杂交水稻两优培九灌浆期籽粒充实动态及生理特性的研究

对杂交水稻两优培九、汕优63的谷粒灌浆特性、籽粒充实度及生理特性进行了研究，分析了杂种充实度差的主要原因，并提出了改善籽粒充实度的对策。结果表明：杂交稻弱势粒在开花初期存在较长时间的滞缓期，其呼吸速率、可溶性糖、可溶性蛋白及磷酸化酶活性等生理活性维持在一个极低的水平。     

超级杂交稻“两优培九”剑叶叶鞘的光合功能

以超级杂交稻“两优培九”及其父本“9311”、母本“培矮64S”和三系杂交稻组合“汕优63”为研究材料,采用14C同位素示踪等技术,研究了“两优培九”剑叶叶鞘的光合能力与叶鞘光合产物的分配。结果表明,两优培九剑叶叶鞘的净光合速率均值比汕优63高0.10 µmol CO₂ m^-2 s^-1,尤以第3期,即灌浆关键时期,极显著高于汕优63,其他时期差异不显著;其叶鞘叶绿素含量的均值比汕优63高2.36 SPAD值,各期均高于汕优63,其中,第1、3期显著高于汕优63;其剑叶叶鞘的Rubisco初始活性和总活性与汕优63差异不显著,但Rubisco活化率均值比汕优63高1.52%,具有平均优势,其中第3期显著高于汕优63;其叶鞘光合产物输送到穗部的量即转化为经济产量的量比汕优63高;与父母本相比,其剑叶叶鞘光合能力的均值具有平均优势或超亲优势;水稻叶鞘完全具有同叶片一样的光合能力,只有值的大小差异;水稻叶鞘的光合产物对产量的贡献一般为10%~20%。两优培九叶鞘及叶片光合功能都较强是其具有超高产特性的一个重要原因。     

不同穗型超级稻品种籽粒灌浆特性

为探明不同穗粒型超级稻产量构成特点、籽粒灌浆特性及其与后期生理指标的关系。以不同生育期品种准两优527、两优培九、Y两优1号、玉香油占、黄花占为试验材料,在大田栽培条件下分期播种以确保不同生育期品种在相似的温光条件下灌浆结实。结果表明,不同播期平均产量及其构成因子的品种间差异显著,以两优培九产量最高(9.47 t hm^-2),玉香油占产量最低(8.39 t hm^-2)。依据每穗粒数和千粒重系统聚类分析,可将品种分为大粒型(准两优527)、中粒型(两优培九、Y两优1号)和小粒型(玉香油占、黄花占)。籽粒灌浆强度及持续时间的品种间差异明显。其中,大粒型品种籽粒灌浆起步快、强度大、峰值持续时间短,上、中、下部枝梗籽粒均为一段式灌浆;中粒型品种籽粒灌浆起步快、强度较小、峰值持续时间长,其上部枝梗籽粒为一段式灌浆,中、下部枝梗籽粒为两段式灌浆,高峰值分别在抽穗后12~18 d和24~30 d;小粒型品种籽粒灌浆起步慢、强度小、峰值持续时间长,其上、中部枝梗籽粒为一段式灌浆,下部枝梗籽粒为两段式灌浆。平均籽粒灌浆速率与品种的穗粒类型密切相关,其中,大粒型品种为0.68 mg d^-1,中粒型品种为0.48~0.51 mg d^-1,小粒型品种为0.41~0.47 mg d^-1。籽粒灌浆强度及持续时间与后期剑叶、根系生理指标有关,籽粒灌浆启动后,叶绿素含量、叶绿素a/b值、类胡萝卜素含量逐渐降低,剑叶可溶性糖含量、MDA含量逐渐上升,POD活性、CAT活性及根系活力先后出现2次升降过程。可见,不同穗粒型超级稻品种产量构成及籽粒灌浆特点的差异明显,籽粒灌浆强度及持续时间与品种的穗粒型及枝梗着生的部位有关,也与后期剑叶及根系衰老生理指标的变化趋势一致。     

干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因, 大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种, 自移栽后10 d起, 设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉模式, 观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化, 并利用¹³C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明, 与CI相比, WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率, 进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性, 促进同化物质再运转与分配, 提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性, WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。     

