杂交水稻根系N素营养效率及其生理因素研究

选用7个杂交水稻组合及其亲本，研究其根系N素营养效率及其生理机制。结果表明，杂交水稻在不同N素水平下，N素吸收效率均高于亲本；其优势表现在根系吸收能力强，单株根量大于亲本，根系的ATPase活性和根系氧化力均较亲本高；但N素利用效率并无优势。     

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理（常淹灌溉）相比,OP处理（稻田增氧）可显著提高水稻产量7.6%~8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为:提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。     

硼素营养对菠萝根系和地上部生长的影响

采用土培试验的方法,研究不同施硼浓度对菠萝根系形态、根系活力、植株生长量、各营养器官含硼量的影响.结果表明,与对照相比,施硼处理对菠萝根系的根长、根数、根粗、根系表面积、根体积都有所增加,表明施用硼肥有利于菠萝根系生长发育:施硼增强了根系活力,增加了菠萝地下根系干重与地上部分干物质积累量;施硼对植株的含硼量有明显影响,更能促进菠萝植株对硼营养的吸取与累积.其中施硼浓度为4.0mg/kg处理的各项指标最佳,植株表现出最旺盛的生长状况.     

杂交水稻氮素吸收运转及合理施肥的研究

对杂交水稻氮素吸收运转及合理施肥的研究结果认为:(1)水稻营养生长期、穗分化期和开花结实期的吸氮量大致为4:4:2;(2)水稻的叶、鞘、茎的氮素积累呈单峰曲线,高峰在孕穗期(叶、鞘)或齐穗期(茎)。齐穗后穗子含氮量猛增,黄熟期比齐穗期多5倍,叶、鞘、茎中氮素迅速输往穗部,输出率达71％,构成穗部新增氮量的76％;(3)水稻吸收的氮素,30～40％来自化肥,60～70％来自土壤。随氮肥施用量的增加,水稻吸收化肥氮的比例增加,稻株含氮率和含氮量提高,但氮肥的吸收利用率降低,报酬率递减;(4)水稻产量与施氮量呈二次曲线关系,本省龙海县水稻丰产田最高产量的亩施氮肥量为9.3公斤,最佳效益的亩施氮肥量为8公斤。     

氮肥利用对水稻不同生育期的影响概述

明确水稻生育期氮肥利用与产量的关系,对水稻高产和合理施肥措施的制定具有重要意义。在相同落谷量、等氮量条件下,氮肥基施比例过多,不利于水稻萌芽而影响成苗率。茎蘖增长速度与最高分蘖数随基施氮肥比例增加而提高,但基肥施氮量大易造成水稻群体过大而使成穗率降低。前期基蘖肥高时,可促进水稻的地上部分生长以及物质运输,更有利于中稻分蘖,但也会抑制地下部分的生长。降低基施氮肥比例可促进根系生长,增加穗肥比例,可增加地上部分干物质量,保持后期根系活力,并提高产量和抗倒伏能力。在水稻不同生育期,适宜的施氮量利于水稻群体的高效生长,形成较高的成穗率、单穗粒数和千粒质量,提高水稻产量。     

荔枝树体内P素的分布及积累特点

把采果后的9龄妃子笑和黑叶荔枝树植株,以及3龄未结果幼年妃子笑植株的根、茎、叶3个器官分成16～20个部位和组织,分别测定各个部位和组织的生物量及P含量,并计算其P累积量,研究荔枝树体内P素在各个部位、组织中的分布及积累特点.结果表明:(1)P含量因组织和部位而异,在末级侧枝木质部、新成熟小叶中最高,在根颈、主茎木质部中较低;随着荔枝枝干和根系粗度增加,其P含量基本上呈下降趋势;(2)9龄妃子笑植株的末级侧枝木质部和叶中的P含量高于3龄树相应部位的P含量;(3)9龄荔枝树体内P累积量以茎中为最多,其次为叶片,根系中的P累积量最少,其中茎中木质部P积累量远大于韧皮部;3龄妃子笑植株树体内叶和茎的P累积量差异不大;(4)9龄妃子笑植株末级侧枝(包括其叶)的P累积量占整株树P累积量的50%以上.     

