保持系稻株对孕穗期干旱胁迫伤害与补水修复的育性响应

以负压式土壤湿度计和取土烘干法双重监控盆栽试验的土壤水势变化,观测我国14个常用水稻保持系的孕穗期耐旱性,并以干旱胁迫指数人为划分钝感、耐旱、不耐旱与敏感4个等级,其中K22-B、金23-B为孕穗期干旱胁迫钝感材料,珍汕97-B、中9-B为孕穗期干旱胁迫敏感材料,比较研究它们对干旱胁迫伤害的育性响应与补水修复的特征。结果表明,钝感或敏感保持系稻株主穗耐旱性均强于分蘖穗,粒位间强势粒耐旱性均高于弱势粒。这一生物学现象似"植物顶端优势"的逆境生理学表现。比较孕穗期中花粉母细胞减数分裂期、花粉粒形成期与花粉粒充实期的耐旱性,花粉粒充实期耐旱性最弱,花粉母细胞减数分裂期耐旱性较强。孕穗期干旱后补水对结实伤害的恢复效果明显,尤其对耐旱性强的保持系稻株修复更明显,主要途径是降低秕谷率而不降低空壳率,表明干旱胁迫育性损伤是不可逆的。     

花期干旱胁迫钝感与敏感水稻保持系的生理特性

以负压式土壤湿度计和取土烘干法双重监控盆栽试验的土壤水势变化,观测我国14个常用水稻保持系的花期耐旱性,并以干旱胁迫指数人为分为钝感、耐旱、不耐旱与敏感4个耐旱等级,其中K22-B、金23-B为花期干旱胁迫钝感材料,珍汕97-B、中9-B为花期干旱胁迫敏感材料,选此4个典型保持系,研究它们对花期干旱胁迫的生理效应。结果表明:(1)花期干旱胁迫钝感保持系稻株比之敏感保持系稻株剑叶与小穗(颖花、籽粒)具有较高水势,缺水引发水稻器官水势下降,剑叶蒸腾速率也因干旱而下降,但下降程度小于敏感材料。(2)钝感与敏感保持系稻株的光合速率并无明显差异,但因干旱胁迫而下降的程度有明显不同,钝感保持系光合速率下降程度小于敏感材料。(3)花期干旱胁迫钝感与敏感保持系花粉数/花药相似,也不因花期干旱胁迫而明显下降(P0.05),花粉粒充实度与柱头着粒花粉的发芽率也不因花期干旱胁迫而明显变化(P0.05),干旱胁迫敏感保持系稻株的花药开裂度与柱头上花粉着粒数均低于钝感保持系稻株。总之,对花期干旱胁迫钝感的保持系稻株比之敏感保持系稻株经干旱胁迫,保持较高的器官水势与蒸腾速率,有利于花药开裂与柱头着粉受精,维持相对较高的光合效率与物质转移效率,有益受精籽粒灌浆成熟。     

氮素对哈尼梯田水稻冠层温、光生态因子及稻瘟病的影响

为了研究氮素对云南哈尼梯田水稻冠层昼温、光合有效辐射截获率及稻瘟病的影响,探索水稻冠层光合有效辐射截获率与稻瘟病发生的相关性,构建合理健康的群体冠层结构。以当地种植的常规水稻品种‘月亮谷’为试验材料,采取单因素随机区组设计,共6个处理,包括5个不同施氮处理和1个传统施肥对照处理。研究结果表明,高施氮水平下(125.0 kg/hm²)齐穗期的冠层昼温最低,冠层光合有效辐射最大截获率最大。中等施氮(75.0 kg/hm²)和高施氮水平下穗颈瘟的病情指数最高,中等施氮水平下的发病率最高,为51.0%。穗颈瘟发病率和病情指数均和冠层光合有效辐射最大截获率存在正相关性 (r=0.6696^*和r=0.7130^**),发病率与1级病穗百分比呈正相关性(r=0.7511^**),而和2级至5级病穗百分比的关系不大,病情指数分别与5级、1级病穗百分比呈正相关性(r=0.6324^**、r=0.4936^*),而和2级至4级病穗百分比关系不大。     

