直立穗型粳稻品种不同穗位子粒充实度研究

中国北方直立穗型水稻品种具有与国际水稻研究所(IRRI)的新株型稻相似的株型和较高的单产,但与传统弯穗型品种相比,存在子粒充实不良现象.但粒位间子粒充实差异及其改善潜力如何,未有明确结论.为此,比较研究了直、弯两类品种不同穗位子粒的充实差异,并通过自上而下的梯度减库处理来改变源库关系,进而研究直立穗型品种下部弱势粒粒重形成差异.结果表明:整体而言,直立穗品种子粒密度≥1.06的粒数百分比显著低于弯穗品种,并且,直立穗品种的顶端穗位子粒充实度(93.81±4.39)显著高于弯穗品种(85.95±3.06),而下部穗位子粒充实度(62.65±3.23)显著低于弯穗品种(78.68±3.89);直立穗型品种基部一次枝梗子粒千粒重比二次枝梗子粒千粒重重7g,随减库梯度增加,二者均有增加,千粒重差异减少,但二次枝梗子粒千粒重始终极显著低于同一穗位一次枝梗;减库处理能使直立穗型品种基部二次枝梗子粒的胚乳细胞数目增加、分裂速度加快,但是始终达不到顶端一级枝梗的水平.     

杂交水稻穗上不同粒位籽粒品质性状的差异

以两系杂交稻两优培九、扬两优6号和103S/郑粳2号及三系杂交稻丰优香占和汕优63为材料,研究稻米整精米率、垩白度和胶稠度在穗上不同部位和不同粒位间的差异及其分布特点。结果表明:整精米率和胶稠度由高到低依次为穗上部、中部、下部枝梗籽粒以及一次枝梗、二次枝梗籽粒;而垩白度则相反。一次枝梗不同粒位籽粒,整精米率和垩白度由小到大依次为第1、第6及第2、3、4、5粒;二次枝梗不同粒位籽粒,整精米率和垩白度由小到大依次为第1、第5及第2、3、4粒;而胶稠度则相反。不同杂交组合粒位间整精米率最大极差变幅为9.57%~14.93%,垩白度为2.71%~9.90%,胶稠度为9.92%~23.47%。     

不同穗型粳稻胚乳发育过程研究

以直立和弯曲两种穗型粳稻品种为试材,采取花后分期取样,制作受精子房半薄切片的方法,用光镜观察比较其在结实过程中胚乳形态结构的变化。结果表明:直立穗型水稻受精后游离核增殖较弯穗型水稻慢,但胚乳细胞分裂增殖较快;淀粉粒均最先出现于边缘胚乳细胞,当边缘游离核细胞膜逐渐形成时,核的周围出现小的淀粉粒;直立穗型水稻胚乳形态约在花后11d内基本定型,较弯穗型水稻早,同时,其胚乳细胞分裂时间短于弯穗型水稻;水稻的胚乳结构未见有明显的粒间差异,但各籽粒之间的形态进程仍有1~2d差距;花后20d内,直立穗型胚乳细胞内物质的累积优于弯穗水稻的同期水平。     

北方直立穗型粳稻抗倒性的研究

 【目的】培育抗倒能力强的水稻品种是实现水稻高产优质所面对的重要课题。本研究旨在探讨北方直立穗型粳稻抗倒性,为提高北方粳稻抗倒性,实现水稻高产优质提供一定的理论依据。【方法】以12个不同穗颈弯曲度的北方粳稻品种为试材,于齐穗后30 d,研究了直立穗型与弯曲穗型粳稻地上部分各节间抗倒伏能力的差异,并通过对茎秆抗折力与茎秆形态性状、茎秆解剖结构和茎秆化学成分进行相关分析,研究了直立穗型粳稻抗倒的茎秆形态特点与生理基础。【结果】直立穗型粳稻穗下第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）和第4节间（N4）的弯曲力矩与弯曲穗型品种差异不显著,但N1、N2、N3的抗折力却显著提高,从而使N1、N2、N3的倒伏指数显著或极显著低于弯曲穗型粳稻,说明中上部节间抗倒能力明显增强。进一步分析直立穗型与弯曲穗型粳稻茎秆解剖结构、化学成分以及它们与茎秆抗折力的相关性后发现,直立穗型粳稻N1、N2、N3抗折力强的主要原因是：（1）茎壁厚度和茎壁面积增大,节间抗折的物理性状明显提高;（2）大小维管束数目多,大小维管束、韧皮部、木质部面积增大,节间内部组织的结构明显改善;（3）纤维素含量高,支持细胞壁结构的物质含量多。【结论】茎壁厚度、茎壁面积、维管束性状及纤维素含量可以作为选育抗倒伏品种的主要参考指标。就北方粳稻而言,培育直立穗型品种,更容易获得抗倒性强的品种。     

