化肥优化减施对麦茬旱直播稻强、弱势粒食味与营养品质的影响

以常规施肥处理(F0,施N 350 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)135 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2))为对照,研究不同化肥优化减施处理(F1:施N 280 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)108 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2);F2:施N 210 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)81 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2);F3:施N 140 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)54 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2))对麦茬旱直播稻强、弱势粒食味与营养品质的影响,以期为直播稻优质高产施肥管理提供参考。结果表明,各化肥优化减施处理总体上均显著提高了直播稻强、弱势粒崩解值和峰值黏度,改善了食味品质,F1、F2、F3处理强势粒的崩解值分别比F0处理显著提高8.35%、7.65%、9.78%,F1、F3处理弱势粒的崩解值分别比F0处理显著提高13.25%、11.13%。各化肥优化减施处理总体上均显著降低了强、弱势粒中组氨酸、脯氨酸及锰含量,总体上均显著提高了强、弱势粒中酪氨酸、精氨酸、赖氨酸含量和弱势粒中铜、锌含量,另外,F1处理还显著提高弱势粒中铁含量,F2处理显著提高强势粒中铁、铜含量及强、弱势粒中钙含量。与F0处理相比,F1、F2、F3处理强势粒的酪氨酸含量分别显著提高100.28%、44.76%、41.08%,弱势粒的酪氨酸含量分别显著提高85.21%、61.64%、22.47%;F1、F2、F3处理强势粒的赖氨酸含量分别显著提高28.87%、27.32%、70.62%,F1和F3处理弱势粒的赖氨酸含量分别显著提高27.23%、39.44%;F1、F2、F3处理强势粒的精氨酸含量分别显著提高6.54%、11.84%、2.18%,弱势粒的精氨酸含量分别显著提高32.83%、33.59%、23.02%。与F0处理相比,F1处理弱势粒铁含量显著提高27.16%,F1、F2、F3处理弱势粒锌含量分别显著提高18.86%、6.56%、3.39%,F1、F2、F3处理弱势粒铜含量分别显著提高2.49%、2.95%、3.11%。综上,化肥优化减施在提高强、弱势粒食味品质的同时,可以改善营养品质,总体上以F1处理最优。

不同秸秆还田技术模式对冬小麦强弱势粒灌浆特性的影响

为揭示砂姜黑土区不同秸秆还田技术模式对冬小麦籽粒灌浆进程的影响,该研究基于农业农村部华东地区作物栽培科学观测站15a的长期定位试验,设置单季小麦秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦秸秆全量粉碎覆盖还田+玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T2)、单季玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)和小麦玉米秸秆全年不还田(CK)4种不同秸秆还田技术模式,采用Richards方程模拟冬小麦籽粒灌浆过程,研究不同秸秆还田技术模式对冬小麦强弱势粒灌浆特征参数的调控效应。结果表明:1)相较于秸秆不还田,秸秆还田处理能提升冬小麦强、弱势粒的籽粒体积、千粒质量和产量,T1、T2、T3处理下强势粒千粒质量和籽粒产量较CK分别显著提升11.02%、10.63%、13.75%和16.28%、14.29%、13.94%,弱势粒千粒质量和籽粒产量较CK分别显著提升9.73%、6.64%、7.57%和19.24%、23.25%、11.50%。Richards方程能极显著模拟不同秸秆还田技术模式下冬小麦籽粒灌浆过程,拟合方程决定系数(R^(2))均在0.997以上。2)对冬小麦强势粒,秸秆还田可延长小麦强势粒灌浆时间,主要通过缩短灌浆渐增期持续时间和提高其灌浆速率,延长灌浆缓增期的持续时间来提升强势粒千粒质量。其中T1、T3处理下冬小麦强势粒灌浆持续时间较CK分别延长2.137 d和4.443 d,T1、T2处理下强势粒单粒最大灌浆速率较CK分别显著提高了7.81%和12.26%。3)对冬小麦弱势粒,T1处理下弱势粒灌浆持续时间较CK延长1.477 d,T1、T2、T3弱势粒单粒最大灌浆速率较CK分别显著提升16.46%、22.69%和17.13%。该研究表明秸秆全量还田可提升砂姜黑土区冬小麦籽粒库容和籽粒灌浆速率,最终增加粒质量。研究可为砂姜黑土区秸秆资源的高效利用提供理论指导和技术支撑。

