结实期干湿交替灌溉对籽粒蛋白质含量不同的转基因水稻的生理特性及产量的影响

籽粒蛋白质含量不同的水稻品种产量对水分的响应缺乏研究。以日本晴及以其为亲本获得的两个籽粒蛋白质含量有明显差异的转基因水稻株系为材料,研究了结实期干湿交替灌溉对上述水稻产量和生理特性的影响。结果表明,在结实期相同水分处理条件下,水稻结实率和产量随籽粒蛋白质含量增加而降低。与常规灌溉相比,结实期轻干湿交替灌溉明显提高了水稻结实率和产量。籽粒中Q酶活性、根系氧化力、剑叶膜脂过氧化物酶的活性以及茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)的表观输出量也明显提高。籽粒蛋白质含量高的材料的产量和上述生理指标的提高幅度均高于籽粒蛋白质含量低的水稻材料。结实期重干湿交替灌溉则明显降低了水稻的结实率和产量,籽粒中Q酶活性、根系氧化力、剑叶膜脂过氧化物酶的活性以及茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)的表观输出量也明显降低,且籽粒蛋白质含量高的材料的产量和上述生理指标的降幅均高于籽粒蛋白质含量低的水稻材料。这些生理指标的变化可能是结实期干湿交替灌溉引起籽粒蛋白质含量不同的水稻材料产量产生差异的重要生理原因。

水稻根系分泌物有机酸、多胺与稻米蒸煮品质及蛋白质组分的关系

以粳稻、籼稻、爪哇稻和粳/籼亚种间杂交稻等不同类型水稻为材料,研究结实期水稻根系分泌的有机酸、多胺及其与稻米蒸煮品质、淀粉谱和蛋白质组分之间的关系。结果表明:稻米蒸煮品质、淀粉谱崩解值、消减值和蛋白质组分存在明显的基因型间差异。水稻根系分泌的苹果酸、琥珀酸、精胺浓度、精胺/腐胺浓度比值与稻米淀粉谱的崩解值呈显著或极显著正相关,与淀粉谱的消减值、稻米醇溶蛋白含量呈显著或极显著负相关;根系分泌的酒石酸和柠檬酸浓度与淀粉谱的崩解值呈极显著负相关,与淀粉谱的消减值呈极显著正相关;根系分泌的乳酸浓度与稻米胶稠度、碱化值呈显著负相关,与直链淀粉含量呈显著正相关。通过品种选育或栽培措施调控水稻根系有机酸和多胺分泌水平将有助于调控稻米品质。

籽粒蛋白质含量不同的转基因水稻株系产量形成特点

水稻籽粒蛋白质含量与产量的关系仍不十分清楚。本试验以日本晴和以其为亲本通过转基因方式获得的5个籽粒蛋白质含量有明显差异的水稻株系为材料,在大田栽培条件下研究上述株系产量的形成特点。结果表明,在相同施氮量条件下,蛋白质含量高的水稻株系,其产量水平相对较低,结实率与籽粒蛋白质含量呈显著负相关。随着施氮水平的提高,各株系籽粒蛋白质含量和产量明显增加,产量增加的主要原因是单位面积穗数和每穗粒数的增加。抽穗前积累的干物质少,抽穗后叶片功能期相对较短,光合速率低,灌浆结实期茎秆中的干物质和非结构性碳水化合物向籽粒转运率低,引起结实率下降,是导致籽粒蛋白质含量高的水稻株系产量降低的重要生理原因。

水稻产量对氮肥响应的品种间差异及其与根系形态生理的关系

以籼稻天优华占、两优培九和粳稻陵香优18、宁粳1号为材料,研究了水稻产量对氮肥的响应。结果表明,水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。上述4个水稻品种在获得最高产量（10.1-10.3 t hm^–2）时,天优华占和陵香优18所需施氮量为242.5-255.5 kg hm^–2,明显低于两优培九和宁粳1号的327.3-328.0 kg hm^–2。天优华占和陵香优18的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均明显高于两优培九和宁粳1号,表明天优华占和陵香优18产量对氮肥的反应较两优培九和宁粳1号敏感。在高产（10.5-10.9 t hm^–2）条件下,天优华占和陵香优18主要生育期根系的重量、长度和总吸收表面积低于两优培九和宁粳1 号,而根系活跃吸收表面积及其占总吸收表面积的比例、根系伤流量以及根系活力则显著高于两优培九和宁粳1 号。上述结果表明,通过栽培措施调控或选用根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的水稻品种将更有利于降低水稻施氮量和提高产量及氮肥利用效率。