稻田配施氮肥增效剂的应用研究进展

综述了氮肥增效剂的种类、作用机制及对水稻生长、产量以及氮肥利用率的影响。稻田配施硝化抑制剂对土壤氨氧化古菌和细菌有显著的抑制作用,添加脲酶抑制剂显著抑制了土壤脲酶活性,两种抑制剂(即氮肥增效剂)配施均能减缓氮肥分解速度,从而提高水稻对氮素的吸收利用,促进水稻生长,提高水稻产量及氮肥利用率;此外还能减少氮相关的温室气体排放。最后展望了氮肥增效剂未来的发展方向。

根际饱和溶解氧对水稻分蘖期光合及生长特性的影响

【目的】研究分蘖期根际饱和溶解氧对水稻光合及叶绿素荧光参数的调节作用,对提高水稻光能利用效率和优化水稻氧营养栽培理论具有重要意义。【方法】通过水培试验,以水稻、深水稻和旱稻3种生态类型水稻品种为试验材料,设置根际饱和溶解氧(RSDO)和自然生长(CK)2种处理,分别测定水稻分蘖期叶绿素荧光参数、光合特性和干物质积累量等指标。【结果】根际饱和溶解氧条件下,水稻和深水稻叶片光响应曲线下降,且在光强高于500μmol/(m^(2)·s)时,与对照的光响应曲线差距变大。光响应曲线拟合结果表明,根际饱和溶解氧会降低水稻叶片最大净光合速率、表观量子效率(Q)、暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP)。3个水稻品种在根际饱和溶解氧环境中光下最大光化学效率(F_(v)'/F_(m)')、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)均低于对照,非光化学猝灭(NPQ)和1-qP高于对照。根际饱和溶解氧能提高水稻夜间呼吸速率(R_(n))和胞间CO_(2)浓度(C_(i))。3个水稻品种叶片叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量均表现为RSDO<CK,类胡萝卜素和相对电导率表现为RSDO>CK。根际饱和溶解氧显著降低水稻和深水稻的地上部干物质量与叶面积指数,分别较对照下降12.6%、9.4%和9.2%、6.6%,旱稻品种处理间无显著差异。【结论】分蘖期根际饱和溶解氧抑制了水稻叶片光合色素合成,降低了叶片PSⅡ性能和光能利用效率,不利于水稻早期生长;相较于水稻和深水稻,旱稻对根际饱和溶解氧有更好的适应性。

稻蛙共作对土壤理化特性和水稻产量的影响

通过大田试验比较了常规种稻(CK)、稻蛙共作低密度养蛙(DWL)和稻蛙共作高密度养蛙(DWH)3种模式对稻田土壤理化特性、养分含量变化动态及水稻产量的影响。结果表明,与CK相比,稻蛙共作提高了土壤pH值、电导率、全磷和速效磷含量,但降低了土壤全氮、碱解氮、速效钾和有机质含量,同一生育时期,DWH处理土壤养分含量高于DWL处理;与CK相比,DWL处理显著降低水稻产量12.0%,DWH处理降低水稻产量3.1%,差异不显著。稻蛙共作导致水稻产量下降的主要原因是显著降低了水稻有效穗数。可见,在稻作系统下养殖适宜数量的黑斑蛙会导致水稻产量小幅下降,但稻谷安全性和黑斑蛙产出提高,不仅有助于增加单位面积稻田的经济效益,而且因为生产过程中不施化肥和农药,减少了对环境的污染,实现较好的生态效益。