施氮量对大麦强、弱势粒灌浆特性及氮素运转的影响

为探究不同施氮量对大麦强弱势粒灌浆特性及氮素转移的影响,设置N1(75 kg/hm^(2))、N2(225 kg/hm^(2))、N3(375 kg/hm^(2))3个氮素水平,研究强、弱势粒灌浆特性及茎鞘和叶氮素运转变化。结果表明,N2处理下强势粒千粒重最高,而N3处理下弱势粒千粒重最高;N2处理下强、弱势粒平均灌浆速率和最大灌浆速率最高,N3处理下强、弱势粒达到最大灌浆速率时间和活跃灌浆期均高于N1和N2,除积累起势不同施氮水平下差异不显著外,其他灌浆特征参数弱势粒随着氮肥含量变化增幅为9.90%~36.40%,强势粒为2.69%~16.22%。茎鞘氮素运转量和对强、弱势粒氮素贡献率为N2处理最高,叶氮素运转量、运转率和对籽粒氮素贡献率随施氮量增加而增加,N3处理最高。叶氮素运转量和对籽粒氮素贡献率均高于叶鞘,叶运转率、贡献率与千粒重呈极显著正相关关系。成熟期总淀粉、支链淀粉含量随施氮量增加而降低,N1与N3处理间差异显著;蛋白质含量随施氮量增加而升高,N2和N3水平没有显著差异;强势粒总淀粉和支链淀粉含量高于弱势粒,直支比低于弱势粒,蛋白质含量强、弱势粒差异较小。由此可知,适量施氮可以提高灌浆速率,降低灌浆时间,持续增加氮肥灌浆速率降低,灌浆时间延长,弱势粒对氮素调控更敏感。

不同降雨年型施氮量对延迟收获夏玉米产量、强弱势粒形态与粒重的影响

【目的】华北平原热量资源有限,夏播玉米收获期籽粒含水率高,影响机械粒收质量,限制了该项技术在该区域的应用。延迟收获条件下,施氮量差异对夏玉米籽粒产量、强弱势粒形态、粒重等关键产量性状的影响尚不明确。通过对不同施氮水平强弱势粒形态、灌浆及脱水过程的系统观测,明确氮肥调控效应,为区域机械粒收夏玉米稳产减氮增效栽培提供支持。【方法】2020—2021年选用粒收夏玉米品种京农科728为材料,采用收获时期和施氮量二因素区组试验设计,收获时期设正常果穗收获(NH)和延迟籽粒收获(DH),6个纯氮施用水平分别为0(N0)、120(N120,2021)、180(N180)、240(N240)、300(N300)、360(N360)和450 kg hm^(-2)(N450,2020),测定产量(GY)、籽粒鲜体积(GFV)、鲜重(GFW)、干重(GDW)、含水率(GMC)及其变化速率。【结果】与干旱年型(2020年)相比,多雨年型(2021年)弱势粒的GFV、GFW和GDW的最大变化速率(Gmax)、生长量(Wmax)和起始势(R0)显著降低,到达最大变化速率时间(Tmax)推迟,活跃期(P)延长,导致弱势粒的GFV、GFW和GDW显著降低15.4%—50.6%、25.4%—62.0%和31.2%—57.3%,而强势粒不显著,GY显著降低3.03×10^(3)—5.44×10^(3)kg·hm^(-2)。多雨年型条件下,弱势粒的GDWGmax、GDWWmax和GDWR0比强势粒显著降低55.1%—258.1%、13.4%—143.0%和12.0%—126.6%,GDWTmax推迟4.2—20.7 d,强势粒的GFV、GFW和GDW比弱势粒显著提高56.8%—69.6%、67.0%—80.4%和54.1%—92.1%。与NH相比,延迟收获籽粒的Gmax和R0提高,强、弱势粒的P显著延长;在干旱年型和多雨年型下,GFV、GFW显著降低2.1%—8.1%和12.2%—17.1%、4.0%—5.2%和15.7%—19.5%,GDW自25.1—28.2 g/100 grains提高到28.0—34.4 g/100 grains,GMC降至22.6%—26.0%,降幅达31.3%—40.4%,产量提高0.02×10^(3)—1.67×10^(3)kg·hm^(-2)。干旱年型施氮水平间的GFV、GFW、GDW无显著差异;多雨年型N240-N360处理的GDWGmax、GDWWmax比N180提高,GDWTmax推迟,GDWP延长,差异均达显著水平,且对弱势粒影响强于强势粒。DH处理下,N240-N360弱势粒的GFV、GFW和GDW比N180显著提高25.7%—85.3%、59.4%—83.6%和17.9%—43.9%。多雨年型下氮肥的增产效应(74.4%—169.5%)显著高于干旱年型(51.5%—99.1%),N240 GY比N120-N180显著提高12.6%—54.5%。【结论】华北平原热量资源限制区小麦-玉米种植制度,将冬小麦变为春小麦,夏玉米延迟收获23—33 d,显著提高弱势粒库容与粒重,籽粒含水率降低至籽粒机收含水率标准,实现周年机械化粒收。优化施氮247.2—248.6 kg·hm^(-2),实现不同降雨年型下产量稳定在7.0×10^(3)—12.0×10^(3)kg·hm^(-2)的稳产减氮增效的生产目标。

