水稻氮代谢对根际氧气供应的响应研究

氧气在水稻生长发育过程中起着重要的作用,水稻的需水需氧特异性矛盾容易造成根际氧气供应不足、根系呼吸减弱、矿质营养吸收降低,进而引起水稻碳氮代谢紊乱,不利于其生长发育及产量形成。因此,深入研究水稻根际氧生理及根际氧环境改善方案,对于水稻耐涝高产以及提高氮素利用均具有重要意义。本文综述了根际氧气供应对水稻生长、氮素吸收及同化和相关氨基酸代谢、氮肥利用率等的影响研究,并对今后的研究进行了展望。     

水稻不同生育阶段营养条件与抽穗期的关系

通过2 a多点试验,研究了秧苗生长状态、本田营养条件(密度、肥料)及不同生育阶段营养条件变化对水稻抽穗期的影响.结果表明,移栽密度较大,或施肥较足,或秧苗生长状态较好,均能提早抽穗,其效应大小取决于营养环境的变化程度,秧苗期比本田期的效应更大.不同生育阶段营养条件的变化对抽穗期的影响不同,叶龄指数45%左右是水稻生长发育的一个转折期,在此之前抽穗期对营养条件的反应更敏感,且促进生长与促进发育一致,此后则对营养的敏感性降低,且促进生长不一定能促进发育,有时反而推迟发育.认为将感营养性(受营养生态影响而改变发育速度的特性)与感温性、感光性、基本营养生长期并列("三性一期")描述水稻的生育特性更为合理,制种中更应重视亲本的感营养性.     

试论大气CO2浓度升高条件下水稻碳氮代谢变化及其调控途径

 以水稻为例，从分析高等植物光合速率对大气CO2浓度升高的短期与长期反应入手，结合水稻的氮素营养特性，通过分析大气CO2浓度倍增下，水稻体内氮素营养状况与光合速率的关系，以及光合作用过程中酶的活性与总量、光合底物的再生与水稻氮素营养的关系，论述了大气CO2浓度升高对水稻体内碳氮代谢的影响。对稻田生态系统的氮素营养管理提出了建议，并从产量和生态角度对今后水稻氮素营养的研究进行了展望。     

低植酸水稻种质资源筛选、遗传生理调控与环境生态适应性研究进展

提高或维持水稻产量的同时,提高稻米品质已成为目前水稻育种的首要目标之一。其中,通过降低籽粒中植酸等抗营养因子,增加锌、铁生物有效性以提升水稻营养品质,是目前水稻品质改良的一个重要方向。本文主要综述了水稻籽粒中植酸合成的代谢路径、低植酸水稻的筛选及相关功能基因的遗传特点、植酸生理代谢的调控网络、低植酸水稻农艺性状劣变和生态适应性降低的生理原因、籽粒植酸合成的环境调控效应等相关研究进展。可为低植酸水稻品质改良以及栽培调优提供借鉴。     

水稻生长对干旱的响应及其补偿效应研究进展

概述了干旱对我国水稻生产的影响。从产量构成因素的角度分析了干旱导致水稻减产的原因,从光合特性、活性氧积累、内源激素和多胺含量、干物质积累等方面分析了水稻生长对干旱响应的生理机制。同时总结了轻度干旱胁迫后的水稻补偿效应。对未来减轻干旱对水稻生产的影响,合理充分利用水稻补偿效应做出了展望。     

根际溶氧量与氮素形态对水稻根系特征及氮素积累的影响

 为研究根际溶氧量和氮素形态对水稻根系生长及对氮素利用的影响,设计了两个试验：1)分别以铵硝混合营养（NH4NO3）和全铵营养[(NH4)2SO4]为氮源,在营养液中将杂交籼稻国稻1号和常规粳稻秀水09培养6周,在第4周和第6周时取样测定植株的生物量和氮素含量;2) 将上述铵硝混合营养下培养4周的国稻1号水稻植株,以分根培养的方式进行不同溶氧量处理,测定水稻生物量、根系形态和氮积累量的差异。结果表明: 1）根际溶氧量较低时(溶氧量0~1.0 mg/L),铵硝混合营养比单一的铵态氮营养显著提高植株的生物量,国稻1号生物量增加69%,秀水09增加41%;铵硝混合营养显著提高了水稻的根系数量、最长根长、根干质量和根系活力以及植株的氮积累量,国稻1号的地下部和地上部氮积累量分别提高60%和52%,秀水09则分别提高了41%和33%。2) 分根实验中,铵硝混合培养的国稻1号,其增氧(溶氧量8.0~9.0 mg/L)处理的根系生物量增加21.6%, 根系数量、最长根长和根体积分别增加27%、14%和10%,而氮积累量提高了11%。增氧和铵硝混合营养均对促进水稻根系生长和氮素积累具有正互作效应。     

