水稻籽粒淀粉积累的穗部粒间差异及其生理机制

水稻穗部籽粒间淀粉积累差异是影响稻米品质的重要因子,这在穗部着粒密度较高的密穗型品种上表现更为明显。文章综述了水稻穗部籽粒间淀粉积累差异及其生理机制的研究进展,从源的物质供应和库容及库的生理活性,包括谷壳大小及其叶绿素含量、籽粒胚乳细胞数、糖代谢酶活性、能量转化效率和植物激素的调节作用等方面分析了造成穗内粒位间差异的原因,并提出了减少水稻穗部籽粒间淀粉积累差异的育种和农艺途径。     

水稻结实率的研究——稻穗上强弱势粒的干重积累过程与空秕粒的分布

水稻谷粒灌浆过程的报道已有许多,如以往文献中指出,开花后粒位间的营养分配是不均等的,由于养料竞争和内部调节的结果,强势粒大多结实良好,而弱势粒却出现较高的不实率。与其说谷粒灌浆的早迟和充实程度与开花顺序有关,不如说与强、弱     

水稻结实率的研究——稻穗上强、弱势粒的干重积累过程与空、秕粒的分布

在正常条件下,强势粒领先增重,且最早进入增重高峰。俟强势粒增重高峰渐缓或下降后,弱势粒才开始旺盛增重。强、弱势粒间出现“阶梯式灌浆”现象。受精粒可在相当长时间内保持着等待灌浆的能力。空粒与秕粒形成的调整时间相当长。IR_(661)强、弱势粒的最终空、秕率组成大体相等。南优3号强势粒的空粒率稍高于秕粒率,而弱势粒的秕粒率是导致结实率显著下降的主要原因。本试验还指出,南优3号受精谷粒间的调节作用主要表现在启动灌浆的早迟和灌浆强度的高低两个方面。     

不同发育时期水稻强、弱势粒灌浆速率的遗传分析

 【目的】对不同发育时期水稻强、弱势粒灌浆速率的遗传效应表达进行研究。【方法】以5个水稻品种组配的2×3不完全双列杂交为试材，应用包括胚乳效应、细胞质效应、母体效应的三倍体胚乳模型及条件遗传方差分量分析方法进行分析。【结果】（1）条件方差分析方法能检出一些非条件方差分析方法不能检出的方差分量。（2）条件方差结果证明：Ⅰ.强势粒灌浆速率表达主要受遗传因素控制。前期以胚乳效应为主，中、后期以细胞质效应、母体效应为主。从基因效应的性质看，前期以胚乳加性方差为主。母体加性方差在整个灌浆期间都有显著的表达。Ⅱ.弱势粒的灌浆速率在前期、后期易受环境影响，前期以胚乳加性×环境互作效应为主，后期以细胞质×环境互作效应为主。仅在中期以遗传因素为主，此时胚乳加性、母体加性方差均显著，但以胚乳效应为主。【结论】强、弱势粒灌浆速率应根据籽粒胚乳加性方差，分别在灌浆的前期、中期进行选择。后期提高母体植株的光合效率可能对弱势粒的灌浆有帮助。     

强弱势粒的稻米垩白度差异及其与谷粒粒重的关系

６个早籼品种的分期播种度试验结果表明：（１）强势粒与弱势粒的稻米垩白度差异，有强势粒显高于弱势粒，强势粒显低于弱势粒和强势粒与弱势粒无显差异３种类型。（２）相同的温度变化对强势粒和弱势粒垩白度的影响不同，强势粒到达垩白最小时的温度可能高于弱势粒。（３）垩白与粒重之间的关系相当复杂，并受到供试品种和实验条件的强烈影响。     