大麦强、弱势粒胚乳淀粉体发育及淀粉理化性质的比较研究

以大麦品种白青稞C2-2为材料,通过树脂切片观察大麦胚乳淀粉体发育的结构特征,同时提取成熟大麦籽粒的淀粉,测定其形态、结构、功能等理化性质,研究大麦强、弱势粒胚乳淀粉体发育及理化性质的差异。结果表明:大麦强势粒胚乳中淀粉体的发育较弱势粒好,胚乳淀粉的充实度更高;强、弱势粒淀粉的形态和晶体类型基本相似,但淀粉结构存在一定差异;强势粒淀粉的相对结晶度显著高于弱势粒,但1022/995 cm^(-1)吸收峰强度的比值却显著低于弱势粒;大麦强势粒淀粉的峰值黏度、低谷黏度和最终黏度均显著高于弱势粒,表现出较好的糊化特性。

麦秸还田与氮肥运筹对超级稻强弱势粒粒重与品质的影响

以两个超级稻品种(籼稻扬两优6号和粳稻南粳45)为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两种处理方式,研究其对籽粒粒重与主要米质的影响。结果表明,两处理的影响程度在品种类型与不同粒位间(强、弱势粒)存在差异。与麦秸不还田相比,麦秸还田提高籽粒千粒重、粗蛋白含量和崩解值,降低了整精米率、垩白度、直链淀粉含量和消减值;与m基蘖肥∶m穗粒肥=5∶5处理相比,m基蘖肥∶m穗粒肥=7∶3处理增加了千粒重、垩白度、直链淀粉含量、崩解值,降低了整精米率、粗蛋白含量和消减值。两处理对弱势籽粒千粒重、整精米率、垩白度等的调控作用显著大于强势粒;对千粒重、整精米率、粗蛋白含量等的影响,麦秸还田与氮肥运筹之间存在互作效应;麦秸还田方式下,氮肥比例控制在5.5∶4.5或6∶4左右,可以较好地协调粒重与米质。