江苏机插水稻大面积均衡增产共性特征分析

以江苏26个水稻高产创建示范县为对象,对水稻田产量及群体结构的典型田块进行调查。将水稻生产要素(种植方、品种、播期、种植方式)类型相近或相同的田块按产量分成高产田(I,> 10.5 t hm^-2)、中产田(II,9.0 ~10.5 t hm^-2)、低产田(III,< 9.0 t hm^-2) 3个等级,比较其产量结构、空间分布均衡性等群体指标。结果表明：(1)高产田的颖花数、穗数、穗粒数均有显著优势;不同类型田块在行距、穴距、单位面积穴数等空间配置上差异未达显著水平。(2)不同产量水平田块单穴穗数整齐度差异显著;产量与单穴穗数整齐度呈极显著正相关(r=0.436^**,2009;r=0.441^**,2010)。(3)顶部叶片长度增加有利于总粒数的增加,但易降低结实率,尤其是下位叶。表明提高单穴穗数整齐度和穗粒数整齐度,是协调水稻穗数、穗粒数和粒重三者矛盾的有效途径;也是江苏大面积均衡增产的有效途径。     

春季低温对小麦花粉育性及粒数形成的影响

小麦拔节后遭遇春季低温,每穗粒数下降,产量降低。为探明春季低温引起每穗粒数减少的生理原因,以春性小麦扬麦16和半冬性小麦徐麦30为供试品种,研究小麦倒二叶出生期(昼夜5℃/–3℃)、孕穗期(昼夜8℃/–1℃)和开花期(昼夜12℃/4℃)分别进行低温处理对小麦花粉育性及每穗粒数形成的影响。结果表明:倒二叶出生期和孕穗期低温均导致2个小麦品种在二胞花粉期和三胞花粉期花药中的多糖物质淀粉和蛋白质的代谢异常,绒毡层解体延迟;孕穗期低温还造成花粉母细胞减数分裂中染色体配对异常、出现微核等情况,影响正常雄配子体形成;花粉败育率表现为倒二叶出生期低温处理>孕穗期低温处理>开花期低温处理,徐麦30败育率高于扬麦16;3个时期低温均显著降低了2个小麦品种结实小穗数、每小穗结实粒数和每穗粒数,以倒二叶出生期低温处理穗粒数降低的幅度最大。相关分析表明,春季低温引起花粉母细胞减数分裂异常、绒毡层延迟解体、花药营养物质供给不足导致的花粉育性下降,是春季低温导致小麦每穗粒数减少的主要原因。     

干旱胁迫时期对水稻产量及产量性状的影响

为了明确干旱胁迫对水稻产量及产量性状的影响,以粳稻品种农大3号为材料,利用盆栽的方式人工控制土壤水分（水势）,研究了不同生育阶段干旱胁迫对产量及产量性状的影响。结果表明：任何时期干旱胁迫都会导致减产,孕穗中期、后期减产幅度最大,其次是分蘖中期、前期。分蘖后期（无效分蘖期）干旱虽然穗粒数有所增加,但是祢补不了由于穗数下降造成的产量损失,出穗前各阶段干旱胁迫的减产幅度大于出穗后各阶段。分蘖期干旱使单穴有效穗数减少,孕穗期干旱穗粒数减少;孕穗期、产量形成期（出穗—乳熟期）干旱千粒重、成熟粒率降低;孕穗中期干旱结实率下降,混合千粒重降低。干旱胁迫条件下,提高单穗平均粒数和混合千粒重有助于提高产量,提高饱满千粒重和混合千粒重有助于提高成熟粒率。     

水分胁迫对甜玉米主要农艺性状及产量的影响

在大棚内采用人工供水的方法,研究不同水分胁迫下甜玉米品种主要农艺性状与产量的关系。结果表明,轻度干旱胁迫下可用株高、茎粗、散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、千粒重等6个性状耐旱系数作为品种耐旱性鉴定的指标,而中度干旱胁迫下可用穗位叶面积、散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、出籽率、千粒重这6个性状耐旱系数预测品种产量的耐旱系数。在不同程度水分胁迫下,散粉至吐丝间隔期(ASI)、穗粗、每穗粒数、千粒重等4个性状耐旱系数是不同品种耐旱性鉴定的重要指标,除此之外,株高、茎粗、穗位叶面积等决定植株形态的性状指标也对甜玉米耐旱性起一定作用。     