花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒蛋白质表达的影响

【目的】进一步揭示干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆影响的机制。【方法】两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（粳稻）种植于土培池,自抽穗至成熟设置常规灌溉（conventional irrigation,CI）、轻干-湿交替灌溉（alternate wetting and moderate drying irrigation,WMD）和重干-湿交替灌溉（alternate wetting and severe drying irrigation,WSD）3种土壤水分处理,运用双向电泳技术测定水稻强、弱势粒蛋白质表达量。【结果】与CI相比,WMD和WSD对强势粒的灌浆速率和粒重无显著影响;WMD显著增加了弱势粒的灌浆速率和粒重,WSD则显著降低了弱势粒的灌浆速率和粒重。WMD和WSD对强势粒蛋白质表达无显著影响,但WMD上调了弱势粒中丙酮酸磷酸双激酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、5-甲基四氢叶酸-同型高半胱氨酸甲基转移酶、S-腺苷甲硫氨酸合酶、乙二醛酶I和锰超氧化物歧化酶等蛋白质的表达,WSD则下调了弱势粒中上述蛋白质的表达。WSD还上调了抑制信号传导和能量代谢等有关蛋白的表达。两品种结果趋势一致。【结论】说明在WMD或WSD条件下,弱势粒中多种与灌浆相关蛋白质表达的差异是其灌浆速率和粒重增加或降低的重要原因。     

水稻饱满粒率的品种间差异及其原因分析

水稻饱满粒率是平均每穗可成为糙米的饱满粒数占平均每穗总粒数的百分数。它是衡量水稻源库流是否协调的重要指标,与产量的高低有密切关系,近年来,辽宁省推广的水稻品种单位面积穗数或粒数均有所提高,而饱满粒率则似有下降的趋势。本文从品种的穗形及源库关系入手,对品种间和品种内饱满粒率的差异及其形成原因进行了初步研究,以为水稻高产育种和高产栽培提供参考。一、材料与方法试验于1983～1985年在沈阳农业大学稻作研究室试验田进行。供试材料为穗型不同的粳     

水稻强弱势粒24-nt siRNA表达量与DNA甲基化的关系研究

24-nt siRNA参与指导DNA甲基化,为研究水稻强弱势子粒24-nt siRNA与DNA甲基化水平之间的关系,采用亚硫酸盐测序法检测强弱势子粒中DNA甲基化状态.结果表明,弱势粒24-nt siRNA表达量高于强势粒,而DNA甲基化水平低于强势粒.在CG,CHG和CHH等DNA甲基化中,CG类甲基化水平在强弱势粒间没有差异,而CHG和CHH类均存在较大差异,均表现为强势粒甲基化水平高于弱势粒.强弱势粒间CHG和CHH类甲基化差异是导致DNA甲基化差异的主要原因,而弱势粒24-nt siRNA表达量高可能是由于甲基化水平低造成的.     

水稻籽粒发育和胚乳淀粉粒形成的研究

水稻籽粒长、宽快速增长期为花后０－６天,粒型（长／宽）形成期为花后１５天;抽穗后０－３天粒重发育缓慢,之后迅速增长,至第１８天粒重发育基本完成;受季节影响,水稻晚季粒型值大于早季,尤其是灿稻品种其早、晚季粒型值的差异达极显著水平;淀粉粒在胚乳中形成的时间为子房受粉后２－３天,并于边缘的胚乳细胞中最先出现。     

结实期低土水势对水稻强弱势粒灌浆特性及主要米质性状的影响

以扬稻6号和武育粳3号为供试材料,研究了结实期-40kPa低土壤水势对水稻强、弱势粒灌浆特征和主要米质性状的影响,并分析了强弱势粒灌浆特征与稻米垩白之间的关系。结果表明:结实期低土水势对强弱势粒米质主要性状、米粉RVA谱、籽粒灌浆特征和物质的积累有着显著的影响,而且强弱势粒间存在明显的差异。低土水势下,强势粒的起始灌浆势R0增加,而弱势粒R0减小;强弱势粒达到最大灌浆速率的时间Tmax提前,活跃生长期缩短。水分胁迫下弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量明显偏高,而淀粉积累明显缓慢。这表明低土水势下强势粒灌浆过快,弱势粒又易丧失对灌浆基质的转化能力,这种籽粒灌浆进程的异常和灌浆物质的分配变化,易形成垩白。低土水势下,强弱势粒米粒的整精米率降低,粗蛋白含量显著增加,米粉的RVA谱特征值发生明显的变化,米饭的食味变差,导致米质变劣。     

不同栽培措施对超级稻强、弱势粒品质的影响

[目的]探究不同栽培措施对超级稻强、弱势粒品质及淀粉特性的影响,以期为改善稻米品质即水稻强、弱势粒品质的协同提高提供理论指导和实践依据.[方法]以超级稻甬优2640和武运粳24为供试材料,大田种植条件下,设置氮空白区(ON)、当地农民习惯(LFP)、优化栽培管理1(T1)和优化栽培管理2(T2)4个处理,每个处理设置3...     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性.结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%.不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力.胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1 267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍.不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感.相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性.     