硅肥对水稻产量及生理特性影响的研究进展

硅是水稻生长不可或缺的元素,对水稻生长具有极其重要的作用。本文主要从水稻吸硅特性、土壤供硅能力、增施硅肥指标,以及硅对水稻生长发育和产量的影响等方面,对稻田硅素肥力及水稻硅素营养研究进展进行了综述,并对该领域今后的研究方向进行了简要探讨。     

水稻热耗散对逆境的响应

非光化学猝灭(NPQ)常用于评估以热能途径耗散的光能(热耗散),热耗散在维持光能转化平衡中起着重要作用,是水稻叶片重要的光防御机制。大量研究表明,热耗散的诱导受跨类囊体膜ΔpH、叶黄素循环和PsbS蛋白等的调控;NPQ与光保护效应不呈线性关系,只有在某些特定条件下,NPQ才可作为光保护效应的有效指标;在高温、低温、缺氮、干旱、盐胁迫等逆境下水稻NPQ显著增加,热耗散可能与水稻抗逆性密切相关。本文从热耗散的诱导和调控机制、NPQ与光保护效应以及水稻NPQ对环境因子(温度、氮营养、水分、盐)的响应等4个方面综述了水稻叶片热耗散的研究进展,并对水稻NPQ与抗逆性关系的研究作了展望。     

浅析水稻发育生物学及植物激素在其中所起的作用

从水稻发育生物学的角度出发,简要的分析了水稻在营养生长和生殖生长过程中的发生、发育动态以及一些生物学变化,展望了我国在水稻发育生物学研究领域的未来发展方向与趋势,同时也提出了植物激素研究在水稻发育过程中所起到的作用。     

水稻根系泌氧特性及其影响因素

水稻根系泌氧特性对水稻生长发育具有重要作用。综述了水稻根系泌氧原理、水稻根系泌氧对水稻生长发育的影响,及影响水稻根系泌氧能力的因素。介绍了水稻根系通气组织与水稻根系泌氧能力关系的最新研究进展,讨论了水稻根系泌氧研究存在的问题。     

我国超级稻根系特性及根际生态研究现状与趋势

以超级稻为代表的一批超高产水稻研发成功使水稻单产获得大幅度提高。较大的根系生物量、根重密度、根长、根长密度和根直径,根系偏向纵深分布且土壤深层根系生物量增大是超级稻根系生物学主要特征;高的单株根系氧化力、总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系细胞分裂素(玉米素与玉米素核苷)含量是超级稻扩库增产的重要根系生理基础。生产中的施肥管理、水分管理、种植方式和根际土壤生态环境pH、氧、微生物、氮素形态等均可显著影响水稻根系的生长发育。通过适当的技术措施调控水稻根际生态环境向有利于水稻生长生理需求方向发展,以促进水稻根系健壮生长,实现水稻增产。水稻高产群体根系构型的形成与根际土壤生态因子匹配原理与调控,高产水稻地下根系、根际生态因子与地上群体的互作机制与调控路径,水稻根系定量化等方面是今后水稻根系深入研究的主要方向。     

根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

Effects of Rhizosphere Dissolved Oxygen Content and Nitrogen Form on Root Traits and Nitrogen Accumulation in Rice

Dissolved oxygen and nitrogen form have important effects on rice root growth and nitrogen availability.An indica hybrid rice,Guodao 1,and a conventional japonica rice,Xiushui 09,were cultured in hypoxic nutrient solution with NH4NO3 or(NH4)2SO4 as the nitrogen source for six weeks in pools.A portion of the Guodao 1 seedlings after treatment in the pools for four weeks were transferred to a split-root system at different dissolved oxygen contents and cultured for an additional two weeks.Biomass,root morphol...     

根际氧浓度对水稻分蘖期养分吸收和根系形态的影响

以秀水09和春优84为材料,利用在线溶氧仪(氧气、氮气调节)设置4个氧浓度(低氧,0~1 mg/L;中氧,2.5~3.5 mg/L;高氧,>6 mg/L,即饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气;CK,常规水培,不进行氧调节),研究根际氧浓度对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累以及根系形态的影响,探讨根际氧浓度变化情况下两个水稻品种幼苗养分吸收、积累和根系形态的差异。结果表明,与O₂浓度正常水平(对照)相比,中氧处理增加两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量。秀水09分别增加30.30%、32.96%和32.46%;春优84分别增加7.01%、1.77%和9.17%;高氧处理减少两个水稻品种幼苗根系、茎叶和总生物量,秀水09分别减少35.35%、15.62%和17.76%;春优84分别减少43.95%,18.92%和21.34%。低氧处理增加供试品种的根冠比。中氧处理增加两个水稻品种的N、P、K、Mn、Mg和Ca的吸收累积总量,低氧处理增加其Fe、Cu和Zn的吸收累积总量。中氧处理增加两个供试品种幼苗根系总根长、表面积、总根尖数和细根比例,降低幼苗粗根比例,有利于水稻幼苗对养分的吸收,使部分营养元素含量增加。同时,中氧处理对水稻幼苗生物量、养分吸收、积累、分配和根系形态的影响存在显著品种差异。     