孕穗期低温灌溉对水稻剑叶和颖花生理特征的影响

为探究孕穗期持续低温对水稻的伤害机理,利用Y两优957、天优华占、Y两优1号和中早39这4个生产上大面积推广的水稻品种,分别在其幼穗分化Ⅴ期进行17.5℃、10 d的低温冷水灌溉处理。处理结束当天利用SPAD502测定剑叶SPAD值、利用酶联免疫吸附试验测定剑叶与颖花的抗氧化系统和渗透调节系统等生理生化指标、液相色谱串联质谱法测定ABA含量。结果表明,孕穗期低温胁迫降低了水稻的结实率与花粉育性,但不同品种的降幅有差异,分析认为结实率下降的重要原因之一是花粉育性下降。孕穗期低温胁迫后剑叶SPAD值降低,且不同品种表现有差异。根据结实率的结果,Y两优957和天优华占可作为低温耐受品种,Y两优1号和中早39可作为低温敏感品种。低温处理后,低温耐受品种剑叶SOD、POD、CAT活性升高,颖花SOD活性降低;低温敏感品种剑叶SOD、POD活性降低,颖花SOD活性升高,与低温耐受品种相反。低温耐受品种低温处理后渗透调节物质在剑叶中大多高于对照,颖花中则均低于对照;低温敏感品种则呈现较为相反的趋势。低温处理后无论材料是否耐受低温,其颖花中ABA含量均显著高于对照组。颖花与剑叶在抗氧化系统的SOD活性...     

孕穗抽穗期低温对水稻植株、产量性状及脯氨酸含量的影响

低温是东北稻区常见的气象灾害。此试验以北方主栽粳稻品种辽星1号和辽优5218为试材,采用盆栽试验,人工控温在孕穗期、抽穗开花期进行低温胁迫,处理后立即测定叶片脯氨酸含量,成熟后调查植株和产量性状的变化,探讨生殖生长关键期低温伤害机理及叶片脯氨酸含量的变化在低温逆境中的作用。结果表明：植株性状中,株高在抽穗开花期对低温更敏感;穗抽出度则在孕穗期更敏感,穗抽出度与单株实粒数及结实率呈显著或极显著正相关,可作为抗性鉴定指标应用。产量性状中,穗粒数、单株实粒数、千粒重指标在孕穗期对低温更敏感。低温胁迫下,叶片脯氨酸含量随温度的降低、处理时间的延长而迅速上升,辽星1号最大增加2.65倍,辽优5218增加7.66倍。孕穗期低温,辽优5218叶片脯氨酸含量与穗抽出度、单株实粒数及单株结实率呈显著负相关;抽穗开花期低温,两品种叶片脯氨酸含量与株高、单株实粒数及单株结实率均呈显著负相关,辽星1号脯氨酸含量还与单株秕粒数呈极显著正相关。脯氨酸含量的变化是低温伤害程度的直观反映,把它单独作为抗性评价指标会有失真的可能。     

水稻减数分裂期颖花中激素对水分胁迫的响应

以旱A-3 (HA-3, 抗旱性品种)和武运粳7号(WY-7, 干旱敏感品种)为材料, 在减数分裂期(抽穗前15~2 d)进行充分灌溉(WW)和土壤水分胁迫(WS)处理。结果表明, WS处理显著降低叶片水势, 但穗水势没有变化。WS处理的颖花不孕率, WY-7较WW增加58.5%~50.9%, HA-3仅较WW增加12.6%~12.8%。颖花中的玉米素＋玉米素核苷、吲哚-3-乙酸和赤霉素(GA₁+GA₄)浓度在WW与WS处理间以及在两品种间无显著差异。WS显著增加颖花中脱落酸(ABA)、乙烯和1-氨基环丙烷-1-羧酸浓度。WY-7乙烯的增加超过ABA的增加, 而HA-3乙烯与ABA增加量大致相等。在减数分裂早期对WS稻穗施用氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(乙烯合成抑制剂)和ABA, 颖花的不孕率显著降低; 施用乙烯利(乙烯释放促进物质)和氟草酮(ABA合成抑制物质), 结果则相反。上述结果说明, 在减数分裂期遭受水分胁迫, 内源ABA和乙烯的相互拮抗作用调控颖花的育性, 较高ABA与乙烯的比值是水稻适应水分逆境的一个生理特征。     