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。     

超级稻叶片光合特性和根系生理性状与产量的关系

为阐明超级稻产量形成机理, 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)和扬辐粳8号(粳稻)]为对照, 观测了不同生育时期叶片光合性状和根系生理性状的变化特点。结果表明, 4个超级稻品种的平均总颖花量和产量较两个对照品种分别高出43.5%和16.1%, 但超级稻的结实率较对照品种低15.3个百分点。超级稻品种在生育前期叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和根系中单位干重根系活力、每株根系活力、总根系吸收面积、活跃吸收面积和比表面积均高于对照品种, 而在生育后期以上性状下降速率大于各自对照品种, 直至齐穗后20 d前以上性状指标均小于各自对照品种。说明超级稻强大的产量库容与其生育前中期较强的叶片光合能力和较好的根系生理性状密切相关, 生育后期叶片光合能力和根系生理活性下降快导致其结实率下降, 从而限制了其产量潜力的发挥。提高生育后期特别是结实后期根系生理活性是进一步提高超级稻产量的重要途径。     

超级杂交稻两优培九生育后期的光合特性和同化产物的分配

以杂交稻组合品种(以下简称品种)汕优63和两优培九为材料, 测定了光合速率, PSⅡ光化学活性, 活性氧代谢,14CO2同化产物分配的指标. 结果显示: 在生育后期, 与汕优63相比, 两优培九在不同光强下具有较高的光合能力; 在逆境条件下, 原初光化学效率(Fv/Fm)的下降及O*2产生速率和MDA含量增长相对较少, 表明其具有较强的耐光抑     

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。     

超高产两系杂交稻不同施氮水平剑叶光合特性研究

研究了超高产两系杂交稻两优培九、金两优36在不同施氮水平下剑叶的光合特性,结果表明,两优培九、金两优36在每公顷施氮120kg、165kg、210kg 3种水平下,剑叶比叶重、叶绿素含量、光合速率均比对照汕优63高,这可能是两优培九、金两优36高产的生理基础之一。在每公顷施氮120~210kg的范围内,两优培九剑叶光合速率及产量均随施氮水平的增加而提高,金两优36剑叶光合速率及产量在公顷施氮165kg最高,增加到210kg时反而下降。     

‘福龙两优863’生育后期衰老特性研究

为了给两系杂交稻‘福龙两优863’的生产栽培和今后系列新型品种的选育提供理论依据和技术参考,开展了‘福龙两优863’生育后期的衰老特性研究。以‘福龙两优863’和‘两优培九’(CK)为材料,采用叶绿素计测定法、NBT法、硫代巴比妥酸法和脱脂棉吸附测定伤流量法,对其生育后期剑片中的叶绿素含量、SOD总活性、MDA含量以及根系的伤流量进行了分析。结果表明,随着叶片衰老进程,两品种均呈现出剑叶中的SOD总活性逐渐下降,丙二醛含量逐渐上升,而两者剑叶中的叶绿素含量和根系伤流量均在始穗后先上升达到一个峰值,而后呈下降趋势。进一步比较‘福龙两优863’和‘两优培九’剑叶和根系的衰老进程表明：在始穗20天以后,‘福龙两优863’的叶绿素含量、SOD总活性以及根系伤流量均始终显著高于对照‘两优培九’,而其MDA含量则自始穗后一直低于对照‘两优培九’。综合各指标分析,‘福龙两优863’的抗衰老性要显著强于对照‘两优培九’。     

小麦新品种‘烟农5158’生物学特点及灌浆期生理特性研究

为分析小麦新品种‘烟农5158’的光合生理基础,以其亲本之一‘鲁麦14号’为对照,研究了‘烟农5158’与其亲本‘鲁麦14号’之间的生物学特点及灌浆期的光合生理指标。结果表明：‘烟农5158’与‘鲁麦14号’相比,具有更好的株型结构和更大的产量潜力;花后不同时期籽粒的灌浆进程和灌浆速率、旗叶的净光合速率、叶绿素含量、花后旗叶蒸腾速率、旗叶原初光化学效率的日变化、旗叶最大和实际光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、非光化学能量耗散等光合生理指标都优于对照‘鲁麦14号’。这是‘烟农5158’具有高产特性的生理原因之一。     