结实期水分胁迫对水稻强、弱势粒主要米质性状及淀粉粘滞谱特征的影响

以汕优 6 3和武香粳 9号为供试品种 ,研究了结实期土壤水分胁迫对水稻强、弱势粒稻米主要米质性状和淀粉粘滞谱特征的影响。结果表明 :(1)两品种强势粒和弱势粒达到最大粒重和最小垩白时的结实期处理土水势是相同的 ,均为 - 2 0kPa,在此土水势下 ,强势粒和弱势粒加工品质和蒸煮品质无显著变化 ,改善了营养品质 ,米质相对较优 ;(2 )当土水势降到 - 6 0kPa时 ,强势粒和弱势粒粒重、整精米率及弱势粒的直链淀粉含量显著降低 ,胶稠度变硬 ,食味变差 ,米质变劣 ;(3)土壤水分对同一穗上不同粒位籽粒米粉的RVA谱特性的影响因粒位的不同而不同 ,强势粒米粉RVA谱间差异较小 ,弱势粒米粉RVA谱水分处理间存在明显差异 ,RVA谱特征值变化因品种而异 ,当土水势降到 - 6 0kPa时 ,武香粳 9号弱势粒淀粉粘滞谱特征值发生明显变化 ;(4 )同一品种强势粒和弱势粒米质以及RVA谱特性存在明显差异 ,在土水势为 - 2 0kPa时 ,这种差异相对较小。

超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系

以4个超级稻品种[两优培九和II优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]为材料,2个高产品种[汕优63(杂交籼稻)、扬辐粳8号(粳稻)]为对照,测定了结实期强、弱势粒中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)浓度和灌浆速率,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,强势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和糙米重,超级稻品种与对照品种差异较小,弱势粒的灌浆速率和粒重表现为超级稻品种显著低于对照品种。灌浆期强、弱势粒的Put、Spd和Spm浓度变化均成单峰值曲线。Put的峰值浓度和平均浓度,弱势粒高于强势粒。Spd和Spm峰值浓度和平均浓度,弱势粒显著低于强势粒,超级稻品种低于对照品种。籽粒平均灌浆速率和糙米重与Put浓度呈极显著负相关,与Spd和Spm浓度以及Spd/Put和Spm/Put呈极显著正相关。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,增强了弱势粒中蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性,提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控,超级稻品种弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。

超级稻花后强、弱势粒淀粉合成相关酶活性和激素含量变化及其与籽粒灌浆的关系

种植4个超级稻品种[两优培九和Ⅱ优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]和2个高产对照品种[汕优63(杂交籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)],观察其结实期强、弱势粒中蔗糖合酶(SuSase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(StSase)和淀粉分支酶(SBE)活性及玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)、3-吲哚乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量的变化,并测定了强、弱势粒灌浆速率。结果表明,超级稻品种强势粒的最大灌浆速率、到达最大灌浆速率的时间、平均灌浆速率和糙米重与对照品种差异较小,超级稻品种弱势粒的灌浆速率和糙米重显著低于对照。灌浆期强、弱势粒的SuSase、AG-Pase、StSase和SBE活性变化及Z+ZR、IAA和ABA含量变化均呈单峰曲线。弱势粒的SuSase、AGPase、StSase和SBE的峰值活性和平均活性及其Z+ZR和IAA的峰值含量和平均含量均低于强势粒。弱势粒的ABA峰值含量和平均含量显著高于强势粒,超级稻品种高于对照品种。籽粒灌浆速率与SuSase、AGPase和StSase活性及Z+ZR和IAA含量均呈显著或极显著正相关,与SBE活性及ABA含量的相关不显著。说明超级稻品种弱势粒中较低的SuSase、AGPase和StSase活性及较低的Z+ZR和IAA含量是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要原因。