水稻根系生长发育特性及其与产量形成的关系

根系是植物与土壤进行物质交换和信息交流的桥梁,对植物的生长和发育具有至关重要的作用。水稻根系的状况直接影响着地上部分的生长发育以及产量的形成,是制约着高产水稻产量潜力进一步发挥的关键因素。本文从根系形态建成、活力功能、分子遗传几个角度对水稻根系的形态分布、营养元素吸收、物质合成和分泌等特性及其与产量形成的关系进行了综述,试图为促进根系研究,通过调控根系的生长发育来提高水稻产量提供参考。     

杂交水稻根系生理优势及其与地上部性状的关联研究

 连晚杂交水稻汕优6号根系的生长、氮吸收、氨基酸合成能力以及根系活力均超过其亲本三系和常规品种。干种子中α-淀粉酶的存在是杂种幼苗根系生长优势的重要生理基础。营养吸收优势表现在单株氮吸收速率上,并与地上部干物质生产有紧密的联系。从杂交水稻伤流液中分离出31种游离氨基酸,而氨基酸种类和浓度则受地上部营养的制约。生育中、后期缺氮和通气不良会导致根系活力降低;适施氮肥和改善通气条件可有效地提高根系活力,并防止早衰。此外,对杂种优势的早期诊断指标和产量预测指标进行了讨论。     

盆栽条件下OsPIN2超表达水稻材料耐铝性研究

通过盆栽实验,研究了水稻OsPIN2超表达材料(OXs)及其野生型材料(WT)在铝饱和度为20%和55%土壤中的生长及养分吸收的差异。结果表明,土壤铝胁迫明显抑制水稻根系和地上部的生长,水稻第一次分蘖出现的时间推迟,分蘖角减小,分蘖数减少。与WT相比,OXs的生长受抑制程度较小。在铝饱和度55%的土壤中,OXs茎叶中磷、钙和镁含量分别是WT的1.71、1.25和1.32倍。OXs的根系、根茎连接处和茎的铝累积比WT少,而叶片的铝累积比WT多28.5%~109.8%。这些结果表明,土壤铝胁迫下,OsPIN2超表达能增强水稻对磷、钙、镁的吸收,减少铝在根系和根茎连接处累积而增加其在叶片累积,这样减轻了铝对水稻根系和分蘖的毒害作用。     

甘蔗钾素吸收、累积和分配的动态变化特征

以国内当前甘蔗主栽品种ROC22为材料,通过田间实验分析了甘蔗主要器官钾素含量、累积、分配和吸收的动态变化特征。结果表明:在相同生育期,上部茎和青叶鞘始终是钾素含量较高的器官,青叶和中、下部茎次之,根系、枯叶和枯叶鞘则始终相对较低。钾素主要累积于青叶(鞘)和蔗茎中。拔节前青叶(鞘)中的钾素占植株总累积量的95%以上,拔节后其钾素分配比例持续下降,而蔗茎中则持续上升,在工艺成熟期分配至蔗茎的钾素占整个植株的83.3%。甘蔗钾素阶段吸收量和吸收速率则呈现了先上升后下降的趋势,分蘖期至茎伸长4期为甘蔗主要钾素吸收积累阶段,占生育期总吸收的86.8%,其中分蘖期至拔节期的钾素阶段吸收量(4 791.3 mg/plant)和吸收速率(159.7 mg/plant·d)最高,为甘蔗钾素吸收的最大效率期。     