减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响

该研究旨在分析减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响。2020年以中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)共3个品种为材料,设常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation,MBWI)2个灌溉模式和常规施氮(195.0 kg/hm^(2))、减施氮肥(157.5 kg/hm^(2))2个氮水平,研究了减施氮肥和增氧灌溉对水稻关键生育时期氮代谢相关酶活性、植株含氮量、氮素积累量以及产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与常规施氮处理相比,减施氮肥降低了氮代谢酶活性,而增氧灌溉有助于提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、谷丙转氨酶活性。增氧灌溉和氮肥一定程度上有助于水稻氮素积累,增氧灌溉下减施氮肥处理比淹水灌溉常规施氮量的当季氮肥利用率分别提高15.6%、36.2%、21.5%(P<0.05)。增氧灌溉和增施氮肥显著增加水稻产量,中旱221增氧灌溉下减施氮肥比淹水灌溉常规施氮量处理增产3.5%(P<0.05),而中浙优8号和IR45765-3B增氧灌溉下减施氮肥与淹水灌溉常规施氮量差异不显著(P>0.05)。相关分析表明,氮代谢酶活性与同时期叶片含氮量及氮素积累量大多呈显著或极显著的正相关。可见,增氧灌溉可以显著提高水稻氮素代谢相关酶活性,从而显著提高水稻氮素积累量、产量和当季氮肥利用效率,水稻氮肥减施条件下采用增氧灌溉有助于水稻维持较高氮肥吸收和利用效率,而谷氨酰胺合成酶活性可以用于预测水稻各时期氮素积累量。研究结果可为水稻氮肥减施和提高水稻氮肥利用效率提供理论和技术支持。

硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制

【目的】低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生,然而,H2S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。【方法】在正常磷和低磷条件下测定水稻H2S含量,揭示H2S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2μmol/L H2S前体物质NaHS预处理水稻1 d,然后在加磷和低磷条件下培养6 d,测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化,从而探究H2S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。【结论】低磷胁迫下,水稻根系和地上部H2S含量显著增加。Na HS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量,提高根系酸性磷酸酶活性,提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平,同时还改变水稻根系构型,增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数,从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运,最终缓解缺磷胁迫。

减氮和增氧灌溉对水稻产量和氮素利用的影响

【目的】明确减氮和增氧灌溉对水稻生长、产量和氮肥利用的影响。【方法】以3个品种水稻中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)为材料,并设常规施氮量(195.0 kg/hm^(2))、减施氮量(157.5 kg/hm^(2))2种氮水平和常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation,MBWI)2个灌溉模式,对比分析了3个品种水稻的茎蘖动态、叶片叶绿素含量、叶面积、干物质量、产量和水稻的氮素吸收利用特征。【结果】研究结果表明,MBWI处理显著增加了水稻产量,中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的2年平均产量MBWI处理分别比WL处理增加12.4%、7.5%和6.7%,这可能与水稻有效穗数、每穗粒数密切相关。微纳米气泡水增氧灌溉和增施氮肥用量显著增加水稻叶片叶绿素含量和叶面积,并增加水稻干物质积累量。氮肥和增氧灌溉均影响水稻各氮素利用率指标,与淹水灌溉相比,微纳米气泡水增氧灌溉均可以显著增加3个品种水稻的氮收获指数、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率,降低了水稻了氮转运效率和氮转运贡献率。减氮处理可以显著增加氮转运效率、氮转运贡献率、氮素籽粒生产效率和氮肥偏生产力,降低了氮收获指数。【结论】增氧灌溉有助于提高水稻叶片叶绿素含量和叶面积,增加水稻分蘖数和干物质积累量,进而显著提高水稻产量,影响氮素利用特征,并且在稻田氮素减施的条件下采用增氧灌溉能有助于构建高产群体,维持较高的产量。

增氧处理对稻田土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响

【目的】探讨增氧方式对稻田土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性的影响。【方法】以中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)为材料,研究微纳米气泡水增氧灌溉、干湿交替灌溉、淹水灌溉对稻田土壤微生物量碳、氮,土壤氮代谢作用强度和土壤氮素转化相关酶活性的影响。【结果】微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉可以显著提高稻田土壤微生物生物量碳、氮,中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的增氧处理较淹水灌溉处理微生物生物量碳、氮分别增加了30.0%~46.1%和7.1%~92.1%,并且增氧处理降低了3个水稻品种的微生物量碳氮比;与淹水灌溉相比,微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉有助于提高稻田土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、蛋白酶、羟胺还原酶活性,降低硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性。【结论】微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉改善稻田土壤的氧化特性,提高土壤酶活性、微生物量碳、氮和硝化强度,有助于改善土壤环境和肥力状况,协调了C、N代谢的平衡。