籽粒灌浆期高温对不同耐热型玉米品种强弱势粒发育的影响

【目的】灌浆期高温会对玉米籽粒的生长和发育造成不利的影响,是影响玉米稳产和高产的重要因素之一。比较灌浆期高温对不同耐热型玉米品种籽粒形成和生长发育的影响,以期寻找相应的预防和应对措施,避免和缓解高温胁迫伤害。【方法】采用玉米籽粒离体培养技术,以耐热型品种郑单958和热敏感型品种德美亚1号为材料,研究了籽粒灌浆期(授粉后17—28 d)高温对玉米籽粒发育的影响机制。【结果】高温加快了两品种玉米强势粒前期的灌浆速率,但降低了强、弱势粒中后期灌浆速率,总体导致灌浆持续时间缩短,籽粒千粒重下降。在授粉后40 d,郑单958强、弱势粒的干重分别比对照低10.58%和18.95%,德美亚1号强、弱势粒的干重分别比对照低24.78%和28.08%。德美亚1号籽粒干重下降幅度大于郑单958,且差异显著。籽粒灌浆期高温显著降低了玉米籽粒淀粉合成酶的活性,从而影响两品种玉米籽粒的淀粉含量。在授粉后40 d,郑单958强、弱势粒的淀粉含量较对照分别降低了5.20%和6.46%,德美亚1号强、弱势粒的淀粉含量较对照分别降低了13.68%和16.39%,均差异显著。德美亚1号强、弱势粒淀粉合酶的活性较对照分别降低了19.67%和30.03%,均差异显著,郑单958强、弱势粒的淀粉合成酶的活性分别较对照降低了13.70%和11.26%。高温处理后,两种品种玉米籽粒的ABA和IAA含量均上升,ZR含量均下降,而强势粒的GA3含量均上升,弱势粒的GA3含量无明显变化。【结论】籽粒灌浆期高温对德美亚1号强、弱势粒发育的影响均显著高于郑单958,对两品种弱势粒的影响显著高于强势粒。

不同发育时期水稻强、弱势粒灌浆速率的遗传分析

【目的】对不同发育时期水稻强、弱势粒灌浆速率的遗传效应表达进行研究。【方法】以5个水稻品种组配的2×3不完全双列杂交为试材,应用包括胚乳效应、细胞质效应、母体效应的三倍体胚乳模型及条件遗传方差分量分析方法进行分析。【结果】(1)条件方差分析方法能检出一些非条件方差分析方法不能检出的方差分量。(2)条件方差结果证明:Ⅰ.强势粒灌浆速率表达主要受遗传因素控制。前期以胚乳效应为主,中、后期以细胞质效应、母体效应为主。从基因效应的性质看,前期以胚乳加性方差为主。母体加性方差在整个灌浆期间都有显著的表达。Ⅱ.弱势粒的灌浆速率在前期、后期易受环境影响,前期以胚乳加性×环境互作效应为主,后期以细胞质×环境互作效应为主。仅在中期以遗传因素为主,此时胚乳加性、母体加性方差均显著,但以胚乳效应为主。【结论】强、弱势粒灌浆速率应根据籽粒胚乳加性方差,分别在灌浆的前期、中期进行选择。后期提高母体植株的光合效率可能对弱势粒的灌浆有帮助。

施氮量对旱地小麦强势粒和弱势粒灌浆及产量的影响

为给旱地小麦高产栽培中合理施氮提供依据,在盆栽条件下,以两个旱地小麦品种长武134和长旱58为材料,研究了施氮量对旱地小麦强势粒和弱势粒灌浆特性和产量的影响。结果表明,两个品种的产量、穗粒数和穗粒重均随施氮量的提高呈增加趋势,但千粒重受施氮量影响较小。强势粒的灌浆速率在整个灌浆过程中均明显高于弱势粒。随施氮量的增加,强、弱势粒的灌浆速率都呈现先升后降的趋势。强势粒粒重与平均灌浆速率和总灌浆时间呈正相关,而弱势粒粒重与最大灌浆速率持续时间和各阶段灌浆持续时间呈正相关。

杂交水稻两优培九强、弱势粒结实生理研究

杂交水稻两优培九抽穗当天 ,强势粒 (上部一次枝梗籽粒 )中总RNA、mRNA含量都高于弱势粒 (下部二次枝梗籽粒 )。抽穗后第 5天 ,强势粒中总RNA含量仍然高于弱势粒 ,mRNA含量两者差异不大。开花当天 (强势粒抽穗当天 ,弱势粒抽穗后第 7天 )和开花后第 5天 (强势粒抽穗后第 5天 ,弱势粒抽穗后第 12天 ) ,强势粒中总RNA、mRNA含量和单粒含量都高于弱势粒。可见强势粒比弱势粒库活性高。不论是强势粒还是弱势粒 ,从抽穗、开花到开花后第 5天 ,其总RNA、mRNA单粒含量都有显著的增加。弱势粒比强势粒胚胎发育进程较晚 ,最终胚乳细胞数也较少 ,然而细胞体积较大 ,细胞间隙也较大 ,籽粒灌浆的物理障碍较大。下部二次枝梗维管束与上部一次枝梗维管束相比导管面积和韧皮部面积较小 ,导管、筛管和伴胞分化不够 ,单个导管、筛管和伴胞面积较小 ,物质运输不畅 ,这是强、弱势粒结实率和充实度差异的原因。

