的活性,启动和促进更多的籽粒灌浆,减少空秕粒的产生,增加籽粒充实率。     

盐胁迫对水稻幼苗生长及生理生化的影响

采用不同浓度(0、30、60、90、120、150mmol/L)的NaCl溶液对银晶软玉水稻进行盐胁迫处理,结果表明,水稻在NaCl浓度为30mmol/L时生长状况良好,但随着NaCl浓度的增加水稻的生长速度减慢。在一定范围内,POD和SOD的活性与胁迫强度成正相关,游离脯氨酸和可溶性糖的含量也随着NaCl浓度的增加而增加,而CAT活性却没有显示出一定的规律。     

低钾胁迫对水稻部分生理生化特性的影响

在盆栽和水培试验条件下,对两种钾营养水平下不同水稻品种部分生理生化特性的差异进行了研究.结果表明,与不耐低钾品种相比,早稻耐低钾品种具有较高的叶绿素含量、硝酸还原酶活性、游离氨基酸酸总量、可溶性糖含量等特点.晚稻耐低钾品种在游离氨基酸总量、硝酸还原酶活性、过氧化氢酶活性等方面比不耐低钾品种强,而在叶绿素、可溶性糖含量上则较低.在低钾胁迫下,早稻耐低钾品种对钾离子的亲和力明显高于不耐低钾品种,晚稻两品种间对钾离子的亲和力无明显差异.同时还表明早晚稻间也存在着基因型差异.     

低钾对钾迟钝型水稻不同叶位叶片光合活性的影响

研究了低钾对抽穗期钾迟钝型水稻品种原丰早不同叶位的气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明，对照和低钾植株的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）随叶位均显著下降，而对照植株的胞间CO2浓度（Ci）基本维持不变，但低钾植株的Ci却持续上升，说明正常和低钾条件下的叶片衰老时Pn的下降主要不是由气孔因素引起的。对叶绿素荧光参数的分析表明激发压（1-qP）和PSⅡ功能的相对限制（L（PsⅡ））随叶位上升，初始荧光（Fn）和非光化学猝灭（qN）无明显变化，而PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、PSⅡ有效光化学量子产量（F＇v／F＇m）、PSⅡ实际光化学量子产量（ФPSⅡ）和表观电子传递速率（ETR）明显下降。这些结果说明PSⅡ反应中心的受损导致了CO2同化的下降。另外，正常和低钾条件下剑叶的所有参数均无显著差异，暗示着低钾条件下剑叶功能的维持是原丰早耐低钾的一个重要原因。     

不同供氮水平下盐胁迫对水稻光合特性和某些生理特性的影响

【目的】为了解不同供氮水平培养的水稻植株对盐胁迫的响应.【方法】以2个北方常规粳稻品种为材料,在5个供氮水平下培养至孕穗期,以3个盐浓度进行胁迫处理,研究了处理后的水稻植株生物量、光合特性及一些生理特性的变化.【结果和结论】不同供氮水平培养的水稻植株在盐胁迫后生物量均呈下降趋势;盐胁迫下,2个水稻品种的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和表观叶肉导度(AMC)显著下降.低氮水平培养的水稻植株在盐胁迫后净光合速率下降的原因是由非气孔限制因素引起的,而高氮水平下其在盐胁迫后净光合速率下降的原因还增加了气孔限制因素.在盐胁迫下,1/2N水平下水稻的叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性及植株体内脯氨酸、可溶性糖含量显著高于其他N水平,膜透性和丙二醛含量均低于其他N水平.1/2N水平的营养液培养水稻可提高水稻的渗透调节能力,从而增强其在孕穗期的抗盐能力;九稻13号的耐盐性高于吉粳88号.     

双季稻区不同栽培方式对水稻光合生理特性、粒叶比及产量的影响

为探明洞庭湖平原双季稻区不同栽培方式对水稻光合生理特性、粒叶比和产量的影响,以常规稻和杂交稻为材料,对塑料软盘育秧抛栽、手插和机插3种栽培方式水稻的光合生理特性、粒叶比和产量进行系统的比较研究。结果表明:1)抛栽和手插水稻叶片的叶绿素含量(SPAD值)在分蘖期、齐穗期和灌浆期均显著高于机插,但各栽培方式间在成熟期无显著差异。2)叶面积指数(Leaf area index,LAI)在水稻主要生育期表现为:抛栽手插机插。3)手插早稻的颖花数/叶面积、实粒数/叶面积和粒重/叶面积分别比机插平均增加17.7%、20.6%和10.0%,抛栽晚稻分别比机插平均增加29.1%、37.3%和12.1%。4)分蘖期、齐穗期和灌浆期,不同栽培方式水稻叶片光合速率大小顺序为抛栽手插机插。5)分蘖期和齐穗期,水稻叶片气孔导度大小顺序为抛栽手插机插;成熟期,则表现为手插机插抛栽。6)水稻各个生育期,叶片蒸腾速率表现为抛栽手插机插,但各栽培方式间均无显著性差异。7)不同栽培方式间水稻产量差异显著,抛栽最高,机插最低;抛栽和手插早稻分别比机插增产1 203.3~1 346.7和776.7~1 045.4kg/hm2,晚稻分别比机插增产2 128.7~2 212.2和1 574.2~1 603.9kg/hm2。说明不同栽培方式水稻光合生理特性和产量有各自特征,与机插相比,抛栽和手插处理提高水稻粒叶比,改善源库关系,有利于改善水稻群体质量和产量构成因素,增加水稻产量。