黄腐酸钾提高水稻秧苗耐盐性的作用途径分析

【目的】盐胁迫是限制水稻等作物产量品质形成的重要环境因子之一,研发能提高水稻耐盐性风险栽培技术有助于保障我国粮食安全。【方法】以日本晴为材料,于水稻秧苗期进行盐胁迫处理,外源喷施适合浓度的黄腐酸钾(Potassium fulvic acid,PFA),并取样测定干物质量、光合作用、碳水化合物含量、能量物质、钠钾离子浓度及抗氧酶活性等生理指标。【结果】常规种植条件下,黄腐酸钾对水稻秧苗生长发育影响较小,其株高和干物质量与清水(H_(2)O)处理之间的差异未达显著水平,但盐胁迫处理后黄腐酸钾明显提高了水稻秧苗的干物质量和株高。盐胁迫下,黄腐酸钾显著增强水稻秧苗叶片POD和APX活性,降低其相对电导率、过氧化氢及丙二醛含量;另外,黄腐酸钾处理能减轻盐胁迫对叶绿素含量、实际光量子效率、相对电子传递速率和净光合速率的抑制。黄腐酸钾对碳水化合物含量的影响较小,但能减轻盐胁迫对能量代谢的抑制,表现为盐胁迫后水稻叶片非结构性碳水化合物处理间的差异不明显,但黄腐酸钾处理的叶片ATP含量、能荷值以及ATPase活性均显著高于清水处理。相应地,盐胁迫下黄腐酸钾处理的水稻秧苗叶片、茎及根的钠离子浓度显著下降,钾离子浓度则显著上升。【结论】黄腐酸钾可一定程度上提高水稻叶片光合作用,促进ATP的产生及利用,增强抗氧化能力,维持较高的钾离子浓度以及较低的活性氧、钠离子浓度,进而减轻盐胁迫对水稻秧苗的伤害。研究结果可为水稻秧苗耐盐性栽培技术及化学调控物质的研发提供技术及理论支撑。

高温下不同施肥量对水稻产量品质形成的影响及其与能量代谢的关系分析

【目的】近年来极端高温天气频发,严重抑制水稻产量品质形成,优化植株营养状态,改善能量代谢可减缓高温热害,但高温下不同施肥量对籽粒能量代谢的影响及其与产量、品质及耐热性形成的影响仍未见报道,其作用机制的阐明可为水稻耐热性抗风险栽培技术研发提供重要理论依据。【方法】以浙江省推广大面积较大的单季杂交籼稻品种中浙优8号为材料,采用人工气候室盆栽的试验方法开展研究。设置不施肥(0-NPK)、1/2肥料(1/2-NPK)和正常施肥(1-NPK)三个肥料用量处理,开花当天移至人工气候室高温处理15d(高温处理设置昼/夜分别为36/28℃,常温对照设置昼/夜分别为28/25℃)。【结果】无论常温或高温下,在供试肥料水平下随着施肥量增加,中浙优8号产量、结实率及千粒重均呈逐渐增加的趋势;高温下,结实率、千粒重的下降幅度随施肥量增加而下降。然而,整精米率随施肥量增加而下降,垩白度则呈增加的趋势。高温处理后籽粒可溶性糖、MDA、H_(2)O_(2)、腺苷三磷酸酶(ATPase)及PARP[poly(ADP-ribose)polymerase]含量高于常温对照处理,淀粉、非结构性碳水化合物、抗氧化酶活性及ATP含量则低于常温对照。无论常温或高温下非结构性碳水化合物、抗氧化酶活性、ATP及ATPase均随着施肥量的增加而提高,而MDA、H_(2)O_(2)及PARP含量则呈下降趋势。常温下,能量感受器基因SnRK1A及SnRK1B相对表达量随施肥量增加而下降,而TOR则呈增长趋势。与常温对照相比,高温处理后SnRK1A上调表达,而TOR相对表达量随施肥量增加而上调。【结论】增施肥料能有效缓解花期高温对水稻结实率及千粒重的影响,但外观品质与加工品质存在变劣的趋势。常温下,增施肥料品质变劣可能与籽粒灌浆速率加快有关,而高温导致品质下降主要在于能量不足,难以满足产量及品质形成的需求。

水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究

水稻颖花原基分化期高温可抑制颖花分化,导致每穗粒数下降,最终会影响水稻产量的形成。以杂交稻甬优12为材料,探讨高温下不同浓度水杨酸（salicylic acid,SA）对水稻颖花分化的影响,并揭示其作用机制。研究表明,常温下适量SA促进水稻颖花分化,但高浓度SA严重降低每穗粒数。然而高温下,10~50000μmol/L SA处理每穗粒数均高于对照。无论常温或高温,100μmol/L水杨酸处理效果最好,其每穗粒数及产量均显著高于对照。SA增强水稻耐热性表现在三个方面：1）高温下SA处理的叶片实际荧光量子效率及净光合速率均高于对照;2）高温下SA处理的颖花SOD、POD及CAT活性显著高于对照,而MDA含量则显著低于对照;3）无论高温或常温,SA处理的颖花ZR及IAA含量均高于对照,尤其在高温下,差异达显著水平。