春季低温对小麦花粉育性及粒数形成的影响

Grain yield and the number of grains per ear of wheat decreased under the low temperature after jointing stage. In order to explore the physiological reasons of the decrease of grains number per ear by low temperature in spring, the spring wheat variety Yangmai 16 and the semi-winter wheat variety Xumai 30 were used as tested varieties to analyze the effects of low temperature in spring on the fertility of pollen and the formation of grain numbers at the appearance of the penultimate leaf stage (5℃/-3℃, day/night), booting stage (8℃/-1℃, day/night), and anthesis stage (12℃/4℃, day/night). The results showed that low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage and booting stage resulted in abnormal metabolism of starch and protein in the anther both at the binuclear and tri-nuclear pollen stages and delayed degradation of the tapetum. The low temperature at the booting stage caused abnormal meiosis of pollen mother cells, abnormalities in chromosome pairing, which affected the formation of male gametophyte. The abortion rate of pollen was more significantly increased under low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage than that at the booting stage, and it was the minimum at anthesis stage. The abortion rate of pollen in Xumai 30 was higher than that in Yangmai 16. The low temperature at three stages had significant effects on the number of spikelets, the number of fertile spikelets and the number of grains per spikelet. The effect of low temperature at the appearance of the penultimate leaf stage on grains number per spikelet was the most significant. There was a significant positive correlation between the number of grains per spike and pollen fertility, which was affected by abnormal meiosis, delayed degradation of the tapetum, and undersupply of nutriment for anther development. Therefore, the decline of pollen fertility caused by low temperature in spring is the main reason for the decrease of grains number per spike.     

不同土壤水分条件下冬小麦根系分布规律研究

为了探讨不同土壤水分条件下冬小麦根系在土壤深度中的分布规律,为精细化农田灌溉提供技术支撑.采用池栽定量灌溉的方法,在冬小麦的几个主要生长发育期进行0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm土壤层次的根系鲜重、干重测定并计算不同层次土壤中的根系占整个根系干重的百分数.结果表明0～10cm土壤中根干重占总重80％以上,10～20cm土壤中根干重占总重10％以上,20～30cm土壤中根干重占总重5％左右.小穗型品种山农20根干重顺序孕穗期是轻度干旱＞水分过量、干旱和适宜水分,开花期是适宜水分＞轻度干旱＞水分过量＞干旱.大穗型品种山农21根干重顺序孕穗期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱,开花期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱.在干旱型生产上多采用小穗型品种,根系强大,可减轻干旱危害,小麦全生育期生产上以灌溉水为宜.     

乙烯与水稻细胞质雄性不育的关系

从幼穗发育的IV到VII期,水稻细胞质雄性不育系(珍汕97A)幼穗和叶片的ACC含量和乙烯释放速率均高于其保持系(珍汕97B)。外施乙烯释放剂乙烯利使保持系花粉可育度明显下降;外施ACC合成酶抑制剂AVG引起两系幼穗ACC含量和乙烯释放速率下降,并使不育系花粉育性得以部分恢复,而在外施AVG的同时再施以乙烯利则AVG的恢复作用消失。     

穗生长发育阶段不同水分亏缺对杂交稻产量形成的影响

在穗生长发育阶段,通过水分仪结合称重法严格控制土壤水分的盆栽试验,研究了不同时段不同程度的水分亏缺对杂交稻产量及其构成因素的影响.结果表明:穗分化至分化后30 d的水分亏缺明显影响稻穗生长发育,颖花数和实粒数显著减少,结实率和千粒重降低,最终籽粒产量显著下降.总粒数减少是此阶段产量下降的主要原因,减产幅度与水分亏缺程度...     

