根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

水稻–冬季秸秆覆盖种植马铃薯模式对水稻齐穗期根际土壤代谢组表达特征的影响

水稻–冬季秸秆覆盖种植马铃薯是南方稻区一种经济高产的水–旱轮作模式,其对水稻根际土壤代谢物的影响可能是调控水稻高产的关键,但目前相关研究尚未见报道。本研究基于周年水–旱轮作模式长期定位试验,以水稻–冬季空闲(CK)模式为对照和水稻–马铃薯(稻草覆盖种植并还田,RP)轮作模式为研究对象,采集水稻齐穗期根际土壤样品,利用液相色谱–质谱法(LC-MS)测定根际土壤代谢物种类与丰度,研究RP轮作模式水稻齐穗根际土壤代谢物组分和功能及其与产量形成的关系。结果表明：(1)采用OPLS-DA模型筛选差异代谢物(HMDB数据库)发现,与CK模式相比,RP轮作模式具有201个有显著性差异(P<0.05)的根际土壤代谢物,分别归属于脂质和类脂分子、有机酸及衍生物、有机氧化合物、苯丙烷和聚酮等11个父类;其中苯丙烷和聚酮、丙烯醇脂质、苯及其衍生物、甾体内酯、氨基酸/肽、碳水化合物和脂肪酰糖苷等代谢物丰度发生显著变化,可作为表征RP轮作模式下水稻根际土壤差异性代谢物;(2)有机氧化合物、有机酸及衍生物和苯丙烷和聚酮等代谢物丰度与土壤有机质、全钾、碱解氮和速效钾含量差异呈显著正相关(r=0.816～0.9...     

氮肥施用对杂交稻天优华占及其父母本产量与品质的影响

以超级杂交稻天优华占及其双亲(华占和天丰)为材料,采用田间试验研究不同施氮量(N用量设0、202.5 kg/hm22个水平)对子代天优华占、父本华占和母本天丰产量、品质及氮素吸收方面的影响。结果表明:施氮能使天优华占及其双亲增产的原因是有效穗的增加,子代天优华占产量较其亲本有所增加是由于有效穗数和千粒重均较高;施氮也能增加天优华占及其双亲干物质积累量;在相同处理下,茎鞘干物质输出率和贡献率最大的是子代天优华占;施氮能增加天优华占及其双亲稻米的粒长和蛋白质含量,降低垩白粒率;收获期各品种不同部位氮素累积量和施氮量显著正相关,且不同器官中氮素积累量均以天优华占显著高于华占和天丰。     

江西省保护性耕作的现状与分析

江西省位于中国的东南部,长江中下游交接处的南岸,水资源非常丰富,因此对保护性耕作的研究较少,虽然曾经推广过该项技术但由于技术集成度不高,再加上农民的认识不够等原因,使得目前的推广面积并不大。所以有必要对全省保护性耕作的现状进行调查、分析,并进行科学的试验示范,筛选出适合本地应用和发展的保护性耕作技术,因地制宜的逐步推广应用。     

不同叶色水稻叶片的衰老及对光强的响应

以淡绿叶水稻近等基因系fgl及其正常叶色的轮回亲本浙辐 802为材料,比较了不同叶色水稻抽穗后叶片的衰老进程,并在水稻抽穗后施以不同强度的光照,研究水稻生育后期光照强度对不同叶色水稻叶片衰老的影响。在自然光强下,淡绿叶水稻fgl的衰老慢于轮回亲本浙辐 802,fgl的叶绿素、叶面积指数和净光合速率的下降速率均慢于浙辐 802,特别是在灌浆前期和后期;开花后浙辐 802的SOD活性下降和MDA含量的上升均快于fgl。15%的遮光处理有利于提高浙辐 802的气体交换特性和光合性能,提高SOD活性,降低MDA含量;而浅叶色的fgl的光合速率较稳定,受光强的影响较小。     