促芽肥对头季稻灌浆后期叶片蛋白质表达的影响

为探究促芽肥对头季稻的调控效应,以Ⅱ优1273为材料,在头季稻齐穗后18 d设置施用促芽肥和未施用促芽肥2种处理,采用比较蛋白质组学的方法和技术,并结合相关生理指标测定,分析了促芽肥对头季稻灌浆后期叶片蛋白质表达及相应生理特性的影响。不同促芽肥处理的头季稻灌浆后期叶片蛋白质经双向电泳分离后共获得了15个差异表达的蛋白质点,涉及头季稻灌浆后期叶片的光合碳同化、电子传递与光合磷酸化和抗逆抗衰老响应等,分析结果表明,头季稻后期剑叶中与光合碳同化、电子传递与光合磷酸化相关蛋白随灌浆进程呈下降趋势,施用促芽肥能明显减缓其下调幅度,从而使头季稻灌浆后期剑叶具有相对较高的叶绿素含量和净光合速率,提高了头季稻灌浆后期的干物质积累和源供应能力;还能明显提高头季稻灌浆后期剑叶中与抗性相关蛋白的表达量,从而增强稻株的活性氧清除能力,抑制功能叶的膜脂过氧化作用,延缓头季稻灌浆后期剑叶的衰老速率,从而显著提高了头季稻的结实率和产量。     

汕优63冠层叶色变化节奏及肥料效应的光谱监测

以Ｅｘｏｔｅｃｈ１００ＢＸ光谱辐射计监测结果表明，中籼杂交组合汕优６３本田期冠层叶色显示出“二黑二黄”变化节奏。“二黑”出现的时间是：移栽至颖花分化期；花粉母细胞形成及减数分裂期至始基穗期。“二黄”出现的时间是：颖花分化期至花粉母细胞形成及减数分裂期；始至灌浆期。这盘算在身内在节奏的制约。“黑黄”程度依不管理措施为转移。     

水分处理对不同专用小麦旗叶和籽粒GS活性和产量的影响

摘要：以中筋小麦豫麦49和弱筋小麦豫麦50为材料,采用盆栽方法研究了40%FC、60%FC和80%FC对旗叶和籽粒中谷氨酰胺合成酶（GS）籽粒产量的影响。结果表明：旗叶中GS活性较籽粒中GS活性高,不同水分处理下豫麦49叶片在籽粒形成和灌浆盛期GS活性表现为60%FC>80%FC>40%FC,其它时期表现为80%FC下最高,40%FC最低,其籽粒和豫麦50叶片和籽粒GS活性均以80%FC下最高。两个品种的产量以80%FC最高,40%FC最低,60%FC居中。且旗叶和籽粒GS活性在籽粒灌浆盛期与产量都达到了极显著水平。     

不同灌水方式对水稻结实期一些生理性状和产量的影响

选用抗旱性不同的杂交水稻冈优527、D优363和汕优63,研究了旱种、湿润灌溉、“湿润灌溉（前期）+浅水灌溉（孕穗期）+干湿交替灌溉（抽穗至成熟期）”灌溉（简称C处理）和淹水灌溉4种灌水方式下,水稻结实期光合特征、渗透调节物质及保护性酶活性等生理性状变化和产量表现。结果表明,在C处理和湿润灌溉两种灌水方式下,剑叶的叶绿素含量高,叶片衰老缓慢,具有较高的净光合速率,且有利于可溶性糖和游离氨基酸等渗透调节物质的主动积累和保护性酶CAT、POD活性的提高,维持了细胞正常的代谢。而旱种下水稻剑叶叶绿素含量低,衰老快,净光合速率和气孔导度降低,渗透调节物质和保护性酶的变化水平对水分胁迫程度极为敏感。产量以C处理最高,湿润灌溉次之,旱种降低了产量构成各项因素,从而减产。试验表明,水稻叶片光合作用、渗透调节物质及保护性酶活性的变化幅度和产量与品种的抗旱性密切相关。     

直播种植模式下水稻剑叶光合、强弱势籽粒灌浆特性及产量的氮素调控

为探讨不同施氮水平对水稻剑叶光合、籽粒灌浆特性和产量的影响。以生育期较短的‘新稻567’、‘新稻568’和‘新科稻31’为试验材料,在直播种植模式下,设置3个施氮水平0、255、300 kg/hm²,分别测定抽穗后剑叶光合速率、强弱势籽粒灌浆速率和产量等指标,研究氮肥调控水稻产量的生理机制。结果表明,随着施氮量的增加,3个品种产量均呈先增加后降低的趋势;高效叶面积率和粒叶比表现为中氮水平较高,高氮水平较低。灌浆期剑叶光合速率呈先增加后降低趋势,不同氮肥处理间基本表现为中氮处理高于高氮处理;强弱势籽粒灌浆速率在整个灌浆期内呈开口向下的抛物线趋势,不同氮肥处理间的差异在灌浆盛期至灌浆中后期较大,表现为无氮和中氮处理高于高氮处理,灌浆末期处理间差异较小。产量与灌浆期剑叶光合速率呈正相关关系,与强弱势籽粒灌浆速率在灌浆初期呈负相关在灌浆中后期呈正相关关系。适度的氮肥施用量有利于提高直播水稻高效叶面积率、粒叶比,增加剑叶光合速率、强弱势籽粒灌浆速率,从而促进水稻高产。     