薏苡植株不同粒位籽粒品质性状的差异

为探讨薏苡植株不同粒位籽粒品质性状差异,以江苏薏苡居群和安徽薏苡居群为材料,分析其产量构成及其上部、下部籽粒品质性状差异。结果表明,安徽薏苡居群在江苏地区表现出较高产量(2 988.0 kg/hm~2),比江苏薏苡居群高199.5 kg/hm~2。碾磨品质方面,2个薏苡居群均表现为植株下部千粒质量和出仁率显著高于上部。外观品质表现为下部籽粒相较于上部籽粒更短圆,在加工品质方面,安徽薏苡居群下部薏苡仁中总淀粉含量与上部差异不显著,但其直链淀粉含量较低,仅为3.2%。在营养品质方面,安徽薏苡居群下部籽粒中清蛋白和球蛋白总含量(0.49%)高于上部籽粒(0.42%);江苏薏苡居群则表现为下部籽粒(0.40%)低于上部(0.43%)。安徽薏苡居群品质总体而言优于江苏薏苡居群。因此,在江苏地区,安徽薏苡居群产量较高,籽粒外观品质、加工品质较好,且在上下部粒位间品质差异较小,可在生产上应用推广。     

杂交粳稻穗部不同粒位直链淀粉含量分析

以辽宁省主要粳稻杂交组合为试材,研究稻穗上不同部位不同粒位间籽粒直链淀粉含量差异和遗传分布特点.结果表明:穗上不同粒位间籽粒直链淀粉含量差异显著,不同粒位籽粒直链淀粉含量存在显著遗传分离且与其亲本籽粒直链淀粉含量遗传分布存在显著不同.这种遗传分离是引起杂交粳稻米质下降的重要原因之一.     

不同穗型水稻籽粒灌浆差异的研究

对三种不同穗型水稻灌浆期进行研究,了解各类型水稻的灌浆特点,从中分析比较各类型水稻灌浆期强弱势粒间的差异。结果表明：穗数型品种的强弱势粒到达最大灌浆速率的时间差值最小,较为同步,生长上表现灌浆快;穗重型品种的强弱势粒到达最大灌浆速率的时间差值最大,而且弱势粒灌浆启动较慢,生长上表现灌浆慢;中穗型介于两者之间。原因在于各类型品种强势粒灌浆时间较一致;而各类型品种弱势粒间灌浆时间差异较大,导致不同穗型水稻品种灌浆不一致。     

不同穗型粳稻干物质运转与颖花形成及籽粒灌浆结实的差异研究

以大穗型杂交粳稻甬优1538和常规粳稻南粳46为材料,采用当地常规高产栽培措施,研究不同穗型粳稻干物质积累分配与枝梗颖花形成及籽粒灌浆结实特性与常规粳稻的差异。结果表明:大穗型杂交粳稻生育中后期的干物质积累量和单茎鞘非结构性糖类(NSC)含量及茎鞘NSC运转率显著提高。两品种枝梗与颖花分化、退化的差异明显,大穗型杂交粳稻的总枝梗和颖花数分化数显著多于常规粳稻,由于大穗型杂交粳稻枝梗和颖花分化能力大于其退化程度,导致其总枝梗和颖花现存数显著高于常规粳稻。大穗型杂交粳稻强弱籽粒灌浆与常规粳稻相比不同步现象明显,大穗型杂交粳稻强、中、弱势粒间灌浆特征值的差异较常规粳稻大。相关分析表明,枝梗和颖花分化能力以及籽粒灌浆充实与抽穗后茎鞘NSC的积累与运转均呈显著或极显著正相关。     