根际溶氧量对分蘖期水稻生长特性及其氮素代谢的影响

【目的】研究不同根际溶氧量对分蘖期水稻生长及其氮素代谢的影响,并探讨适宜水稻生长及提高其氮素利用效率的溶氧浓度。进一步完善水稻需氧规律、了解氧气在水稻生长中的作用,为中国中低产田--潜育性稻田的改良、水稻产量及氮肥利用效率进一步提高提供参考及理论依据。【方法】正式试验在2013年于中国水稻研究所网室进行。试验采用国际水稻所营养液配方进行水培,营养液中添加双氰胺抑制硝化作用,控制营养液铵硝比约为1﹕1;供试材料为常规籼稻中嘉早17和常规粳稻秀水134;移栽行间距为15 cm,移栽后10 d进行不同梯度的氧处理,通过安装水体循环泵将空气中的氧气带入营养液以控制营养液中的氧气含量,试验设置了对照（CK：氧气含量为0.3-2.5 mg·L^-1）、中氧（MO：氧气含量为2.3-5.5 mg·L^-1）、高氧（HO：氧气含量为6.5-8.0 mg·L^-1）3个处理,处理时间为15 d。采用便携式溶氧仪（YSI550A,美泉,美国）测定营养液中溶氧量。【结果】（1）2个品种的根茎叶干物重及氮积累量均呈MO＞HO＞CK的趋势,并且MO处理与CK达到显著水平;（2）2个品种MO处理的叶面积指数、根系数、根系吸收面积,叶片氮光合利用效率和分蘖数均显著高于HO处理和CK,增氧处理MO和HO最长根长显著高于CK;（3）和秀水134相比,中嘉早17对根际氧含量比较敏感。相对于CK,中嘉早17 MO处理根茎叶干物重和氮积累量的增长幅度显著高于HO处理,且HO处理的根数、根系活力吸收面积及总吸收面积与CK之间差异不显著。虽然秀水134增氧处理的根茎叶干物质积累量、根叶氮积累量、根系体积和根系活力吸收面积均显著高于CK,但MO和HO处理之间没有显著的差异;（4）两品种氮代谢关键酶谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在根系和叶片之间的变化趋势不一致,但两品种在3个处理间变化一致,MO处理两品种叶片氮光合利用效率显著高于HO处理和CK。【结论】适量的根际溶氧量促进地上分蘖、叶面积的形成,增加光能截获,同时促进根系形态建成,根系吸收面积增加,形成水稻早期快速生长势,同时显著增加叶片氮光合利用效率;但过高浓度的溶氧量将会减弱增氧对水稻生长的促进作用,不同品种对根际溶氧量的敏感程度也有所不同,相对于秀水134,中嘉早17对根际氧含量较敏感,较适的溶氧量范围为2.3-5.5 mg·L^-1。     

根际增氧模式的水稻形态、生理及产量响应特征

地表积水是导致水稻地下部分(根系)缺氧胁迫的主要原因。根际缺氧时,提高水稻根系通气(增加孔隙度)可能会减少营养物质的吸收面积,因此,根系必需在形态和代谢上进行一定的调节,而这种调节又会影响作物生长和根际状况。控制灌水(增加土壤和空气的接触时间)是目前常见的一种根际增氧途径,而化学物质增氧模式还处于试验阶段。为考察不同增氧模式对水稻根际缺氧调控的田间应用效果,本研究分别于2007年和2008年,采用过氧化尿素(T1)、过氧化钙(T2)以及干湿交替灌溉(T3)的根际增氧模式并以长期淹水田块为对照(CK),监测水稻根系及地上部分形态、生理、光合物质积累及产量形成特征。结果表明,与CK比较,处理T1、T2和T3对国稻1号和秀水09的增产幅度2007年分别为3.1%/11.5%、10.2%/14.9%和18.9%/16.4%;2008年分别为11.56%/6.57%、8.48%/9.20%和13.56%/9.39%。使根际增氧的响应大致表现为根系孔隙度下降、齐穗期根体积增大、根系活力提高;前期分蘖数增加较快,有效穗多;叶片叶绿素含量在齐穗后下降较慢,剑叶SOD和POD含量较高,MDA含量较低;齐穗后叶片光合作用对穗部干物质积累贡献大。不同增氧模式对水稻生长的影响虽然存在一定的差异,但对土壤淹水导致的根际缺氧胁迫,均起到一定的缓解作用。     

食用稻米品质性状间的相关性分析

对来自全国各地的8 390份稻米样品按籼型常规稻、籼型杂交稻、粳型常规稻和粳型杂交稻进行分类,并对其品质性状做了相关分析和多重比较。简单相关分析的结果表明：（1）在碾磨品质上,糙米率、精米率、整精米率两两极显著正相关;（2）在外观品质上,籼粳稻的长宽比与糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度均呈显著负相     

超级杂交稻持续增产的茎秆维管束结构基础研究

为探究不同产量潜力超级杂交稻持续增产的茎秆维管束结构基础,以具有不同产量潜力的4期超级杂交稻代表性品种两优培九、Y两优1号、Y两优2号和Y两优900为材料,在大田栽培条件下,研究了4期超级杂交稻茎秆维管束结构的差异及其与产量和产量构成因素间的关系。结果表明:随产量潜力的提高,4期超级杂交稻各节间大、小维管束数目均表现出不断增加的变化趋势,除倒5节小维管束面积和总面积表现为先升高后降低、倒2节和倒3节大维管束面积和总面积表现为先降低后升高外,其他节间大、小维管束面积和总面积均表现为不断增加的变化趋势。随着产量潜力的增加,4期超级杂交稻的实际产量、穗粒数均表现出不断增加的趋势,第4期超级杂交稻(Y两优900)较第1期超级杂交稻(两优培九)增产68. 83%,穗粒数增加87. 42%,而有效穗数呈逐渐减少的变化趋势,千粒质量和结实率则表现为先升高后降低的趋势。相关分析表明,茎秆维管束结构特征与穗粒数、结实率以及产量存在正相关,而与千粒质量存在负相关,特别是上部茎节间小维管束和基部茎节间大维管束结构特征显著影响超级杂交稻产量及产量构成要素。因此,4期超级杂交稻上部茎节间小维管束结构特征以及基部节间大维管束结构特征的改善是保证超级杂交稻产量潜力不断提高、穗大粒多和结实率正常的前提。     

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。