根际pH对水稻细胞膜质子泵基因表达的影响

 通过水培试验研究了不同根际pH对水稻(日本晴)细胞膜质子泵基因表达的影响。以栽培在pH 5.5的营养液中的水稻作为对照,然后分别转移到pH 3.5和pH 7.5的营养液中培养。研究发现,质子泵基因OsPMA1、 OsPMA2、OsPMA3、OsPMA7在根系和叶片中均有表达;当营养液pH为3.5或7.5时,上述质子泵基因的表达总体上均比对照（pH 55）降低。但植物地上部的质子泵表达不受根际pH的影响。而且,pH越低,水稻生物量与体内的氮含量越低。其可能的原因是,水稻在pH骤然降为3.5的营养液中没有及时适应高浓度的H+胁迫,导致根系细胞膜质子泵受抑制,进而影响水稻对养分的吸收。而pH 7.5与植物细胞质pH相当,质子泵无需过量表达即可用于养分吸收。说明根际pH直接影响到根系细胞膜质子泵在转录水平上的表达,并间接影响根系对养分的吸收和植物的生长。     

栽培稻和普通野生稻居群根表铁膜形成能力的比较研究

根表铁膜形成能力反映了水稻根系氧化力的强弱。为了了解普通野生稻根系氧化力,采用水培铁胁迫试验对5个水稻品种和2个普通野生稻居群根表铁膜形成能力进行评价。结果表明:同亚洲栽培稻相比,普通野生稻拥有较高的根孔隙度,但其根表铁膜含量较低;供试植株的根孔隙度与根表铁膜含量之间没有相关性,这很可能与侧根的数量有关。     

Identification of roots from grass swards using PCR-RFLP and FFLP of the plastid <Emphasis Type="Italic">trn</Emphasis> L (UAA) intron

Background  

The specific associations between plant roots and the soil microbial community are key to understanding nutrient cycling in grasslands, but grass roots can be difficult to identify using morphology alone. A molecular technique to identify plant species from root DNA would greatly facilitate investigations of the root rhizosphere.     

杂交水稻赣化7号的植株生长、离子吸收和维持呼吸的能量消耗

 对杂交水稻赣化7号及其亲本之一的广抗粳2号的根系生长、离子吸收和维持呼吸所需的能量消耗进行了研究。通过两种方法来决定根系三个部分的能量消耗：1）在生长状况下根系呼吸耗氧和相对生长率、离子吸收率的多元回归分析；2）通过水稻根系在营养液和去离子水中的耗氧差来决定根系吸收离子所需的能量，两种方法分析取得的结果基本一致。杂交水稻赣化7号的平均相对生长率比亲本高60%，耗氧多24%，ATP生产量多16%。赣化7号的根系生长耗能系数（1/Y）是26 mmol/g，比其亲本少45%。赣化7号与其亲本的离子吸收耗能和维持呼吸耗能系数的差异不显著。     

磷素水平对杂交水稻生长发育和磷素运移的影响

通过水培试验和32P标记,研究了不同P素水平下P素营养对杂交水稻D68生长发育的动态影响以及P在杂交水稻体内的运移动态。结果表明,P对杂交水稻生长发育起十分重要的作用,施P对杂交水稻发育特别是根系的生长发育、根系活性和地上部分干物质积累产生了极大的影响。通过32P标记结果表明,杂交水稻体内P的吸收累积、运移分布规律主要与根系活力和施P水平有关。P胁迫条件下杂交水稻根系中P含量较高而地上部分较低,P转移到地上部分的百分率较低;P充足条件下,稻株体内P主要累积在茎、叶中;根系活性的增强则进一步促进了P素养分的吸收以及P在杂交水稻体内的向上运移。同时P在杂交水稻体内的运移与水稻代谢和生长中心的转移密切相关,营养生长期P主要集中在茎、叶中;进入生殖生长期后,P由茎、叶向穗部转移,促进稻穗的生长发育。P在杂交水稻体内运移对杂交水稻P素营养具有极其重要的意义。