小麦苗期吸收和积累镉能力的品种间差异

采用水培方法,研究了25个小麦品种苗期对镉的吸收和积累的差异,以期筛选具有Cd低积累潜力的小麦品种。结果表明,Cd对地上部干物重有显著抑制作用,对地下部干物重影响因品种而异,对春性品种有抑制作用,对半冬性小麦品种有促进作用。小麦对镉的吸收、积累、耐性指数以及镉运转效率有极显著的品种间差异。在1μmol·L-1的Cd处理下,根系镉含量为33.1～139.7mg·kg-1,积累量为2.12～9.78μg·plant-1,地上部镉含量为3.6～15.3mg·kg-1,积累量为0.45～1.44μg·plant-1,表明小麦体内的Cd主要积累在地下部而非地上部。因此,以地上部Cd积累量为筛选指标,将25个小麦品种划分为Cd高积累型、Cd中积累型、Cd低积累型。     

辽宁省水稻品质兼及品质与产量关系的研究Ⅲ.不同穗型强势粒与弱势粒稻米品质差异

通过不同穗型强势粒与弱势粒米质差异比较，研究了稻米品质生理。结果表明，强势粒较弱势粒有较大的精米长度、精米宽度、垩白粒率、AC、GC，和较小的长/宽、垩白面积、GT，直立穗型品种强势粒与弱势粒米质差异较大。     

玉米素和吲哚乙酸与强弱势粒灌浆及胚乳细胞形成

细胞分裂素和生长素与强弱势粒灌浆及胚乳细胞形成有密切的关系，玉米素、吲哚乙酸含量与强弱势粒籽灌浆动态基本一致，表现出促进作用。弱势粒比强势粒受精要晚7d左右，其胚胎发育进程也较晚，最终胚乳细胞数也较少．然而细胞体积较大，细胞壁较薄。玉米素通过促进胚乳细胞分裂，增加胚乳细胞数目来促进籽粒灌浆；吲哚乙酸则通过促进胚乳细胞伸长和扩大来促进灌浆。胚乳细胞分裂时期的细胞分裂素、生长素含量分别决定了最终胚乳细胞数目和大小。     

不同水稻品种镉积累特性差异研究

以水稻品种昌丰B、中9B、协青早B和地谷B为材料,采用火焰原子吸收法和电感耦合等离子体发射光谱法,在不同镉胁迫浓度下对各水稻品种中镉的积累差异进行了研究。结果表明,在低、中等的镉处理浓度下,籽粒中镉含量表现为中9B昌丰B协青早B地谷B,中9B籽粒中镉含量随镉胁迫浓度的增加急剧降低;营养器官中镉含量表现为中9B地谷B昌丰B协青早B,品种间各营养器官的镉含量变化趋势存在差异。     

灌浆期开放式增温对水稻强势粒和弱势粒淀粉代谢关键酶相关基因表达水平的影响

[目的]阐明模拟全球气候变暖对水稻灌浆期淀粉代谢关键酶相关基因表达水平的影响,为全球气候变暖的应对措施提供依据。[方法]以大穗型粳稻品系CJ03和中穗型粳稻品种‘宁粳3号’为材料,在水稻抽穗期进行开放式增温处理,测定强、弱势粒的千粒质量、灌浆速率、总淀粉与直链淀粉含量及花后10 d和20 d淀粉代谢关键酶的主要调控基因表达水平。[结果]在灌浆前期,与对照弱势粒相比,开放式增温明显促进弱势粒的灌浆进程,主要表现在弱势粒灌浆速率及其峰值均有增加,灌浆启动提前;在灌浆后期,随着增温处理时间的延长,强、弱势粒灌浆活跃期均缩短。实时荧光定量PCR的测定结果表明,参与籽粒淀粉代谢的关键酶,如蔗糖合成酶(Su Sase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE),它们的基因表达水平在不同处理和不同部位均有差异。在花后10 d的增温处理下,强、弱势粒中Su Sase、AGPase、SSS和SBE合成相关基因的表达水平上调,而GBSS合成相关基因的表达水平下调。花后20 d,相对于强势粒,各处理弱势粒中淀粉合成关键酶相关基因的表达水平均显著下调。[结论]增温处理下,弱势粒中淀粉合成关键酶相关基因表达水平的上调是其灌浆速率增加的主要原因。     

