锌离子活度对水稻产量及子粒锌含量的影响及基因型差异

试验采用HEDTA螯合缓冲营养液培养法,选用子粒含锌量有明显差异的两个水稻基因型(碧玉早糯和浙农921),采用4种锌离子活度(pZn2+9.7,10.3,11.0,11.4),研究了锌离子活度对水稻产量和子粒锌积累、分配与子粒品质的影响及基因型差异。结果表明,锌离子活度通过对水稻有效穗数、每穗颖花数、结实率和千粒重的影响而显著影响水稻单株产量,其中影响最大的是单株有效穗数,其次是每穗颖花数,而对结实率的影响相对较小,但均存在明显的基因型差异。锌离子活度显著影响水稻子粒锌含量,随锌离子活度下降,水稻子粒含锌量降低,当锌离子活度低于pZn2+10.3时,两基因型水稻的含锌量均显著降低,但基因型间存在明显差异。不论在何种锌离子活度下,碧玉早糯的子粒含锌量均显著高于浙农921。从子粒锌分配看,颖壳、糙米、精米锌含量均随着锌离子活度提高而提高,当pZn2+从10.3升高到9.7时,碧玉早糯的糙米和精米锌含量开始降低,颖壳锌含量则开始超过糙米的锌含量继续升高;而浙农921糙米和精米锌含量的升高幅度较颖壳锌含量小。不同锌离子活度下,糙米和精米锌含量的比值在0.790~.90之间变化,并以pZn2+为9.7时为最小。因此,通过筛选子粒富锌水稻品种来提高稻米锌含量经济可行;通过增加环境锌离子活度,改善水稻的锌营养能显著提高水稻子粒的锌含量。     

锌离子活度对水稻锌积累与分配的影响

采用HEDTA螯合剂缓冲营养液培养法,选用籽粒含锌量有明显差异的2个基因型水稻(BY和Z921),设置4种锌离子活度(pZn2+9.7、10.3、11.0、11.4),研究了锌离子活度对水稻锌积累、分配的影响以及对不同时期水稻叶片中锌的化学形态的影响。结果显示:(1)2个基因型水稻各器官的锌含量都随着锌离子活度的升高而升高,但不同基因型间,同一基因型不同器官间均存在差异,供锌正常的的条件下,锌首先向代谢活性较弱的营养器官分配;缺锌的条件下,锌首先满足籽粒的需要;(2)从籽粒锌分配看,当锌离子活度(pZn2+)小于10.3时,糙米锌含量最高,当pZn2+升高到9.7时,颖壳锌含量则超过糙米,糙米和精米锌含量的比值在0.79～0.90之间,并以pZn2+为9.7时为最小;(3)任一锌离子活度下,BY籽粒锌含量均大于Z921。表明通过筛选籽粒富锌水稻品种来提高稻米锌含量是经济可行的,且通过增加环境锌离子活度来改善水稻的锌营养能显著提高水稻籽粒的锌含量;(4)营养生长前期,水稻叶片中的锌主要以活性较低的醋酸提取态(重金属磷酸盐)存在;营养生长后期,锌主要以乙醇提取态(醇溶性蛋白、氨基酸等)存在。     

Zn2+活度对不同耐低锌水稻基因型生长及锌吸收的影响

试验研究Zn2 活度对不同耐低Zn水稻基因型生长及Zn吸收的影响结果表明,Zn2 活度较低时水稻生长发育受抑,其株高、叶片数、干物质积累量均随Zn2 活度的降低而下降,而根冠比、地上部和地下部Zn浓度之比则升高,且低Zn条件下耐低Zn水稻基因型“IR8192”的Zn转运能力、维持根系生长能力均高于Zn敏感水稻基因型“IR26”。     

水稻耐低锌基因型的生长发育和若干生理特性研究

在不同Zn2+活度（pZn2+9.7,pZn2+11.0和pZn2+＞11.5）的溶液培养条件下,研究了水稻耐低锌基因型的生长发育和若干生理特性。结果表明:水稻锌营养存在明显的基因型差异,降低锌离子活度会增加地下部于物质的积累,当Zn2+活度从pZn2+9.7下降到pZn2+11.0时,耐低锌品种的地上部干重虽下降,但因地下部干重显著增加,故总干重相近;锌敏感品种则地上部干重显著下降,而地下部干重增加不明显,总干重显著下降。当严重缺锌（pZn2+＞11.5）时,所有基因型水稻的干重构极显著地下降,但锌敏感品种比耐低锌品种下降得更多。降低Zn2+活度使水稻秧苗的出叶速度减慢,在极度缺锌条件下,敏感品种只能生长到3.5叶,而耐低锌品种能生长到4.5叶左右。对叶绿素和根系氧化力的测定结果表明,轻度缺锌或缺锌初期会使叶绿素含量上升和根系氧化力下降,但严重缺锌时,则使叶绿素含量显著降低,而使根系氧化力明显增加。锌敏感品种比耐缺锌品种的变化更为明显。锌离子活度对秧苗的含水量也有明显的影响。因此,耐低锌基因型在低Zn2+活度条件通过保持较低的根氧化作用,促进根系生长以维持地上部新叶生长,达到低锌适应稳态。     