两种穗型品种粒重和结实率在穗上不同粒位的分布差异

为了探索不同穗型品种米质差异形成的原因,研究了3个直立穗型和3个弯曲穗型粳稻品种,两种不同穗型水稻穗上不同粒位籽粒粒重和结实率的差异。结果表明:直立穗型品种和弯曲穗型品种的穗部性状差异明显,穗型特征与品种间的粒重和结实率高低没有较大联系,因品种而异。同一稻穗内不同籽粒间的粒重和结实率高低与其颖花在穗上的开花顺序有密切联系;不同部位间籽粒相比,粒重和结实率基本都表现为上部中部下部;不同枝梗间相比表现为一次枝梗二次枝梗;同一枝梗不同着粒部位相比,一次枝梗上6个粒位籽粒的粒重和结实率基本以第4、5、6粒位较高,第2粒位最低,二次枝梗上3个粒位以第1粒位最高,第2粒位最低。一次和二次枝梗与上部、中部和下部枝梗这两类粒位之间的互作对粒重有显著影响。直立穗型品种单一稻穗不同粒位间粒重和结实率的变异大于弯曲穗型品种。     

不同穗型粳稻品种(系)稻曲病粒在穗内粒位上的分布

为了寻找稻曲病(Ustilaginoidea viresns)的发病原因及其与穗型的关系,利用54个直立、半直立和弯曲穗型粳稻品种(系),研究不同穗型品种(系)稻曲病粒在穗内不同粒位的分布。结果表明,直立穗型品种(系)的发病机率较大,而且发病严重,损失较大。直立穗型品种(系)每穗稻曲病粒数最多,半直立穗型品种(系)次之,弯穗型品种(系)最少,差异达到了显著水平。3种穗型品种(系)的2次枝梗上总病粒数都比1次枝梗上的多。直立和半直立穗型品种(系)病粒数表现为穗中部穗下部穗上部,而弯穗型品种(系)则是穗下部穗中部穗上部。3种穗型品种(系)的病粒数在穗上6个部位的分布规律极为相似,都是在中部2次枝梗上分布的最多,上部1次枝梗上分布的最少;在穗上33个粒位的分布规律也很相似,病粒数都是在中部2次枝梗第一、第二、第三粒位和下部2次枝梗上第一、第二粒位上分布的较多,其中穗中部2次枝梗第一粒位上病粒数最多,而在上部1次枝梗上第一、第六、第七粒位分布的最少。每穗粒数过多,尤其是2次枝梗粒数所占比例多是利于稻曲病发生的主要原因,而与穗型特点并无必然联系。     

氮肥用量对水稻不同穗位与粒位籽粒灌浆速率的影响

为了探明氮肥用量对不同穗位和粒位籽粒灌浆速率的影响,以‘农大3 号’为试验材料,在磷、钾肥等量的情况下,通过变换氮肥用量,研究了不同穗位和粒位籽粒的灌浆速率。结果表明：不同穗位籽粒的灌浆速率表现为：灌浆高峰期之前,无论是一次枝梗还是二次枝梗粒的灌浆速率均随着穗位下降而降低;灌浆高峰期之后,一次枝梗粒随着穗位的下降而增高,二次枝梗粒除了高肥处理(160~240 kg/hm2)中部>上部>下部外,其他处理均为下部>中部>上部。相同穗位的一、二次枝梗粒的灌浆速率则表现为：灌浆高峰期之前,一次枝梗粒的灌浆速率大于二次枝梗粒;灌浆高峰期以后,二次枝梗粒高于一次枝梗粒。不同穗位和粒位籽粒的灌浆速率呈明显的单峰曲线,灌浆速率随着氮肥用量增加和穗位的下降而降低。     