不同施肥水平对杂交水稻氮、磷、钾吸收积累的影响

为探索不同施肥量下2个杂交水稻植株氮、磷、钾的吸收积累特性,采用田间小区试验研究了两个杂交稻品种抽穗期和成熟期的植株氮、磷、钾吸收积累。结果表明,2个杂交水稻品种在不同施肥水平下,抽穗期和成熟期茎＋叶鞘、叶、穗各器官内的氮、磷、钾的含量无显著差异;抽穗期,叶的氮含量最高,茎＋叶鞘的磷、钾含量最高;成熟期,叶的氮含量、茎＋叶鞘的磷含量、穗的钾含量均下降。抽穗期,氮、钾吸收量及干物质量红泰优996高于粤优589,磷吸收量粤优589高于红泰优996;成熟期,氮、钾吸收量及干物质量粤优589高于红泰优996,磷吸收量2品种差异不明显。2个杂交水稻品种地上部植株对氮、磷、钾积累量比例的变幅范围均在高产水稻积累变幅范围内。     

缺磷对茶树幼苗养分吸收的影响

每周3次用含0、40、80、160、400、1000μmol/L磷(P)的营养液浇沙培10月龄扦插"黄观音"茶[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]苗17周。随供P浓度的增加,茶树根P含量呈线性增加,但茎和叶P含量呈曲线增加;在所有供P处理中,根P含量最高,其次是叶P含量,茎P含量最低,高供P处理的植株尤为明显。缺P降低茶树根茎叶K含量,但对根茎叶Ca含量影响不大。缺P降低根Mg含量,增加茎的Mg含量,但对叶Mg含量影响较小。不供P叶有稍高的C含量,较低的N含量和较高的C/N比;供P对根和茎C和N含量及C/N比影响较小。总之,缺P不仅影响茶树根茎叶营养元素的含量,也改变其在根茎叶之间的分配。     

水杨酸通过一氧化氮途径调控水稻缓解低磷胁迫

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和一氧化氮含量等指标解析水杨酸缓解水稻缺磷胁迫的生理和分子机制。【结果】1）水杨酸对水稻磷吸收的调控存在剂量效应,1 μmol/L水杨酸显著提高低磷条件下水稻体内总磷含量,5 μmol/L水杨酸则降低水稻体内总磷含量。2）低磷条件下,1 μmol/L水杨酸使酸性磷酸酶活性提高了11.35%,根系总长增加了20.90%,根系表面积增加11.86%,根系体积增加了15.38%,总根数增加了23.55%,木质部汁液中的磷含量提高了22.67%。同时,1 μmol/L水杨酸提高了水稻根系磷转运子基因的表达,从而提高水稻对外界磷的吸收和体内磷的转运。3）水杨酸通过提高硝酸还原酶的活性增加水稻根系的一氧化氮含量,从而通过调控磷转运子基因的表达提高低磷条件下水稻对外界磷的吸收。【结论】水杨酸与信号分子一氧化氮互作缓解低磷胁迫。     

盐胁迫下 4 个不同耐盐基因型水稻 Na+ 、K+ 积累效应

选取耐盐性较强的水稻株系‘Fl478’、‘JX99’、‘Pokkali’和盐敏感型品种‘IR29’,设置 6 个 NaCl 浓度梯度处理, 分别为 0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,采用桶栽土培的方法培育至孕穗期,研究盐胁迫对孕穗期水稻植株不同 器官 Na+ 、K+ 分配规律与积累的影响。结果表明：（1）盐胁迫下水稻株系不同器官 Na+ ,K+ 的积累效应存在差异,水稻 株系耐盐性的差异主要表现在根系,而叶鞘对 Na+ 、K+ 的吸收与分配的差异明显。（2）耐盐植株根系聚 Na+ 能力较强, 叶片、叶鞘积累较多的 K+ ,而感盐品种根系积累 K+ 和 Na+ 以缓解根系渗透胁迫,调节根系 Na+ /K+ 平衡稳态,保持水稻 正常的代谢活动。（3）叶鞘是水稻植株关键的 Na+ -K+ 调库,通过吸收和分配 Na+ 来调节根、叶、叶鞘 Na+ /K+ 平衡以提 高水稻耐盐性。（4）耐盐株系叶鞘向叶片选择运输 K+ 的能力、限 Na+ 运输能力强于盐敏感品种,叶鞘对 Na+ 、K+ 吸收 与分配运输能力的大小,决定水稻株系的耐盐性,具体表现耐盐品种叶鞘向吸收与运输 K+ 能力较强、根系限 Na+ 能力 显著高于感盐植株。（5）0.4%~0.5%盐浓度限制水稻叶鞘 Na+ -K+ 库吸收与分配能力,各组织中 Na+ /K+ 失衡,植株耐盐 性降低,受盐害程度加深。（6）盐胁迫促进水稻株系叶鞘向根系吸收较多 Na+ 和向叶片、根系输出 K+ ,却限制 Na+ 对 叶片的分配,保证根系保持较高的 K+ /Na+ ,耐盐幼嫩叶片积累较多的 K+ 以维持叶片组织保卫细胞渗透平衡,保证水稻 植株获得生活必需的光合原料,而盐敏感植株积累的 K+ 主要用于缓解组织渗透胁迫,以维持正常生命活动。     