锌对不同基因型玉米幼苗光合特性及锌积累的影响

为探究不同基因型玉米幼苗对锌敏感性差异,以玉米杂交品种天农九(TN9)和信玉9(XY9)为材料,研究不同Zn浓度(0.00、0.01、0.1、1.0、10.0、100μmol·L-1)对叶片光合色素含量、光合作用参数及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,玉米最适生长锌浓度为0.1~1μmol·L-1,低锌(0~0.01μmol·L-1)和高锌(10~100μmol·L-1)条件均对不同基因型玉米幼苗的生长产生抑制作用,其中XY9在低锌及高锌胁迫下光合参数及光合色素含量降幅显著,从而导致其植株长势和干物质积累等对锌浓度的动态响应更为强烈,而TN9则对低锌及高锌环境具有较强的适应性。同时,随着锌处理浓度的不断升高,玉米植株中锌含量和积累量均逐渐升高,锌利用率则逐渐降低,其中XY9植株锌积累量低于TN9,而锌利用率则高于TN9;相比于不敏感型品种(TN9),敏感型品种(XY9)对锌的吸收、积累和利用受锌浓度变化的影响更为明显。本研究为植物锌高效利用研究提供理论基础。     

水稻苗期耐低磷基因型差异研究

采用难溶性磷酸盐Ca3 (PO4) 2 液相控释方法试验研究不同水稻品种 (系 )苗期耐低P基因型差异结果表明 ,各水稻基因型耐低P胁迫能力存在极显著差异 ,其中“汕优 6 3”、“IR74”、“汕优 16 1”、“IR70 6 17 4B B19 2”、“IR6 4”5个品种 (组合 )耐低P能力最强 ;“IR70 6 5 1 3B 3 2 2 2”、“IR71331 2B 2 1”、“南川”、“IR71379 2B 10 2 3 1”和“IR72 4 13 3R 2 6 2”5个品种 (系 )对低P胁迫较敏感 ;而“IR73384 11 7 8 3 2 3 3 3”、“IR73382 111 9 19 19 2 3 1 2”、“IR72 4 17 3R 6 2”、“IR36”、“IR72 4 17 3R 8 3”和“IR72 4 12 3R 11 3”6个品种 (系 )P效率则属中间型。     

根表铁膜对水稻吸收污灌土壤中的锌的影响

采用土-石英砂联合培养的盆栽试验，研究两个不同基因型的水稻根表铁膜的形成情况及其对水稻吸收污灌土中的锌的影响。结果表明，两基因型水稻在不同不分条件下根表铁膜的形成情况不同：淹水条件下形成的铁膜数量最多，高于湿润和干-湿交替，后二者之间差异不明显。不同基因型水稻（金优22与90-68-2）根表铁膜的形成趋势一致，只是数量稍有差异；不同基因型秸秆及籽粒中锌的含量存在差异，不同铁处理的根表铁膜数量、地上部锌含量均不同。     

水稻吸收离子动力学及离子相互作用

动力学参数K_m（米氏常数,反映载体活性中心与离子的亲和力）和V_max（离子最大吸收速度,与载体的数目和载体的转运效率有关）值是植物吸收养分数学模拟必不可少的两个参数,然而这两个参数受植物所处环境的影响,而受介质中共存离子（包括H⁺）的影响尤深^[1-6]。     

粮食作物锌的吸收运转分配和改善子粒锌含量的理论与技术途径

基于前人取得的主要成果，系统分析了从土壤锌有效性到锌在子粒部位的积累主要过程及其控制点，从三方面：1）植株对锌的吸收过程；2）锌在地上部各营养器官间的运转分配过程；3）锌从营养器官向子粒部位的运转过程，总结并提出今后应利用作物锌高效性的种质资源特点，通过传统育种与生物技术方法选育出锌高效积累型品种和合理配套的栽培技术等农艺措施，提高作物子粒锌的含量。     

