不同磷效率水稻基因型根系形态和生理特性的研究

以磷高效水稻基因型连珍11和磷低效水稻基因型嘉948为材料,通过溶液培养试验研究了正常供磷(10 mg P·L-1)和低磷胁迫(0.5 mg P·L-1)条件下的根系形态,根系磷吸收动力学参数和根系分泌酸性磷酸酶特性.结果表明,在两种供磷条件下,连珍11的吸磷量均显著高于嘉948.与嘉948相比,连珍11具有较大的根干重,根长,根表面积和侧根数量.低磷胁迫下连珍11的根系磷吸收动力学参数Imax,Km和Cmin均显著低于嘉948;而在正常供磷条件下两个水稻基因型的Imax和 Km没有显著差异.低磷处理显著增加两个水稻基因型的Imax,却显著降低Km.正常供磷条件下两个基因型根系分泌酸性磷酸酶活性没有显著差异,而在低磷处理条件下连珍11的根系分泌酸性磷酸酶活性显著高于嘉948.研究表明连珍11的磷效率显著高于嘉948的原因是其具有较庞大的根系以及在磷缺乏条件下具有较高的根系分泌酸性磷酸酶活性和较低的Km和Cmin值.     

杂交水稻不同器官镉浓度与累积量

以生长于盆钵中的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、K优818和汕优63为材料,移栽前盆土内加入镉（Cd）,使土壤Cd浓度为100 mg/kg,研究水稻植株不同器官Cd的浓度和累积量。与未加Cd的对照相比,Cd处理降低了两优培九和103S/郑粳2号的产量,其主要原因是每穗粒数减少,而对其余组合的产量无显著影响。水稻植株对Cd吸收及分配存在着基因型差异,以汕优63累积量最多,K优818累积量最少。水稻植株不同器官Cd的浓度和累积量的大小顺序为根>茎鞘>叶片。籽粒不同部位Cd的浓度大小顺序为糠层>颖壳>精米。精米中Cd累积量仅为谷粒Cd累积量的30%左右。在抽穗期和成熟期,同一器官Cd浓度及累积量呈显著或极显著正相关,但不同器官之间的相关不显著。在6个供试的杂交稻组合中,精米中Cd的浓度以扬两优6号最高,K优818最低。对不同杂交稻组合植株中Cd浓度和累积量差异的原因进行了讨论。     

杀虫剂防治水稻褐飞虱的有效利用率分析

通过综合分析杀虫剂对水稻褐飞虱的毒力测定结果、褐飞虱田间防治指标、杀虫剂田间推荐剂量及杀虫剂经稻田叶面喷施后在田间的分布等文献资料,发现杀虫剂防治褐飞虱的田间推荐剂量的有效利用率不足0.1%。理论上,通过室内毒力测定可获得杀虫剂杀死褐飞虱种群90%个体的致死剂量 (LD₉₀,单位:μg/头),用稻田中褐飞虱的发生量乘以LD₉₀值即为杀死90%田间虫量的杀虫剂有效用量;而实际上杀虫剂的田间推荐剂量却是其有效用量的千倍以上。分析出现这种现象的原因可能有:1) 在褐飞虱为害的水稻孕穗期和扬花期,采用手动喷雾器进行叶面喷雾时,杀虫剂在水稻上的沉积率为34.25%～46.10%,但其中82%以上分布在水稻冠层以上部位,分布在水稻基部茎秆部位的不足2%,只占杀虫剂使用量的0.5%左右;2) 褐飞虱获取致死剂量的杀虫剂后死亡,但杀虫剂和褐飞虱在田间的分布极不均匀,当最低剂量的杀虫剂和最多虫量的褐飞虱出现在同一株水稻上时,该剂量必须能够控制褐飞虱的为害,那么对于有更多杀虫剂和更少褐飞虱的植株而言,就必然造成杀虫剂的浪费,从而降低其有效利用率;3) 约有50%以上的杀虫剂洒落在稻田水中,经田水稀释后的质量浓度远远低于杀死褐飞虱种群10%个体的致死浓度 (LC₁₀值,单位:mg/L),不能有效杀死褐飞虱。作者认为,通过人工智能,将杀虫剂直接喷洒在褐飞虱发生为害的部位,并根据虫量进行变量施药,必将大幅提高杀虫剂防治水稻褐飞虱的有效利用率。     

水稻品种对白背飞虱的抗性机理

对水稻品种抗白背飞虱的抗生反应及植株体内化学成分与抗性关系进行了探讨。结果表明，在抗生性反应中，抗性品种Ptb33、N22、Mudgo、包选2号、南京14、HA79317使白背飞虱取食量减少、成活率降低、繁殖少、发育慢等一系列不良现象，导致种群数量下降。抗性水稻体内游离氨基酸总量、天门冬氨酸、苏氨酸及可溶性糖等营养成分含量和白背飞虱取食率极相关，相关系数为0．809－0．916。抗、感植株体内单宁、草酸含量没有显著差异，而次生代谢物苯酚含量却差异明显。因此，抗性水稻体内游离氨基酸总量及可溶性糖等含量低和苯酚含量高可能是抗生性主要因素之一。     

不同发芽床对水稻种子发芽率的影响

用发芽纸和河砂(深褐色细砂)作为发芽床,对水稻种子进行发芽率检测.结果表明,不同的发芽床对发芽率结果影响很大.分析发现砂床可以明显减少不正常幼苗所占的比例.因此,在对水稻种子进行发芽检测时,对于纸床检测发芽率不合格且不正常幼苗多的情况下,应该用砂床进行重新检测,以得出种子的真实发芽率.     