溶解氧浓度对水稻分蘖期根系生长及氮素利用特性的影响

[目的]探究特定溶解氧浓度对水稻分蘖期根系生长及全生育期氮素吸收利用的影响,以期为水稻氧营养研究及高产栽培提供理论依据。[方法]试验于2016年在中国水稻研究所网室进行。供试水稻品种为中浙优1号(水稻)、IR45765-3B(深水稻)和中旱221(旱稻),用国际水稻所营养液配方进行培养。试验设置5个溶解氧浓度处理,分别为全生育期溶解氧浓度1 mg·L^(-1)(T1)、3 mg·L^(-1)(T2)、5.5 mg·L^(-1)(T3)和7.5 mg·L^(-1)(T4),以自然生长处理作对照(CK),溶解氧浓度由在线测试控制系统自动控制(昆腾Q45D,美国),并实时用便携式溶氧仪进行校对(YSI 550A,美国)。[结果](1)水稻分蘖期,随溶解氧浓度上升,全浓度营养液中总氮含量下降速率减小,铵盐含量下降速率增加;硝酸盐含量在T1处理下最低,T4处理下最高;亚硝酸盐在全浓度营养液中含量极低且不稳定。(2)与CK相比,3个水稻品种在T2处理下根系活力均有所提高,T4处理根系活力显著低于CK。最大根长随溶解氧浓度上升而提高,T1和T4处理降低水稻根系总根长、总表面积、根体积和根干重;T2处理下,中浙优1号和IR45765-3B的根系形态指标和干重均高于CK。(3)3个水稻品种拔节期植株含氮率随溶解氧浓度提高逐渐下降,齐穗期和完熟期随溶解氧浓度提高逐渐上升。相较于CK,T2处理提高了3个水稻品种全生育期氮素积累量;T3和T4处理降低了水稻氮素吸收,但提高了齐穗期至完熟期生长阶段的氮积累量吸收比例。在完熟期,3个水稻品种氮素积累量,T2处理较CK增加2.3%-7.3%,T1、T3和T4处理较CK分别下降0.7%—3.6%、3.6%—8.5%和15.0%—27.1%。(4)3个水稻品种不同处理间干物质量和产量表现一致,均为T2>CK>T1>T3>T4。3个水稻品种氮素干物质生产效率均以T1处理表现最高;与CK相比,T2处理提高了3个水稻品种的收获指数和氮收获指数,T1、T3和T4均低于CK;T1处理下,中浙优1号和IR45765-3B氮素籽粒生产效率均显著低于CK,中旱221无显著差异。[结论]适度增氧可促进水稻根系形态建成,增加植株干物质量和氮素积累,提高水稻氮素利用效率和籽粒产量;低氧和高氧胁迫均会抑制不同生态型水稻品种根系活性,降低水稻植株氮素吸收,且旱稻对氧胁迫的耐逆性强于水稻和深水稻。

盐胁迫下外源功能微生物调控水稻生长特征研究

以高产水稻品种中浙优1号为材料,设置2个盐胁迫处理(S0,正常生长条件;S1,盐逆境,3g NaCl/kg干土)和2个微生物处理(M0,对照;MM,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌共同接种水稻根际环境),研究了盐胁迫下外源功能微生物对水稻生长特征的影响。结果表明,与S0处理相比,S1处理下水稻植株生育期严重滞后,干物质积累量以及产量构成因子显著降低;与S1M0处理相比,S1MM处理可显著提高水稻剑叶光合速率、地上部干物质量以及产量构成因子。可见,荧光假单胞菌与巴西固氮螺菌进入稻田土壤可缓解盐逆境对水稻生长的抑制作用,提升水稻叶片光合能力、耐盐性能,并显著提高水稻分蘖能力和结实率,增加千粒重,进而增加水稻产量。