内源IAA对杂交稻强、弱势粒灌浆增重的影响

以超级杂交稻协优 930 8和杂交稻协优 9312、 优 16 2及其相应恢复系为材料 ,对灌浆初期籽粒中内源 IAA、糖分的变化 ,以及 IAA抑制剂对 IAA以及 3 H-标记葡萄糖吸收分配和籽粒灌浆的影响进行了研究。结果表明在籽粒灌浆初期强势粒的 IAA含量以及增重的速度始终高于弱势粒。在开花受精 7d以前 ,强势粒中果糖、葡萄糖及蔗糖的含量高于弱势粒 ,之后相反。强、弱势粒间存在的这种灌浆势差异 ,杂交组合大于其相应的恢复系。IAA合成及运输抑制剂明显降低 3 H-葡萄糖在籽粒中的分配。外源 IAA对幼穗的处理 ,缩小了强、弱势粒间结实率的差异 ,使整穗的结实率也有所提高。

花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒蛋白质表达的影响

【目的】进一步揭示干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆影响的机制。【方法】两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038(粳稻)种植于土培池,自抽穗至成熟设置常规灌溉(conventional irrigation,CI)、轻干-湿交替灌溉(alternate wetting and moderate drying irrigation,WMD)和重干-湿交替灌溉(alternate wetting and severe drying irrigation,WSD)3种土壤水分处理,运用双向电泳技术测定水稻强、弱势粒蛋白质表达量。【结果】与CI相比,WMD和WSD对强势粒的灌浆速率和粒重无显著影响;WMD显著增加了弱势粒的灌浆速率和粒重,WSD则显著降低了弱势粒的灌浆速率和粒重。WMD和WSD对强势粒蛋白质表达无显著影响,但WMD上调了弱势粒中丙酮酸磷酸双激酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、5-甲基四氢叶酸-同型高半胱氨酸甲基转移酶、S-腺苷甲硫氨酸合酶、乙二醛酶I和锰超氧化物歧化酶等蛋白质的表达,WSD则下调了弱势粒中上述蛋白质的表达。WSD还上调了抑制信号传导和能量代谢等有关蛋白的表达。两品种结果趋势一致。【结论】说明在WMD或WSD条件下,弱势粒中多种与灌浆相关蛋白质表达的差异是其灌浆速率和粒重增加或降低的重要原因。

非对称性增温对冬小麦强势粒和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响

以扬麦11为材料,采用全生育期田间开放式增温系统进行增温处理,研究了不同增温处理对小麦强和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响差异。结果表明,冬小麦强势粒中蔗糖合酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和淀粉分支酶(SBE)的活性较弱势粒高,而且三者白天的活性均比夜间高。不增温条件下,整个灌浆期强势粒中SS、AGPase和SBE的活性平均分别比弱势粒高72.9%、111.4%和7.8%。全天、白天和夜间增温条件下,强势粒SS白天的活性比常温对照的高8.4%～31.2%,夜间的活性比对照高11.1%～20.3%;弱势粒SS白天的活性比对照高9.7%～20.3%,夜间的活性比对照高6.1%～32.0%。弱势粒中AGPase活性在不同增温处理下也显著提高,其白天的活性比对照高54.2%～124.4%,夜间的活性比对照高20.7%～99.3%。增温对SBE活性的影响较小,强势粒和弱势粒在增温条件下其白天的活性均比对照高3.9%～12.1%,夜间的活性均比对照高1.0%～7.6%。相关分析表明,AGPase和SBE的活性与千粒重之间存在极显著正相关,增温条件下AGPase和SBE的活性显著提高,尤其是弱势粒中AGPase和SBE活性的显著提高是千粒重提高的一个重要原因。

