水稻分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下穗发育和产量形成 的影响

【目的】明确分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下水稻穗发育和产量形成的影响,并探究其生理机理。【方法】以两优培九(热敏感型)和汕优63(耐热型)为材料,在盆栽条件下设置全生育期淹灌和分蘖期干旱锻炼、幼穗分化期适温和高温共四种水分和温度处理组合,研究干旱锻炼对高温胁迫下水稻颖花分化与退化、花粉活力、颖花育性、颖花大小、产量及穗生理特性的影响。【结果】与淹灌相比,在适温下干旱锻炼对两个品种产量无显著影响,但高温下干旱锻炼后两优培九和汕优63的产量分别显著提高了54.0%和20.1%,这主要是因为结实率和千粒重显著提高。与淹灌相比,幼穗分化期高温下,分蘖期干旱锻炼显著增强两优培九颖花过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,降低了丙二醛含量,其花粉活力和颖花育性分别显著提高了26.0%和39.0%。与适温相比,全生育期淹灌下,高温显著降低了两个品种的颖花大小和总颖花分化数。与淹灌相比,分蘖期干旱锻炼显著提高了幼穗分化期高温下两品种穗非结构性碳水化合物含量和颖花细胞分裂素(反式玉米素+反式玉米素核苷)含量,两个品种颖花长、颖花宽和总颖花分化数平均显著增加了3.2%、4.4%和15.0%。【结论】分蘖期干旱锻炼可通过增加抗氧化酶活性、非结构性碳水化合物和细胞分裂素含量来促进颖花发育和提高颖花育性,进而缓解幼穗分化期高温对水稻产量的不利影响,研究结果可为高温热害频发地区的水稻生产实践提供理论指导。

低温对早稻幼穗分化期叶片生理特性的影响及其与产量的关系

为了探讨低温("小满寒")对早稻幼穗分化期水稻叶片生理特性及产量性状的影响,本研究以30℃/25℃为对照,利用人工气候室进行试验,研究低温(22℃/17℃)下水稻叶片的生理生化变化特征,并分析其与产量之间的灰色关联度。结果表明,随低温处理时间的延长,水稻光合色素呈先上升后下降趋势,并在处理后4 d达最大值。水稻光响应曲线的最大光合速率、光饱和点及光能初始利用效率均随着低温胁迫时间的增加逐渐下降,而光补偿点则呈上升趋势。在荧光参数方面,光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ电子传递效率(ETR)及PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)呈先下降后上升的趋势,而非光化学淬灭系数(qN)则随着胁迫时间的延长于处理6 d达最大值。叶片SOD活性、POD活性、MDA含量和可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趋势,而CAT活性随着胁迫时间的延长逐渐下降。另外,水稻产量、穗长、结实率、成穗率及千粒重等均随低温处理时间的延长而减少。通过灰色关联度分析各个性状与产量之间的关联度,依次为每穗实粒>穗长>二次枝梗数>一次枝梗数>千粒重>CAT活性,且其关联度均大于1。CAT活性、光能初始利用效率、光饱和点、ETR、Fv/Fm及叶绿素a/叶绿素b等生理生化指标也与产量关联度较高,可作为低温影响下产量评价与估算的指标。

水稻幼穗分化期的抗旱性研究与综合评价

利用56个不同来源的水稻品系,在温室抗旱筛选平台通过孕穗期干旱胁迫,测定光合作用、蒸腾速率、抗活性氧等8个生理指标,结合隶属函数分析方法对所有材料进行综合抗旱能力评价,并调查了待测品系在干旱处理与对照条件下主要产量相关的农艺性状。干旱处理后的气孔阻抗值和冠层温度显著高于正常处理,表明水稻幼穗分化期干旱胁迫处理主要影响水稻的光合和蒸腾作用。利用主成分分析和隶属函数分析方法对水稻品系抗旱性进行了综合评价,最终筛选出3个幼穗分化期高抗水稻品系。同时,对产量相关农艺性状的分析结果表明,产量性状中的结实率与综合抗旱能力D值显著相关,可作为衡量水稻幼穗分化期抗旱性的产量性状指标。

幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对水稻产量及功能叶性状的影响

2013年在宜良县通过田间试验,研究了水稻幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对云南大面积生产应用的6个粳稻品种产量及产量构成因素、功能叶叶面积及SPAD值的影响。结果表明:幼穗分化至齐穗期水分胁迫后6个品种实际产量比正常灌溉产量下降11.03%,达极显著水平。幼穗分化至齐穗期水分胁迫后有效穗数、总粒数、实粒数分别比正常灌水降低4.58%、7.21%、8.53%,其中对实粒数影响最大,达显著水平。水分胁迫后齐穗期功能叶高效、低效、总叶面积指数比正常灌水分别降低13.60%、10.55%、12.92%,水分胁迫后幼穗分化至齐穗期的倒1叶、倒2叶、倒3叶SPAD值比正常灌水分别降低1.26%、1.32%、2.69%。在幼穗分化至齐穗期水分胁迫条件下,抗旱性强的品种穗总粒数、实粒数、结实率降低的幅度小,抗旱性较弱的品种降低的幅度大;抗旱性强的品种功能叶SPAD受影响越小,且有增加的趋势,而抗旱性较弱的品种呈下降趋势。

分蘖期和幼穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和品质的影响

为了探明"旱涝急转"对水稻稻米品质和产量形成的影响,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)为材料,采用桶栽方式,分别于分蘖期和幼穗分化初期设置"不旱不涝"(CK)、"干旱不涝"(F1,T1)、"不旱淹涝"(F2,T2)及"旱涝急转"(F3,T3)等处理,分析了稻米品质和产量指标。结果表明,分蘖期"旱涝急转"对稻米品质影响总体较小,仅稻米垩白度较CK下降较为明显,其余稻米品质指标与CK间差异不显著;与CK相比,幼穗分化期"旱涝急转"则显著降低整精米率、粒长和胶稠度,降幅分别达20.05%、9.70%、29.35%,各处理间直链淀粉质量分数无显著差异;"旱涝急转"处理垩白粒率和垩白度较CK分别增加5.64%和20.39%,而稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质均不同程度下降;分蘖期和幼穗分化期不同水分胁迫下超级杂交早稻单株产量均不同程度下降,其中分蘖期和幼穗分化期"旱涝急转"处理较CK单株产量分别下降30.27%和43.37%,分蘖期处理主要为每穗总粒数和单株有效穗数下降,幼穗分化期处理主要为每穗总粒数和结实率下降。总体上,幼穗分化期"旱涝急转"较分蘖期"旱涝急转"对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质及产量形成的不利影响更大。

广适性光温敏不育系Y58S幼穗分化期耐冷性表现及生理机制

为了阐明水稻光温敏不育系幼穗分化期耐冷的形态生理机制,以耐冷不育系Y58S和4个生产上常用光温敏不育系为试验材料,研究了低温胁迫(17.5℃,10 d)下结实率、穗部形态、株高、光合特性以及抗氧化物酶系统等的变化。结果表明,低温胁迫下Y58S的幼穗分化期耐冷性在5个不育系中最强,与敏感的C815S和株1S相比,Y58S表现为株高和穗长降低幅度较小,保持较高结实率;光合作用受低温影响不显著,SPAD值、光合速率等光合指标无显著变化;SOD、POD活性降低幅度较小,MDA含量、相对电导率增幅较小。

温光生态因素对不同类型水稻幼穗分化期长短的影响

通过连续三年的水稻分期播种试验,对不同类型品种幼穗分化期的长短与温光生态因素的关系进行了探讨研究。结果表明,不同类型的水稻品种幼穗分化期的长短受日照时数和日均温的影响。与日照时数多少呈正相关,与日均温高低呈负相关。

幼穗分化期低温条件下灌水对早稻温度调节、产量形成及相关生理特性的影响

为探究可减轻水稻幼穗分化期低温胁迫的技术途径及其生理生态机制,本研究以超级杂交早稻品种淦鑫203为试验材料,设置不同灌水方式和水层深度,即日排夜灌,灌溉水深4~5 cm(H1)、日排夜灌,灌溉水深8~10 cm(H2)、深水灌溉,保持水深8~10 cm(H3)3个处理,以稻田湿润处理,水层0~1cm为对照(CK),研究幼穗分化期遭遇低温条件下不同灌水方式和水层深度对双季早稻有关温度、生理特性及产量形成的影响。结果表明,低温期间,不同灌水处理后叶片温度、土层温度和冠层温度较CK均有不同程度地提高,其中H2增温效果最好;低温期间各处理稻株叶片叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、细胞间CO2浓度(Ci)、叶片气孔导度(Gs)均逐渐降低,以H2降低幅度最小;受低温影响,各灌水处理抗性酶活性呈现不同程度的变化,H2处理下超氧化物歧化酶(SOD)活性升高幅度、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性下降幅度均低于其他处理,脯氨酸和丙二醛(MDA)含量上升幅度低于其他处理,可溶性蛋白含量达到最高;各灌水处理均可达到增产效果,其中以H2效果最佳,遭遇低温明显的2014年第一播期和2015年第二播期H2较CK分别增产5.66%和4.80%;产量结构上,各灌水处理较CK在单株有效穗数、穗长、结实率、千粒重上均有一定的改善效果,其中H2效果最好。综上,日排夜灌8~10 cm水深是增强早稻幼穗分化期抵御低温最为有效的农艺措施。本研究结果为制定抵抗水稻幼穗分化期低温的农艺技术提供了理论依据。