氮肥减量配施硅肥对水稻产量及病虫害防控的影响

为探究减氮条件下配施硅肥对水稻产量及病虫害的影响,本研究比较了氮肥常规用量和氮肥用量减少20%~40%条件下,配施一定量的硅肥对水稻产量及病虫害发生的影响。结果表明,与常规用量施氮(300 kg/hm^2)相比,氮肥减少20%~40%条件下,配施硅肥提高了水稻的产量及经济效益,显著降低了卷叶螟的数量且提升了害虫天敌数量,并显著降低稻曲病发生率和病情指数,最终减轻水稻病虫害。

水稻根际土壤解磷细菌筛选及其解磷机制研究

解磷细菌通过提高植物根际有效磷的含量提高植物对磷的吸收利用,是重要的农业微生物资源。本文通过筛选和鉴定得到甲壳虫WSH-0021细菌(Bacillus megaterium WSH-0021)和阿氏芽孢杆菌(Priestia aryabhattai)2个菌株。甲壳虫WSH-0021细菌和阿氏芽孢杆菌分别在培养12 h和8 h进入对数生长期,并且2种细菌进入对数生长期后均显著降低培养液的pH值。用无机和有机磷细菌解磷能力鉴定液体培养基分别培养甲壳虫WSH-0021细菌和阿氏芽孢杆菌,培养基中有效磷含量分别较对照提升了392.78%和1799.02%。将2种细菌分别接种至土样1(低磷土壤)和土样2(高磷土壤)后培养30 d,以单纯添加细菌培养基的土样作为对照,结果显示,土样1和土样2中的细菌丰度和微生物量磷含量均显著增加,说明细菌在土壤中存活并发挥作用。接种甲壳虫WSH-0021细菌后,土样1和土样2中的有效磷含量分别增加了21.15%和11.66%;接种阿氏芽孢杆菌后,土样1和土样2中的有效磷含量分别增加了13.68%和12.07%。进一步研究发现,接种解磷细菌后2个土样的pH值均显著降低,而土壤酸性磷酸酶活性提高,说明解磷细菌通过调控土壤pH值和酸性磷酸酶活性释放土壤中的固定态磷。本实验筛选的2种细菌均具有较好的解磷能力,在农业生产中有较强的应用潜力与价值。

水杨酸通过一氧化氮途径调控水稻缓解低磷胁迫

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和一氧化氮含量等指标解析水杨酸缓解水稻缺磷胁迫的生理和分子机制。【结果】1)水杨酸对水稻磷吸收的调控存在剂量效应,1μmol/L水杨酸显著提高低磷条件下水稻体内总磷含量,5μmol/L水杨酸则降低水稻体内总磷含量。2)低磷条件下,1μmol/L水杨酸使酸性磷酸酶活性提高了11.35%,根系总长增加了20.90%,根系表面积增加11.86%,根系体积增加了15.38%,总根数增加了23.55%,木质部汁液中的磷含量提高了22.67%。同时,1μmol/L水杨酸提高了水稻根系磷转运子基因的表达,从而提高水稻对外界磷的吸收和体内磷的转运。3)水杨酸通过提高硝酸还原酶的活性增加水稻根系的一氧化氮含量,从而通过调控磷转运子基因的表达提高低磷条件下水稻对外界磷的吸收。【结论】水杨酸与信号分子一氧化氮互作缓解低磷胁迫。