彩色稻叶片光合特征及其与抗氧化酶活性、花青素含量的关系

【目的】近年来,彩色稻因其独特的外观和特殊的营养价值在观光农业和专用营养大米产业中快速发展。本研究旨在阐明彩色稻叶片光合作用对光的响应机理。【方法】以4个叶色不同的水稻品种,包括深紫叶(deep purple,DP),淡绿叶(pale green,PG),深绿叶/常规叶色(dark green,DG)及淡紫叶(pale purple,PP)为材料,研究不同叶色叶片光合作用的变化特征,并揭示其作用机制。【结果】深紫叶水稻叶片叶绿素、类胡萝卜素含量最高,其次分别是深绿叶及淡紫叶水稻品种,而淡绿叶水稻叶片叶绿素、类胡萝卜素含量最低。淡绿叶水稻叶片实际光量子效率(PSⅡ)、净光合速率、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活性和干物质积累量最高,显著高于其他品种,但其过氧化氢和丙二醛含量显著低于其他叶色水稻品种。深紫叶与深绿叶水稻叶片叶绿素、类胡萝卜素含量没有显著性差异,但深紫叶水稻叶片PSⅠ和PSⅡ实际荧光量子效率、净光合速率、Rubisco活性均显著高于深绿叶水稻。相应地,深紫叶水稻叶片抗氧化酶活性显著高于深绿叶水稻,但其过氧化氢和丙二醛含量显著低于深绿叶水稻,推测与深紫叶水稻叶片花青素含量显著高于深绿叶水稻有关。外源喷施花青素试验进一步证实了这个假设,即外源花青素可一定程度上降低过氧化氢含量,提高叶片光合速率。【结论】花青素可减轻自然条件下光量子过剩对水稻叶片光合作用的抑制,研究结果可为水稻高光效育种及彩色稻产量、品质协同提高栽培技术研发提供理论基础。

蔗糖减缓水稻灌浆期高温对同化物转运抑制作用的原因分析

以早籼稻浙辐802及其近等基因系fgl为材料,采用盆栽试验,于籽粒灌浆期在人工气候箱进行高温处理10 d(40℃/30℃,昼夜),研究高温下喷施蔗糖溶液对水稻结实率、千粒重和干物质积累及分配的影响。结果表明,籽粒灌浆期高温胁迫对结实率的影响较小,但千粒重显著下降,其中,浙辐802下降的幅度显著高于fgl。蔗糖在一定程度上可减轻高温胁迫对水稻粒重及同化物转运的抑制作用。高温下,蔗糖处理的千粒重显著高于对照,籽粒面积、周长及长度均高于对照。高温下,蔗糖对水稻植株同化物积累影响不大,但显著提高同化物在穗部的比例,即高温下蔗糖处理穗部干物质积累比例显著高于对照。鉴于此,笔者认为,蔗糖减轻籽粒灌浆期高温胁迫抑制的作用,主要在于影响同化物转运而不在于干物质积累。

水杨酸与烯唑醇复配对水稻秧苗耐冷性的影响

以早籼稻品种中嘉早17为试验材料,在水稻秧苗期分别于人工气候箱及大田进行低温处理,并喷施一定浓度的水杨酸(SA)和烯唑醇(S08)复配液,研究复配液对秧苗耐冷性的影响。结果表明,低温胁迫显著抑制秧苗生长,喷施适量的SA、S08复配液可有效缓解低温伤害。低温胁迫下,SA+S08处理的水稻叶片最大荧光量子效率(Fv/Fm)及实际荧光量子效率(Y(II))与常温下相比降幅较小,而喷施清水的处理降幅明显较大;低温胁迫下,秧苗叶片丙二醛(MDA)含量和过氧化氢(H2O2)含量均较常温下显著提高,但喷清水的处理提高的幅度显著高于SA+S08处理;低温胁迫下,秧苗叶片的可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及过氧化氢酶(CAT)活性较常温下均提高,喷清水的处理SOD活性较常温下提高不显著,而可溶性糖含量和CAT活性提高显著,而SA+S08处理这三者均显著提高,且显著高于喷清水处理。大田条件下,SA+S08处理的秧苗株高较喷清水处理有所下降,但差异不显著,而干物质量显著高于喷清水处理。鉴于此,笔者认为,水稻喷施SA、S08是通过提高叶片抗氧化能力,减轻低温下细胞膜过氧化伤害,提高叶片光合能力,促进有机物的合成,从而增强秧苗的耐冷性。