水稻的硅素积累与分配特性及其基因型差异

研究了南方稻区30个水稻品种(系)的硅素积累与分配特性及其基因型差异。结果表明,水稻成熟期植株含硅量在1.62％～2.66％之间,植株含硅量的基因型差异显著;前期硅素积累量少,幼穗分化期以后硅素积累量占总积累量的3/4,不同生育阶段硅素积累的基因型差异达显著或极显著水平。硅在器官中的分配因生育期及栽培季节不同而异,早季成熟期硅在茎叶穗中的分配比例分别为43.36％、23.07％和33.57％,晚季分别为33.23％、19.75％、47.02％。水稻硅素积累量与干物质积累量、稻谷产量及N、P、K积累量呈显著相关。     

不同时期施锌对旱稻籽粒锌积累的影响

为了探明不同时期施锌肥对旱稻籽粒锌积累的影响,在田间条件下对两个旱稻供试品种(巴西陆稻和旱稻502)进行不同时期施锌肥(100 kg/hm~2 ZnSO_4·7H_2O)处理(基施或花前7 d土壤追施),收获期对旱稻各器官锌含量进行测定和分析.结果表明,与对照(未施锌)和基施锌肥相比,花前7 d追施锌肥能显著增加地上部生物量和籽粒产量.施锌肥两处理均显著提高了旱稻地上部锌积累量.与基施锌肥相比,花前7 d施锌肥更能增加旱稻糙米中锌的含量,但在巴西陆稻上两种施锌方法对籽粒产量的增加均不显著.     

Irrigation and Zn fertilizer management improves Zn phyto‐availability in various rice production systems

Zinc (Zn) is an important micronutrient for rice (Oryza sativa L.) production and its deficiency has been observed in various production systems. High grain Zn concentration is equally important for high rice yield and human health. In this work, the effects of Zn fertilization on seedling growth, grain yield, grain Zn concentration, and their association with root traits were studied under alternate wetting and drying (AWD), aerobic rice (AR), system of rice intensification (SRI), and continuous flooding (CF). Zinc fertilization (15 kg ha^?1) improved nursery seedlings chlorophyll and Zn concentrations, root length, and number of roots with highest values observed in CF. At harvesting, maximum plant height, panicle length, total and panicle bearing tillers, and kernel yield were found with Zn addition in AWD and CF rice systems. Mid season drainage provided at maximum tillering and Zn fertilization increased its concentration in leaves, culms, panicles, and grains under CF and AR at physiological maturity. Most of Zn applied was allocated into culms and panicles, nevertheless, a significant increase in grain Zn concentration was also observed in all production systems. Association of leaf Zn with grain Zn concentration was stronger than with culm and panicle Zn. The results indicate that Zn application after rice nursery transplanting is more important for grain Zn enrichment in all rice systems than for increase in grain yield in all systems except AWD where grain yield was also increased. More grain yield in CF and AWD as compared to SRI and AR can also be attributed to decreased spikelet sterility and to better Zn phyto‐availability in these rice systems at physiological maturity.     

不同氮水平下粳稻的氮素累积和转运特征

Developing high-yielding rice （Oryza sativa L.） cultivars depends on having a better understanding of nitrogen （N） accumulation and translocation to the ear during the reproductive stage. Field experiments were carried out to evaluate the genetic variation for N accumulation and translocation in different Japonica rice cultivars at different N rates and to identify any relationship to grain yield in southeast China. Four Japonica cultivars with similar agronomic characteristics were grown at two experimental sites in 2004 with three N rates of 0, 60, and 180 kg N ha^-1. Dry weights and N contents of rice plants were measured at tillering, initiation, anthesis, and maturity. Grain yields exhibited significant differences （P 〈 0.05） among the cultivars and N application rates. Increasing N rates improved N uptake at anthesis and maturity in all four cultivars （P 〈 0.05）. N translocation from vegetative organs to the grains increased with enhanced N rates （P 〈 0.05）. N translocation to the grains ranged from 9 to 64 kg N ha^-1 and N-translocation efficiency from 33% to 68%. Grain yield was linear to N uptake at anthesis （r^2 = 0.78^＊＊） and N translocation （r^2 = 0.67^＊＊）. Thus, cultivars with a high N uptake at anthesis, low residual N in the straw at maturity, and appropriate low N fertilizer supply in southeast China should efficiently increase N-recovery rate while maintaining grain yield and soil fertility.     