氮肥运筹对不同类型水稻产量和氮素吸收的影响

根据水稻的生育特性及氮素需求规律进行氮肥运筹,对于降低水稻氮肥用量、减少稻田氮素损失、提高种稻经济效益以及保护环境都具有重要意义。本文选择杂交稻中浙优1号、常规稻南粳5055为试验材料,采用田间试验方法,就不同氮肥用量及施氮比例对水稻产量及氮素吸收的影响进行了研究。结果表明,不同类型水稻对氮肥的需求存在明显差异,南粳5055施氮量为225 kg/hm2的处理产量明显高于施氮量180 kg/hm2的处理,而中浙优1号相反。不同施氮比例对水稻产量也有明显影响,增加穗肥施用比例对2种水稻的地上部生长量、氮素吸收量及产量均表现出促进作用。上述结果说明,水稻适宜施氮量的确定要根据品种的不同进行调整;氮肥后移有利于水稻产量的提高。

钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料,选取0μmol/L和30μmol/L AlCl_(3),0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl_(2),0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度,将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系,通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量,探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下,相较于0.1 mmol/L CaCl_(2)处理,0.5 mmol/L CaCl_(2)处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量,显著降低了水稻根系的总铝含量,细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下,硫氢化钠预处理后,水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加,水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低,OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高,Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下,添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下,钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成,降低水稻根系对铝的吸收和积累,最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。

外加碳源和氮源对酸化水稻土温室气体释放的影响

通过室内恒温培养试验,对酸化水稻土单独添加硫酸铵以及同时添加硫酸铵和葡萄糖后发现,添加硫酸铵后短时间内(2 d)就引起pH值下降和铵态氮转化为硝态氮,外源添加葡萄糖后进一步引起pH值下降和促进铵态氮向硝态氮转化,这种差异在长期(120 d)培养后更加显著。硫酸铵显著引起NO和N2O气体释放,外源添加葡萄糖后进一步促进两种气体的释放。测定土壤微生物丰度发现,两种温室气体的释放与土壤中氨氧化细菌、氨氧化古菌和反硝化细菌存在显著相关性。在短期培养时,氨氧化细菌和反硝化细菌丰度的差异导致了同时添加葡萄糖处理的温室气体释放量高于单纯的添加硫酸铵培养组;在长期培养时,则是氨氧化细菌、氨氧化古菌和反硝化细菌导致了这种差异。

低温影响水稻发育机理及调控途径研究进展

早稻育秧期间低温频发,严重影响水稻秧苗质量,抑制水稻在大田期间的生长发育,导致水稻减产。深入研究低温对水稻生长发育的影响及适宜的外源调控途径对保障我国早稻生产具有重要意义。本文综述了低温对早稻秧苗期、营养生长期与生殖生长期的影响,概括了水稻响应低温胁迫的生理、生化和分子机制,包括抗氧化系统、低温应答基因表达等。最终提出了运用耐低温水稻品种筛选、外源激素施加和合理施肥等提高水稻耐低温胁迫的措施,并指出未来应加强筛选优良抗寒水稻品种和集成农艺栽培配套技术等措施提高水稻低温耐性和扩大我国早稻面积。

水稻耐盐生理及分子调节机制

土壤钠盐积累导致的土壤盐渍化程度越来越严重,已成为制约水稻产量和品质的重要因素之一。钠离子是引起水稻盐胁迫伤害的主要离子,研究钠离子在水稻植株体内的吸收运输机制,及水稻应对盐胁迫的生理分子调节机制,有助于抗盐品种的选育以及盐碱地的综合治理与利用。本文综述了水稻对盐信号的感应及盐分在水稻体内的吸收转运特征;分析了盐分进入水稻机体后对植株形态及生长发育的影响;探讨了水稻为缓解盐分伤害,诱发的渗透调节、养分、抗氧化系统、激素等生理调节机制,以及通过抗逆蛋白差异性表达和耐盐相关基因应激表达,来控制水稻体内离子平衡,保护膜系统及光合系统的分子调节机制。同时,本文对提高水稻耐盐性提出了外源调控措施,并对该领域的研究进行了展望。