水稻根系中磷高效吸收和利用相关基因表达对低磷胁迫的应答

研究水稻耐低磷机制,对高效利用土壤磷的水稻品种改良具有重要意义。应用基因芯片和qRT-PCR技术,分析了耐低磷水稻品种仪2434和低磷敏感品种通粳981根系中磷高效吸收和利用相关基因表达对低磷胁迫的应答。水稻叶片磷含量的测定结果表明,低磷胁迫下仪2434的叶片磷含量较对照降幅小,这表明仪2434较通粳981具有更强的磷素吸收利用能力。基因芯片检测结果表明,在低磷胁迫下的仪2434根系中,PHR1、osa-miR399s和SPXs基因的表达诱导、激活磷饥饿信号途径;APA、PAPs、MPE、PA、PEPC和VDAC1、C4-DT/MAT等基因的表达诱导,增强有机磷水解酶和有机酸的合成和分泌,促进介质中难溶性磷的活化;OsPT2、OsPT6基因的表达诱导,促进仪2434根系对磷的高效吸收。qRTPCR检测结果表明,仪2434根系中与磷饥饿信号转导、磷活化、磷高效吸收相关的8个代表性基因(PHR1、SPX、PAP、APA、PEPC、MFS、OsPT2、OsPT6)的表达水平均随低磷处理时间的延长呈逐步增高的趋势;经低磷处理后,所检测的8个基因在仪2434根系中的转录水平均显著高于其在通粳981根系中的转录水平,PHR1、APA、OsPT2在通粳981根系中的表达诱导作用不明显,且仪2434根系组织和根系分泌的酸性磷酸酶活性较通粳981增强更显著,这可能是仪2434较通粳981对低磷胁迫有较高耐性的主要机制之一。     

磷水平对杂交水稻及其亲本根系酸性磷酸酶活性的影响

为了解优良亲本和杂交组合的磷营养遗传特性,以7份亲本及其4个组合为材料,采用水培试验研究了不同磷水平对水稻亲本及其杂交组合根系酸性磷酸酶(APase)活性的影响。在低磷条件下,磷低效型保持系材料Ⅱ-32B的APase活性较对照增加不显著,而磷高效型保持系材料D62B和D83B则通过显著提高根系APase活性增强了对磷胁迫环境的适应性。磷高效型恢复系材料R892和R527在分蘖期和孕穗期的APase活性均较对照显著提高,而磷低效型恢复系材料R549和R781除在分蘖期APase活性增加明显外,在孕穗期和灌浆期APase活性与对照差异不显著。不同亲本配制的杂交稻在低磷水平下,根系APase活性增加的幅度有所不同。磷低效型杂交组合Ⅱ优549分蘖期、孕穗期和灌浆期根系的APase活性在不同供磷水平下差异不显著;磷高效型杂交组合D83A/R527在低磷水平下3个时期APase活性均明显提高。由磷低效型保持系材料Ⅱ-32B与磷低效型恢复系材料R549配制的Ⅱ优549,根系APase活性受低磷胁迫增幅不大;磷高效型保持系材料D83B与磷高效型恢复系材料R527配制的D83A/R527,根系APase活性在低磷水平下上升显著;磷低效型保持系材料Ⅱ-32B与磷高效型恢复系材料R892配制的Ⅱ优892,以及磷高效型保持系材料D62B与磷低效型恢复系材料R781配制的D62A/R781,受低磷胁迫时根系APase活性上升幅度介于磷低效组合Ⅱ优549和磷高效组合D83A/R527之间。     