拟南芥PMRP基因在叶绿体淀粉粒积累和抗寒性中的作用

【目的】分析推测的膜蛋白（putitave membrane realated protein,PMRP）在拟南芥叶绿体发育过程的作用,明确PMRP对拟南芥光合能力的影响及抗寒性分析,为改善作物光合性能及增强抗逆性提供理论依据。【方法】构建PMRP的RNAi和过表达载体,转化农杆菌EHA105,采用花絮侵染法转化野生型拟南芥（Columbia,Col-0）,获得PMRP RNAi和过表达转基因拟南芥;以野生型和PMRP RNAi、过表达转基因拟南芥为材料,利用细胞生物学方法,观察PMRP表达量对拟南芥叶肉细胞叶绿体的结构和淀粉粒积累的影响;利用红外CO₂分析法测定拟南芥的光合速率,分析PMRP对拟南芥光合能力的影响。选取16 h光照、21℃条件下培养的21 d的野生型Col-0、3个过表达PMRP转基因拟南芥株系,3个PMRP-RNAi转基因拟南芥株系,用冷光源培养箱培养,先在4℃培养7 d,然后在-8℃培养1.5 h,取出放到16 h光照、21℃条件培养7 d后,分析PMRP转基因拟南芥对寒害的抗性。选取14 d的野生型Col-0、3个过表达PMRP转基因拟南芥株系和3个PMRP-RNAi转基因拟南芥株系,对其莲座叶细胞渗出液电导率进行测定。【结果】获得PMRP RNAi和过表达转基因拟南芥株系;通过测定野生型和转基因株系的莲座叶光合速率,野生型Col-0的光合速率为7.3 μmol·m^-2·s^-1,PMRP-RNAi转基因拟南芥的光合速率分别为8.8、7.8和8.5 μmol·m^-2·s^-1,PMRP表达量的降低略增强了拟南芥的光合速率。野生型Col-0的绿叶率为48%,过表达PMRP转基因拟南芥的3个株系绿叶率分别为48.6%、47.8%和49.2%,3个PMRP-RNAi转基因拟南芥的绿叶率分别为65.9%、67.4%和68.3%,表明PMRP表达量的降低增强了植物的耐寒性。在-8℃下处理30 min,野生型Col-0拟南芥莲座叶的渗出液电导率为70.67 μS·cm^-1,PMRP-RNAi拟南芥莲座叶渗出液电导率分别为48.57、45.40和52.10 μS·cm^-1。表明PMRP表达量的降低明显降低了逆境对细胞膜的损伤。通过对PMRP-RNAi转基因拟南芥和野生型拟南芥完全展开的莲座叶,进行超微结构分析,发现野生型拟南芥莲座叶细胞中,叶绿体为椭圆形,而PMRP-RNAi转基因拟南芥莲座叶细胞叶绿体变为近似圆形;在光照情况下,PMRP-RNAi转基因拟南芥叶绿体中淀粉粒的积累与野生型相似,均有明显的淀粉粒积累,但在黑暗环境中,PMRP-RNAi转基因拟南芥叶绿体中淀粉粒积累明显增多。【结论】PMRP表达量降低造成叶绿体形状由梭型变为圆球型,淀粉粒明显增多,增强了拟南芥的抗寒性。     

柑橘品种间糖积累差异的生理基础

 测定了本地早、柑、香柠檬和宫川汁囊中蔗糖、葡萄糖、果糖、可滴定酸以及ABA的含量 ,分析了酸性转化酶 (AI)的活性 ,并模拟汁囊条件对蔗糖的酸水解进行了研究。结果表明 ,不同品种的糖含量和构成比例、酸含量、ABA含量以及AI活性都存在明显差异。在果实发育后期 ,汁囊中的ABA与糖含量都明显升高 ,呈极显著相关 ,表明ABA对糖的积累具有重要影响。本地早和宫川以积累蔗糖为主 ,香柠檬以积累己糖为主 ,柑介于二者之间。在酸度较高的香柠檬中 ,蔗糖的酸水解是影响汁囊中糖分构成的主要因素。在酸度较低的本地早、宫川和柑中 ,果实发育后期汁囊中的AI活性对糖分构成具有重要影响。