锌肥对旱稻苗期锌吸收分配和干物质积累的影响

为了探明旱稻锌吸收分配的规律，本试验通过对两个早稻供试品种（旱稻502和巴两陆稻）进行不同供锌水平（0．0、0．1、0．5、2．5、5．0、10．0mg/kg）处理的盆栽试验，研究了锌肥供给水平对旱稻锌吸收分配和千物质积累的影响。结果表明：在适宜锌用量范围内，随着施锌量的增加，供试品种地上部于物重均呈增加趋势。其中在Zn 5.0mg／kg水平下，早稻502和巴西陆稻地上部生物量达到最大值。但过多锌肥对旱稻生长有抑制作用。在外界锌源充足条件下，早稻对锌的吸收积累表现为奢侈吸收，多余的锌分配主要贮存在叶鞘中。从总体上看，根和叶鞘中的锌含量明显比叶片中的高，并且随着锌肥供给水平的增加，根和叶鞘中的锌含量上升显著，而叶片锌含量则增加相对缓慢。     

锌铬复合污染对水稻根系抗氧化酶活性的影响

为了研究水稻在金属复合污染条件下的适应过程,该文就成都平原两种常见的重金属污染元素(锌、铬)对土壤复合处理后,进行水稻盆栽试验.结果表明,锌铬复合污染条件下,在水稻不同生育期,水稻根系3种抗氧化酶(SOD,POD和CAT)活性随锌、铬浓度的增加而表现出不同的变化趋势.在水稻分蘖期,随铬浓度的增加,水稻根系SOD活性和POD活性呈先降后升的变化趋势;随锌浓度的增加,水稻根系SOD活性和POD活性呈升高的趋势;而水稻根系CAT活性则随锌、铬浓度的增加呈一定的降低趋势.在水稻孕穗期,随锌、铬浓度的增加,水稻根系SOD活性呈先降后升的变化趋势,POD活性及CAT活性则呈降低的趋势.在水稻灌浆结实期,水稻根系SOD、POD及CAT活性均呈一定的降低趋势.水稻籽粒产量随锌、铬浓度的增加呈降低的趋势.锌、铬浓度对水稻籽粒产量产生了复合效应,并与水稻籽粒产量有极显著的线性回归关系.这表明水稻通过调节自身的生理代谢能提高对锌铬复合污染的生态适应性,这能为培育适合重金属污染地区生长的水稻品种提供理论基础.     

氮锌互作对水稻产量及籽粒氮、锌含量的影响

为探明氮锌互作对水稻产量及氮、锌含量的影响,以镇稻11号为供试材料,在大田条件下研究了2个氮肥用量（N 200、300 kg/hm2）下6个施锌水平（ZnSO47H2O 0、10、25、50、100、150 kg/hm2） 对水稻产量及成熟期植株氮、锌浓度及累积量的影响。试验结果表明: 在本试验条件下,锌肥的施用对水稻产量的增加不显著,但施锌能显著提高水稻各部位的锌浓度和籽粒锌累积量,并能提高水稻籽粒的氮浓度和粗蛋白含量,且表现出随施锌量的增加籽粒的氮浓度和粗蛋白含量增加的趋势; 高施氮量有利于水稻的增产及对锌的吸收与累积。因此,氮锌配施具有增加籽粒锌富集和提高蛋白质含量的双重效益。     

小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量的基因型和环境差异及与产量关系的研究

小麦籽粒中微量营养元素含量的高低直接关系到植株的生长发育和人们的饮食健康。本研究以来自河南省5个地区的17个小麦品种(系)为材料,采用酸消解-原子吸收分光光度法测定了籽粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量,分析了籽粒微量元素含量的基因型和环境差异及其与产量性状的相关关系。结果表明,小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量分别为38.39±12.57μg·g-1、79.13±49.45μg·g-1、35.24±11.72μg·g-1和4.84±0.78μg·g-1,籽粒Fe含量的变异系数最大,Cu含量的变异系数最小。方差分析表明,基因型、环境以及基因型与环境的互作对籽粒微量元素含量的影响均达极显著水平。对于籽粒Zn、Mn、Cu含量,环境因素的影响起主要作用;对于籽粒Fe含量,基因型与环境互作的影响是主要的。依照Eberhart-Russell模型分析了籽粒微量元素含量的品种稳定性,结果表明籽粒微量元素含量相对稳定的品种,其含量通常较低;在参试17个品种中,"濮99084"籽粒微量元素含量的环境稳定性较高。相关分析表明,籽粒微量元素含量与蛋白质含量呈遗传正相关,与千粒重呈遗传负相关,与产量呈表型正相关,表明同步提高籽粒微量元素含量、蛋白质含量及籽粒产量是可行的。