Involvement of Antioxidative Defense System in Rice Seedlings Exposed to Aluminum Toxicity and Phosphorus Deficiency

Plants growing in acid soils may suffer both phosphorus (P) deficiency and aluminum (Al) toxicity.Hydroponic experiments were undertaken to assess the single and combination effects of Al toxicity and low P stress on seedling growth,chlorophyll and proline contents,antioxidative response and lipid peroxidation of two rice genotypes (Yongyou 8 and Xiushui 132) differing in Al tolerance.Al toxicity and P deficiency both inhibited rice seedling growth.The development of toxic symptoms was characterized by reduced chlorophyll content,increased proline and malondialdehyde contents in both roots and leaves,and increased peroxidase and superoxide dismutase activities in roots,but decreased in leaves.The stress condition induced more severe growth inhibition and oxidative stress in Yongyou 8,and Xiushui 132 showed higher tolerance to both Al toxicity and P deficiency.P deficiency aggravated Al toxicity to plant growth and induced more severe lipid peroxidation.     

不同施肥水平下青蒿氮、磷、钾养分吸收特性

通过大田试验研究不同施肥水平下青蒿氮、磷、钾的吸收、累积与分配规律。选用当地主栽青蒿品种渝青 1 号为材料,设置高肥、中肥和低肥 3 个施肥水平。于苗期、分枝初期、分枝盛期及蕾期采集植株样本,分为根、茎、 枝和叶 4 部分,测定氮、磷、钾含量,计算青蒿主要生育期植株养分吸收、累积和分配情况。结果表明：青蒿对钾肥 的需求量最多,氮肥次之,磷肥最少。高肥和中肥处理整个生育期氮在不同器官中的含量为叶>枝>根>茎。低肥处理整 个生育期氮在不同器官中的含量为叶>枝>茎>根。高肥、中肥和低肥 3 个处理整个生育期磷在不同器官中的含量均为叶 >枝>茎>根。苗期和蕾期生长阶段高肥、中肥和低肥 3 个处理钾在不同器官中的含量均为叶>枝>茎>根,分枝初期和分 枝盛期生长阶段 3 个施肥处理钾在不同器官中的含量均为枝>叶>茎>根。不同施肥处理对养分积累趋势影响不大,但可 显著影响各器官在不同生育时期的养分积累量及分配比例。养分累积吸收量在生育前期较少,生育中后期急剧增加。 养分累积量以钾最多,氮次之,磷最少。青蒿中氮磷钾的吸收、累积与分配规律在不同施肥水平下存在差异,生产中 应根据土壤肥力和产量目标,采取合理施肥措施,达到经济施肥的目的。     

硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制

【目的】低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生H2S，然而，H2S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。【方法】在正常磷和低磷条件下测定水稻H2S含量，揭示H2S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2 μmol/L H2S前体物质NaHS预处理水稻1 d，然后在加磷和低磷条件下培养6 d，测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化，从而探究H2S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。【结论】低磷胁迫下，水稻根系和地上部H2S含量显著增加。NaHS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量，提高根系酸性磷酸酶活性，提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平，同时还改变水稻根系构型，增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数，从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运，最终缓解缺磷胁迫。     

硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制

目的 低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生H₂S,然而,H₂S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。方法 在正常磷和低磷条件下测定水稻H₂S含量,揭示H₂S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2 μmol/L H₂S前体物质NaHS预处理水稻1 d,然后在加磷和低磷条件下培养6 d,测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化,从而探究H₂S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。结论 低磷胁迫下,水稻根系和地上部H₂S含量显著增加。NaHS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量,提高根系酸性磷酸酶活性,提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平,同时还改变水稻根系构型,增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数,从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运,最终缓解缺磷胁迫。