Response of the Flag Leaves of a Super‐Hybrid Rice Variety to Drought Stress during Grain Filling Period

The effect of drought stress on the antioxidant system and membrane lipid peroxidation in flag leaves of a super‐hybrid rice variety (Liang‐You‐Pei‐Jiu, LYPJ) during the grain filling period was studied. During prophase of water deficit up to day 6 at relative soil water content (RSWC) 88 %, 81 %, 69 %, the superoxide dismutase (SOD) activity descended slightly, but the activities of peroxidase (POD) and catalase (CAT) ascended rapidly. The content of ascorbic acid (AsA) and glutathione (GSH) decreased. The production rate of superoxide radical (O₂^?), the contents of hydrogen peroxide (H₂O₂) and malondialdehyde (MDA) were maintained in a low level (0.3481 nmolO₂^? mg^?1 protein min^?1, 170.17 μmol g^?1 FW, 1.467 nmol g^?1 FW, at day 6, respectively). The total membrane lipids and index of unsaturated fatty acids (IUFA) did not change obviously. Thereafter (day 9, 12, with 52 %, 28 %, respectively RSWC), the activities of these enzymes declined significantly, while the content of AsA + GSH showed a reverse tendency. However, O₂^? production rate, the contents of H₂O₂ + MDA also increased rapidly. As a result, the total membrane lipids and IUFA dramatically decreased. The results indicated that the whole protect system was destructed seriously; any single protective component could not resist the damage caused by drought stress.     

灌浆期高温胁迫对冬小麦叶源、库器官生理活性的影响及调控

研究了灌浆期高温胁迫条件对冬小麦叶源、库器官某些生理指标的影响。结果表明 ,高温胁迫导致冬小麦叶源、库活性显著降低。高温胁迫能显著降低冬小麦子粒蔗糖酶的活性 ,降低子粒可溶性糖含量 ,胁迫发生初期子粒ATP酶的活性迅速降低 ;高温胁迫导致冬小麦的旗叶MDA含量、脯氨酸含量上升。适当的调节剂处理能显著改变高温胁迫条件下上述生理指标的变化动态 ,显著抑制高温胁迫条件下冬小麦旗叶光合性能的下降 ,延缓叶片衰老的进程 ,对保持叶源、库器官的生理活性有显著的作用 ,协调源库关系 ,降低高温胁迫对植株的伤害程度     

灌浆期高温对小麦旗叶与非叶器官光合和抗氧化酶活性的影响

为揭示小麦叶与非叶器官抗氧化系统对灌浆期高温胁迫的反应特征,探讨不同品种和不同器官耐热性差异机制,以小麦强耐热品种石家庄8号和弱耐热性品种河农341为材料,于灌浆期用塑料膜搭棚进行增温处理(花后第8天至第22天),研究高温胁迫对旗叶光合速率(Pn)、叶绿素含量、旗叶和非叶器官中丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响。高温处理下,两品种Pn比正常温度下(对照)低18.7%~24.9%,叶绿素含量低5.7%~6.2%;旗叶、旗叶鞘、穗下节、颖片和籽粒的MDA含量和Pro含量均升高,其中MDA升高幅度为旗叶非叶器官,Pro升高幅度为非叶器官旗叶。旗叶、颖片、籽粒的SOD活性和旗叶、旗叶鞘、籽粒的CAT活性以及旗叶、旗叶鞘、颖片的POD活性在高温胁迫初期即诱导增强,而其他器官的抗氧化酶活性则在高温持续一段时间后诱导增强,之后随着高温的持续各器官抗氧化酶活性多表现为低于对照,高温解除后旗叶鞘、穗下节、颖片的SOD活性和旗叶、颖片、籽粒的POD活性有恢复迹象,高温对其他器官的SOD和POD活性以及所有器官的CAT活性造成不可逆影响;总体来看,非叶器官持续抗氧化能力和耐热性强于叶片。石家庄8号叶与非叶器官细胞膜稳定性、抗氧化酶活性均高于河农341,显示其整株耐热性强于河农341,这是石家庄8号在高温胁迫下产量下降幅度低于河农341的重要生理基础。因此认为,非叶器官在小麦适应灌浆期高温逆境中发挥重要作用。