穗粒数基因Gn1a在直立穗粳稻品种中的遗传效应分析

Gn1a是控制穗粒数的重要基因,对提高水稻单产具有重要意义。利用Gn1a基因内功能标记Gn1a-M1对44份迟熟中粳品种进行检测,结果显示该基因尚未在直立穗迟熟中粳品种中得到应用。为探明Gn1a在直立穗粳稻中的遗传效应,构建一套以直立穗粳稻品种海丰1号(gn1agn1a)为受体亲本,籼稻黄华占(Gn1aGn1a)为供体亲本,包含133个系的导入系群体,并通过重测序明确其中39个导入系携带Gn1a基因。在此基础上,通过对10个携带Gn1a基因导入系、10个未携带Gn1a基因导入系以及受体亲本农艺、产量和品质性状的测定及分析,明确了Gn1a基因在直立穗粳稻背景下能显著增加二次枝梗数、二次枝梗颖花数、穗长及一次枝梗数,但显著降低单株穗数;在外观品质上表现为粒宽显著增加、长宽比显著减小,垩白粒率和垩白度有增加的趋势,但对稻米淀粉理化性质和蒸煮食味品质影响较小。     

低温和激素处理对直立穗型粳稻幼穗培养的影响

为探讨低温预处理和激素浓度及其配比对直立穗型超高产粳稻幼穗组织培养的影响,以沈农265和盐丰47幼穗为试材,比较研究了外植体经5～8℃不同持续时间低温预处理,以及诱导阶段添加不同浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),分化阶段添加不同浓度的激动素等几种培养条件下的培养效果.结果表明:经24h低温预处理的幼穗出愈率显著提高,各处理均达89%;诱导过程中2,4-D浓度为3mg·L-1时,2个品种出愈率均处较高水平,分别达到86%以上:分化过程中激动素(KT)与萘乙酸(NAA)浓度配比为2mg·L-1/0.05mg·L-1时,是2个品种愈伤出苗的适宜浓度.因此,低温预处理、激素种类及配比是决定直立穗型粳稻幼穗离体培养的重要因素.     

不同种植方式对直立穗型粳稻品种产量及构成因素的影响

选用直立穗型粳稻品种,对不同种植方式下的产量及其构成因素进行分析,结果表明:直立穗型粳稻品种不同种植方式的产量差异达极显著水平,行株距为23.1 cm×9.9 cm的产量最高;在产量构成因素中直立穗型粳稻品种成穗数与产量的相关性最大,相关系数为0.966 9,达到极显著水平,其次为分蘖数,相关系数为0.685 0,达显著水平。     

小麦品种间不同穗粒位籽粒蛋白质及其组分积累规律的研究

利用强、中、弱三种筋型小麦品种 ,研究了不同穗位和粒位籽粒蛋白质及其组分的积累规律。结果表明 ,各部位籽粒蛋白质及其组分遵循相同的积累规律 ,体现了籽粒充实过程中氮代谢总趋势的一致性。不同粒位籽粒蛋白质积累相对含量 ,从开花后 12天开始 ,所有处理均表现为 :强势粒 >弱势粒 ;不同穗位籽粒蛋白质积累的相对含量 ,不同品种不同施肥处理表现并非完全一致。表明籽粒着生部位和发育时间的早晚及生理机制的差异影响蛋白质的积累过程及最终合成 ,且这种差异受施肥调控 ,并具有一定的基因型差异。     

小麦不同穗位籽粒灌浆特性的影响

为了解施氮量对滴灌冬小麦不同穗位籽粒灌浆特性的影响,以新冬22号和新冬43号为供试材料,采用逻辑斯谛(Logistic)方程对5种施氮量(折纯,0、150、300、450、600 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄)处理下2种冬小麦不同穗位的籽粒灌浆过程进行拟合。结果表明:滴灌冬小麦穗部粒重具有近中优势,快增期与缓增期籽粒灌浆参数易受施氮量影响的穗位存在品种间差异。新冬22号和新冬43号的最优施氮量分别为450 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2,该施氮量能有效提高中部和下部穗位籽粒千粒重的增重速度,增加上、中、下3个穗位籽粒的粒重,并延长灌浆持续天数,充分发挥其产量潜力。     