超级稻花后强、弱势粒灌浆相关蛋白质表达的差异

为进一步揭示水稻强、弱势粒灌浆差异的机制,以2个超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和淮稻9号(粳稻)为材料,通过双向电泳观察花后强、弱势粒灌浆相关蛋白质表达的差异并对差异蛋白进行质谱分析。结果表明,弱势粒花后3～15d的灌浆速率和最终粒重均显著小于强势粒。花后3d、8d和15d弱势粒中蛋白质表达的点少于强势粒,花后25d则弱势粒多于强势粒。花后强、弱势粒间差异蛋白质表达量在2倍以上的点有类似变化趋势。选择有显著差异的27个蛋白点进行质谱分析,其中14个点的功能得到鉴定。这些蛋白质分别参与籽粒的淀粉合成、蛋白合成、光合作用、能量代谢、环境适应以及细胞信号转导等。说明强、弱势粒间多种灌浆相关蛋白质表达的差异是其灌浆和粒重差异的重要原因。

玉米弱势粒库活性与籽粒内源激素及多胺含量的关系

玉米籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子,明确弱势粒中内源激素及多胺水平对其库活性的调控机制,对探索密植条件下玉米弱势粒调控途径具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉Ic P、完全授粉CP),比较分析了成功发育弱势粒(Ic P处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的内源激素及多胺水平差异及其与库活性的关系。结果表明,品种和年度对籽粒库活性、内源激素和多胺水平整体无显著影响。Ic P处理下弱势粒的可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达13.5%和21.8%。在玉米籽粒形成期,弱势粒中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)含量在两种控制授粉处理间无显著差异。弱势粒中多胺含量表现为Ic P处理显著高于CP处理,而乙烯释放速率则恰恰相反。弱势粒中SAI活性与多胺含量显著正相关,而与乙烯释放速率显著负相关,且多胺含量与乙烯释放速率显著负相关。可见,在玉米籽粒形成期,其弱势粒中Z+ZR、IAA、GA3和ABA与其库活性即SAI活性无关;弱势粒库活性主要受多胺和乙烯含量影响,多胺促进SAI活性而乙烯则抑制其活性,二者的平衡关系决定了弱势粒成功发育与否;多胺和乙烯平衡关系受同化物质供应水平的调控。

结实期低土水势对水稻强弱势粒灌浆特性及主要米质性状的影响

以扬稻6号和武育粳3号为供试材料,研究了结实期-40kPa低土壤水势对水稻强、弱势粒灌浆特征和主要米质性状的影响,并分析了强弱势粒灌浆特征与稻米垩白之间的关系。结果表明:结实期低土水势对强弱势粒米质主要性状、米粉RVA谱、籽粒灌浆特征和物质的积累有着显著的影响,而且强弱势粒间存在明显的差异。低土水势下,强势粒的起始灌浆势R0增加,而弱势粒R0减小;强弱势粒达到最大灌浆速率的时间Tmax提前,活跃生长期缩短。水分胁迫下弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量明显偏高,而淀粉积累明显缓慢。这表明低土水势下强势粒灌浆过快,弱势粒又易丧失对灌浆基质的转化能力,这种籽粒灌浆进程的异常和灌浆物质的分配变化,易形成垩白。低土水势下,强弱势粒米粒的整精米率降低,粗蛋白含量显著增加,米粉的RVA谱特征值发生明显的变化,米饭的食味变差,导致米质变劣。

基于控制授粉技术的玉米弱势粒发育与库特征的关系

明确弱势粒败育和灌浆受限与其库容量或库活性关系,对于探讨弱势粒调控途径、实现密植群体产量挖潜具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料,在控制授粉条件下(不完全授粉IcP、完全授粉CP),比较成功发育弱势粒(IcP处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的库容量和库活性及籽粒灌浆参数的差异。结果表明,不同控制授粉处理下,玉米弱势粒胚乳细胞增殖过程和最大胚乳细胞数无显著差异;IcP处理弱势粒可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理,平均差异和最大差异分别达12.6%和21.8%,且实测百粒重、籽粒终极生长量、最大灌浆速率和平均灌浆速率皆表现为IcP处理高于CP处理。可见,玉米果穗顶部弱势粒败育或灌浆停滞不受其库容量的限制,籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子。