CO2浓度升高对水稻抽穗期根系有关性状及根碳氮比的影响

在FACE (free air carbon dioxide enrichment) 实验平台上,采用水培的方法观测了抽穗期水稻根系的生长情况。结果表明,FACE条件下根生物量、根体积和根冠比极显著增加且不定根明显增多、变粗。高CO2浓度显著降低了根中N含量,而C含量变化不明显,导致碳氮比极显著增加。基于单位根质量的根系活力在CO2浓度增加条件下极显著降低,养分吸收效率的降低可能是根中N含量下降的重要原因。     

一氧化氮供体对盐胁迫下水稻幼苗叶片脂质过氧化的调节

以100mmol·L-1NaCl作为盐胁迫条件,研究不同浓度的外源一氧化氮供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)处理5d对盐胁迫下水稻幼苗叶片脂质过氧化的影响。结果表明,低浓度SNP(10μmol·L-1)可以在处理后期(第4～5天)显著地缓解盐胁迫对水稻幼苗叶片造成的氧化损伤,并与其对过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等H2O2清除酶活性以及脯氨酸含量的上调作用一致。此外,较高浓度的SNP处理(50μmol·L-1)也具有在一定程度上缓解脂质过氧化的作用。     

云南软香型籼稻品种滇屯502的复壮研究

软香型品种滇屯502是云南特色优质米生产的当家品种,30余年生产应用种性退化严重,在无病虫害防治条件下,其稻瘟病发病率为100%,产量减少41.9%。为了对该品种进行复壮,采用单穗选择、株系比较、品系鉴定的方法,紧扣稻瘟病抗性、香味和软米几个重要而典型的性状,开展滇屯502复壮相关研究。结果表明,在2.67万株滇屯502群体中筛选出3个复壮品系,入选率为0.01%。这3个品系表型和食味品质与滇屯502相似,但产量和稻瘟病抗性较滇屯502分别至少提高41.1%和58.3%。利用复壮品系混系繁殖形成的复壮滇屯502,较原种滇屯502的生产力得到明显提高。本研究结果可为云南软香常规稻品种复壮提供技术和经验指导。     

利用分子标记提高筛选普感水稻抗病突变体的准确性

 水稻丽江新团黑谷(LTH)是一个云南地方粳稻普感品种,对全球近2 800多个稻瘟病菌生理小种均表现为感病表型。本研究为利用⁶⁰Co-γ射线辐照处理LTH种子,分单株收获M₁代种子。对M₂和M₃代植株分别进行稻瘟病的自然诱发筛选和人工喷雾接种筛选,以期从LTH中筛选获得抗性提高的突变体。在突变体筛选过程中,我们发现突变体的遗传背景受到零星异交或混杂干扰,这种情况在其他本底抗性水平较高的抗性突变体筛选中往往容易被忽略。为了确保突变体遗传背景的真实性,我们利用分布在水稻12条染色体上的在粳稻LTH与籼稻品种间存在多态性的In/Del标记,分析候选抗性植株是否为LTH纯合背景,以排除杂合假抗性个体。通过两种不同的筛选策略,最终从M₃代植株中分别鉴定出1份和4份抗性突变体,为进一步研究LTH普感特性奠定基础。将其中一个LTH抗病突变体分别与野生型LTH和籼稻普感品种CO39进行杂交,获得的F₂群体人工喷雾接种稻瘟病菌后调查抗、感植株的分离情况,分析结果显示,该突变体性状符合单个显性基因控制的遗传规律。另外,本研究结果表明:在水稻诱变育种工作中,不仅要做到充分隔离,还需借用分子标记辅助剔除零星意外串粉造成的杂合假突变体,以提高水稻突变体筛选的准确率。     

基于轻量型残差网络的自然场景水稻害虫识别

准确识别水稻害虫对水稻及时采取防护和治理措施具有重要意义,该研究以自然场景中水稻害虫图像为研究对象,针对水稻害虫图像的颜色纹理与背景相近以及同类害虫形态差异较大等特点,设计了一个由特征提取、全局优化以及局部优化模块构成的轻量型残差网络（Light Weight Residual Network,LW-ResNet）用于水稻害虫识别。在特征提取模块通过增加卷积层数以及分支数对残差块进行改进,有效提取自然场景中水稻害虫图像的深层全局特征并使用全局优化模块进行优化;局部优化模块通过设计轻量型注意力子模块关注害虫的局部判别性特征。LW-ResNet网络在特征提取模块减少了残差块的数量,在注意力子模块中采用深度可分离卷积减少了浮点运算量,从而实现了模型的轻量化。试验结果表明,所设计的LW-ResNet网络在13类水稻害虫图像的测试数据集上达到了92.5%的识别准确率,高于VGG16、ResNet、AlexNet等经典卷积神经网络模型,并且LW-ResNet网络的参数量仅为1.62×106个,浮点运算量仅为0.34×109次,低于MobileNetV3轻量级卷积神经网络模型。该研究成果可用于移动端水稻害虫的自动识别。