Causes of Sterility in Seed Set of Rice under Salinity Stress

The effects of salinity at 50 mM NaCl on floral characteristics, yield components, and biochemical and physiological attributes of the sensitive rice variety IR‐28 were studied under controlled conditions to determine the causes of sterility in seed set under salinity stress. The results showed significant decreases in panicle weight, panicle length, primary branches/panicle, filled seeds/panicle, unfilled seeds/panicle, filled seeds/plant, unfilled seeds/plant, total seeds/panicle, total seed weight/panicle, 1000‐seed weight and total seed weight/plant. The sodium content in different leaves and floral parts increased significantly. In contrast, the potassium content was decreased significantly in leaves and floral parts. A reduction in chlorophyll a and b was also noted in different parts of the leaves. Inhibition of transpiration and photosynthesis was observed in flag leaves at the grain‐filling stage. Soluble carbohydrates in different leaves were reduced significantly in salinized plants but their content in different floral parts was increased, with the exception of primary and secondary branch spikelets. Under salinity stress, total protein concentration in flag, second and third leaves were higher than in control plants. The viability of rice pollen was reduced significantly in salinized plants. It was further observed that starch synthetase activity (α1–4‐glucan glucosyle transferases) in developing rice grains was inhibited very significantly under salinity stress. From these results, it is inferred that sterility and significant reductions in seed set in rice were not merely due to reduction or inhibition of different biochemical constituents and physiological functions, but were mainly due to limitation of soluble carbohydrate translocation in primary and secondary spikelets, accumulation of more sodium and less potassium in all the floral parts, and highly significant inhibition of specific activity of starch synthetase in developing rice grains, thus resulting in failure of seed set.     

冬小麦灌浆期光合参数及产量对土壤高湿和干旱变化的响应

为研究土壤湿度变化对冬小麦光合参数和产量变化的影响机制,在防雨棚人工控制灌水,设置土壤高湿、中度干旱、重旱、对照4个处理的田间冬小麦试验,研究土壤水分变化对灌浆期冬小麦光合参数及产量的影响。结果表明：冬小麦灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度随土壤水分降低而降低。重旱处理冬小麦叶片胞间CO₂浓度与对照相近,引起光合作用下降的主要原因是非气孔因素限制。土壤高湿冬小麦叶片有效利用光强区间拉大,而土壤干旱胁迫叶片有效利用光强的区间缩小,土壤高湿和干旱胁迫叶片夜间呼吸作用都提高,干旱逆境胁迫白天光合作用受限减弱,夜间呼吸作用增强,消耗营养增多,“一减一增”是其籽粒瘪秕,产量低的生理原因。土壤高湿和干旱影响冬小麦灌浆期籽粒干物质输送、积累的源库匹配。高湿处理叶片的绿色器官光合产物输送籽粒占主导,开花前营养器官干物质转运、贡献率变小;干旱逆境胁迫下,叶片等绿色器官光合产物少,输送籽粒干物质减少,但花前营养器官干物质转运、贡献率相对增大;收获指数土壤高湿和对照基本相近,干旱处理较对照明显偏小。     

麦秸还田和氮肥运筹对超级杂交稻茎鞘物质运转与籽粒灌浆特性的影响

为探究不同栽培条件和耕作方式对大穗型超级稻籽粒灌浆结实的影响及不同粒位籽粒间差异,寻求超级稻高产优质栽培调控途径。以超级杂交籼稻扬两优6号和II优084为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两因素试验,研究其对茎鞘光合同化物生产、运转及强、弱势粒灌浆特性影响。结果表明,抽穗前麦秸不还田处理(A1)的叶片SPAD值和茎鞘干物质积累量大于麦秸还田处理(A2),抽穗期以后则相反;抽穗前,基蘖肥∶穗肥=7∶3 (B2)的处理叶片SPAD值高于基蘖肥∶穗肥=5∶5 (B1)处理,生育各期茎鞘物质积累量与运转率均为B2大于B1,但干物质积累量抽穗期前差异不大,抽穗与成熟期呈显著与极显著差异;A2与B2互作显著提高生育中后期茎鞘干物质积累量、茎鞘物质输出率与运转率及非结构性碳水化合物(NSC)运转率;强、弱势粒粒重与抽穗至成熟期干物质积累量、抽穗期茎鞘NSC积累量、成熟期干物质量均呈显著正相关,与成熟期NSC积累量呈显著负相关;强、弱势粒的起始灌浆势与抽穗期NSC含量均呈极显著正相关,平均灌浆速率与抽穗期NSC含量及运转率呈显著正相关,强势粒的最大灌浆速率与抽穗期NSC含量及NSC运转率呈显著正相关,弱势粒的最大灌浆速率与NSC运转率呈显著正相关。