不同属性特征基质对早稻秧苗耐低温的影响

【目的】早稻育秧过程中易遭受低温冷害,引起水稻减产。因此,有必要研究不同类型的基质对早稻秧苗耐低温的影响。【方法】以水稻田自然表层土为对照,采用两种代表性基质(无土基质和发酵基质)培育早稻秧苗,在水稻出芽6 d后进行不同低温处理,3 d后测定水稻的基本理化性质指标和基因表达,明确不同基质对早稻秧苗耐低温胁迫的调节作用。【结果】1)无土基质和发酵基质容重均显著低于对照,电导率、通气孔隙、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量显著高于对照;发酵基质育成的秧苗其根长、百株地上部干质量和百株根部干质量均显著高于对照,无土基质和发酵基质育成的秧苗根系和地上部的氮、磷、钾养分含量显著高于对照。2)随着温度的降低,水稻秧苗的生长和养分吸收均受到抑制。低温对发酵基质上生长的秧苗抑制作用较弱,无土基质次之,对照受抑制较强。3)在低温条件下(白天8℃/晚上4℃),无土基质和发酵基质中育成的秧苗丙二醛含量显著低于对照,说明在寒冷条件下的细胞氧化损伤较少。其中,无土基质和发酵基质育成的秧苗超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性,脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均高于对照,发酵基质育成的秧苗过氧化物酶活性高于对照,无土基质育成的秧苗谷胱甘肽转移酶活性高于对照。同时,无土基质和发酵基质育成的秧苗OsCold1、OsCOIN、OsP5CS和OsSODB四个基因表达水平均显著高于对照,提高了水稻耐低温能力。【结论】以上结果表明,无土基质和发酵基质通过调控水稻秧苗的生理生化反应和相关基因表达,提高秧苗耐低温胁迫能力。

土壤微生物介导植物抗盐性机理的研究进展

土壤盐渍化是农业可持续生产面临的严重威胁之一。利用高效、低成本和适应性强的方法对盐渍区进行修复是一个具有挑战性的目标。土壤微生物在调节植物根际环境、调控生长发育和提高系统生产力等方面具有重要作用。近年来,由微生物驱动的植物胁迫耐受性受到了广泛关注。通过识别和利用能与植物相互作用的土壤微生物来减轻盐胁迫,为盐渍区改良提供了一种新策略,也为与胁迫耐受相关新机制的发现开辟了新途径。了解不同微生物介导的胁迫耐受性的潜在生理机制对有效利用这些微生物促进农业可持续生产至关重要,本文从植物养分吸收、渗透平衡、激素水平、抗氧化功能等方面论述了国内外关于土壤微生物介导植物耐盐性的作用机理,评估了目前关于土壤微生物参与调节植物耐盐性相关研究的有益作用和不足之处,提出了未来研究的发展方向。目前通过提高养分及水分吸收效率维持盐胁迫下植物离子稳态,提高生长素的合成、降低乙烯的释放调控植物激素水平是土壤微生物改良植物耐盐性的目标过程,然而单个外源微生物接种时会与土著微生物组竞争,导致许多微生物菌株不能在土壤或植物根系中定殖或存活,致使微生物在大规模农业生产应用中仅取得了有限的成功。未来微生物介导植物抗盐性的研究应突破单一微生物接种的研究方式,进一步在群落水平上阐明植物-微生物的相互作用介导植物抗盐性的机制,解决农业微生物利用的关键问题。

乙烯通过调控氧化还原水平和耐冷基因表达提高早稻秧苗耐低温胁迫能力

乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫,然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期,外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低温处理,随后测定秧苗理化性质和抗寒基因表达,同时以喷施等量清水作为对照。结果显示:喷施乙烯利后显著提高了低温条件下水稻秧苗的生长,提高了秧苗体内的养分含量和渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量,增强了秧苗体内抗氧化系统酶活性和氧化还原状态(AsA/DHA比率),提高了秧苗体内OsCOIN、TERF2、OsLti6a和OsCDPK7等耐冷基因的表达。以上结果说明,外源喷施乙烯通过调控水稻体内渗透调节物质含量、氧化还原水平和耐冷基因的表达增强水稻秧苗的耐低温胁迫能力。