水层深度对早稻幼穗分化期遭遇低温过程时叶片生理特性的影响

以早稻品种"陵两优268"为材料,于2014年5月水稻幼穗分化期遭遇低温过程期间(15-19日),在稻田设置3种水层深度即浅水层(CK,水层为0-1cm)、中水层(ZH,水层为3-4cm)及深水层处理(SH,水层为8-10cm)进行对比试验,每2d测定各处理的叶温、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率以及叶片抗氧化系统酶活性,以探究低温期间水层深度的调温效果。结果表明:(1)在幼穗分化期遭遇低温期间,各处理的叶温普遍低于气温,但相对而言,中水层(ZH)和深水层(SH)处理中早稻叶温较CK高,且随着时间延长,高于CK的程度加大。说明一定的水层深度有助于保持叶片温度。(2)低温期间,各处理水稻叶片叶绿素含量均明显降低,但ZH处理叶绿素含量降低程度最小,SH处理降低程度最大。说明ZH处理有利于早稻在低温期间叶片体内叶绿素含量的维持。(3)低温期间,早稻叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和水分利用率WUE均显著降低,但ZH处理能有效缓解净光合速率和蒸腾速率的降低,从而提高早稻在幼穗分化期遭遇低温影响时的水分利用率;低温期间,CK处理叶片的净光合速率和蒸腾速率均较高,而ZH处理叶片的水分利用率最高。SH处理叶片净光合速率低而蒸腾速率高,水分利用率为3个处理中最低。(4)低温期间,各处理早稻叶片体内过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)含量均明显降低,而超氧化物歧化酶(SOD)活性升高缓慢,过氧化物酶(POD)活性则显著升高。其中3个处理中对早稻叶片体内CAT含量和MAD含量下降的抑制作用表现为ZH>CK>SH。ZH处理的叶片体内POD含量变化最小,而SOD含量对温度变化不太敏感,3个处理中SOD含量变化差异不大。3个以水灌溉调温处理均能达到抵抗低温以减缓早稻叶片抗氧化酶活性变化的效果,而ZH处理效果尤为显著。

幼穗分化期氮肥用量降低水稻遮光减产效应研究

【目的】探讨水稻幼穗分化期氮肥用量对遮光导致的水稻减产效应的作用,为水稻遭遇寡照稳产栽培提供理论依据。【方法】以超级稻品种桂农占为试验材料,幼穗分化期氮肥用量0kg/hm^2(N0)、22.5kg/hm^2(N1)、37.5kg/hm^2(N2)和52.5kg/hm^2(N3)为主区,幼穗分化二期至成熟期不遮光(S0)、幼穗分化二期至齐穗期遮光(S1)、齐穗期至成熟期遮光(S2)、幼穗分化二期至成熟期遮光(S3)为副区,进行大田裂区试验,研究幼穗分化期氮肥不同用量与幼穗分化后不同遮光时间对水稻生育进程、茎蘖特征、产量及其构成的影响。【结果】不同氮肥水平下,水稻产量均表现为处理S0>S1>S2>S3。相较于S0,处理S1、S2和S3分别减产32.0%、52.7%、67.8%,且差异显著;增施氮肥降低了遮光导致的减产幅度,在S1、S2、S3处理下,处理N2和N3水稻产量较N1分别提高3.9%和4.3%、4.4%和6.8%、0.9%和3.1%;同时分析发现增施氮肥延长了遮光处理下水稻的籽粒灌浆期,减少了成穗率、有效穗数、实粒数和千粒重的降低幅度。【结论】增施穗肥氮素用量可延长幼穗分化期后遭遇寡照水稻的籽粒灌浆期,降低遮光对水稻产量及构成因素的影响,在一定程度上降低遮光导致的水稻减产效应。其中增施氮肥对S2处理的稳产效果最好,其次为S1。

杂交水稻对幼穗分化期和开花期缺水的反应

陆稻(uplan drice,orpza sativgL.)产量的主要限制因素是缺水。水稻抗旱能力主要决定于其形态特征和生理特性特别是根系特征。初步的研究指出,杂交水稻在根干重,根数,根长,根粗和拔根力(uprooting force)等方面较之亲本有较大的优点。