直立与弯曲穗型水稻穗上不同部位籽粒蛋白质组分的比较

利用3个直立穗型和3个弯曲穗型粳稻品种研究了两种不同穗型水稻穗上不同部位籽粒蛋白质组分的差异。结果表明:穗型特征与品种间的清蛋白含量、球蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高低、穗内不同部位间的变异及粒位顺序无直接必然的联系。同一稻穗内不同粒位间的可溶性蛋白含量高低与其颖花在穗上的开花顺序有一定联系,2种穗型(直立和弯曲)品种都是二次枝梗上籽粒的清蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高于一次枝梗上籽粒,球蛋白含量则相反。穗下部籽粒的球蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高于穗中部的,穗中部高于穗上部的,而清蛋白含量则相反。品种的一次和二次枝梗与上部、中部和下部枝梗这两类粒位之间的互作对可溶性蛋白含量有显著影响。     

粳稻直立穗型的主基因+多基因混合遗传分析

选用水稻直立穗型品种辽粳5号和弯曲穗型品种丰锦配制辽粳5号/丰锦组合,通过对P1、P2、F1、F2、B1和B2的颈穗弯曲度和穗角的调查,利用主基因+多基因混合遗传模型联合分离分析了粳稻穗直立性的遗传规律.结果表明.直立穗型性状的遗传无论是从颈穗弯曲度评价,还是利用穗角评价都符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模式.且两对主基因间都存在互作.从F2估计,颈穗弯曲度在辽粳5号/丰锦组合的主基因遗传率为88.41%,穗角在该组合的主基因遗传率为89.04%.     

不同栽培模式对不同穗位籽粒填充的影响

为探索不同栽培模式下冬小麦不同穗位籽粒灌浆过程中光合同化物填充的规律,在中国科学院长武农业生态试验站,研究了3种不同栽培模式对不同穗位籽粒灌浆的影响。结果表明,灌浆过程中不同穗位籽粒重量的积累呈现出"慢-快-慢"的变化趋势,不同栽培模式通过调控灌浆速率和灌浆持续时间,影响最终籽粒重量。在不同栽培模式中,由于栽培模式2(CM2)中有机肥的使用,增加了籽粒的灌浆速率并且延长了灌浆持续时间,有助于栽培模式2中单穗籽粒产量的提高;不同穗位籽粒中,由于中部籽粒有较大的潜在库容(穗粒数和籽粒体积),而下4小穗主要是由强势粒构成,而上4小穗主要是由弱势粒构成,从而导致中部籽粒的重量最高,其次为下4小穗籽粒,而上4小穗籽粒的重量最低。虽然CM2籽粒重量和潜在库容最大,但籽粒填充指数却限制了籽粒重量进一步的提高,表明在灌浆过程中光合源器官固定的光合同化物不能满足库器官对灌浆物质的需求。源端光合同化物的固定与库端光合同化物需求的不匹配,在一定程度上说明在长武地区冬小麦源器官固定同化物能力的不足是限制该地区冬小麦高产的一个主要因素。因此,提高该地区小麦产量应结合当地的生态条件采取相应的栽培措施降低库器官对冬小麦产量提高的限制,提高籽粒灌浆过程中,光合同化物在库器官中的积累。     

钾肥对砂姜黑土不同粒型冬小麦穗粒发育及生理特性的影响

 采用盆栽和大田试验的方法 ,研究了钾肥对不同粒型冬小麦穗粒发育和生理特性的影响。结果表明 ,在砂姜黑土区 ,施钾肥能促进各粒型冬小麦的幼穗发育 ,增加穗粒数 ,提高 SOD酶活性、自由水含量和茎秆充实度 ,同时能有效地降低 MDA和叶片束缚水含量 ,延缓衰老 ,促进可溶性糖的转化与淀粉的积累。其中 ,施钾对小粒型品种温 2 540的影响最大。