关于杂稻制种幼穗分化期多效唑施用效果的数学模型研究

试验采用饱和D—最优计划设计，研究了多效唑使用剂量、浓度、时期与产量、包颈率、结实率、花调效果等的关系，分别得出了它们的回归数学模型。研究结果揭示了多效唑是以影响始穗期、包颈率和结实率而最终影响到产量的。综合分析认为，要延迟母本始穗期，减少包颈率、提高结实率，夺取制种高产多效唑施用的最佳剂量为153克．浓度322ppm，时期为幼穗分化第四期。

幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对水稻产量及功能叶性状的影响

2013年在宜良县通过田间试验,研究了水稻幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对云南大面积生产应用的6个粳稻品种产量及产量构成因素、功能叶叶面积及SPAD值的影响。结果表明：幼穗分化至齐穗期水分胁迫后6个品种实际产量比正常灌溉产量下降11.03%,达极显著水平。幼穗分化至齐穗期水分胁迫后有效穗数、总粒数、实粒数分别比正常灌水降低4.58%、7.21%、8.53%,其中对实粒数影响最大,达显著水平。水分胁迫后齐穗期功能叶高效、低效、总叶面积指数比正常灌水分别降低13.60%、10.55%、12.92%,水分胁迫后幼穗分化至齐穗期的倒1叶、倒2叶、倒3叶SPAD值比正常灌水分别降低1.26%、1.32%、2.69%。在幼穗分化至齐穗期水分胁迫条件下,抗旱性强的品种穗总粒数、实粒数、结实率降低的幅度小,抗旱性较弱的品种降低的幅度大;抗旱性强的品种功能叶SPAD受影响越小,且有增加的趋势,而抗旱性较弱的品种呈下降趋势。

华南双季超级稻幼穗第2次枝梗原基分化期生理性状研究

2001年晚季和2002年早季,对华南超级常规稻品种广超3号和胜泰1号、两系法超级杂交稻组合粤杂122等7个材料幼穗第2次枝梗原基分化期的干物质、功能叶叶绿素(a+b)含量、叶面积指数、根系活力和功能叶净光合速率进行了测定,并分析了品种(组合)间差异、生理性状与干物重之间的相互关系和早、晚季不同生态环境对生理性状的影响后,提出了本区超级稻株型育种中幼穗第2次枝梗原基分化期宜掌握的生理指标量值范围为:干物重变幅早季6032～6481kg/hm2,晚季4073～4270kg/hm2;功能叶叶绿素(a+b)含量早季4 4mg/gFW左右,晚季3 0～3 2mg/gFW;根系活力早季150～275μgNA/gFW·h,晚季194～237μgNA/gFW·h;LAI早季8 0～9 0,晚季6 0～6 3;功能叶净光合速率早季25 0μmolCO2/m2·s左右,晚季22 0～24 0μmolCO2/m2·s。

幼穗分化期喷施磷钾肥对早稻抵御低温及产量和生理特性的影响

以超级杂交早稻品种淦鑫203为材料,以叶面喷清水为对照(CK),设置0.1%(P1)、0.3%(P3)和0.5%(P5)3个浓度的磷酸二氢钾以及撒施草木灰(MH)处理,研究了双季早稻幼穗分化期遭遇低温条件下喷施磷钾肥对水稻叶温、产量和生理特性的影响.结果表明:低温期间6:00—18:00所有时间段,喷施磷酸二氢钾和草木灰的稻株叶片温度均高于CK;低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量和净光合速率均逐渐降低,以P3处理降低幅度最小;各处理抗氧化酶活性产生不同程度的变化,P3处理的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性上升幅度均高于其余处理,而过氧化氢酶(CAT)活性降低幅度低于其余处理;低温处理结束后,以CK处理的丙二醛(MDA)含量最高;低温胁迫下喷施磷酸二氢钾和草木灰处理均能不同程度提高植株干物质积累,达到减缓产量降低的效果,其中以P3处理最佳;从产量结构上看,各处理较CK每穗总粒数、结实率、千粒重均有明显改善.叶面喷施0.3%磷酸二氢钾是增强双季超级杂交早稻幼穗分化期低温抵御能力的较为实用的农艺措施.

幼穗分化期喷施表油菜素内酯(epi-BR)对水稻穗部性状的影响

以5个水稻品种为材料,在水稻幼穗分化的苞分化期(T1)、枝梗分化期(T2)、颖花分化期(T3)、花粉母细胞形成及减数分裂期(T4)和花粉充实完成期(T5)分别喷施低浓度(C1:0.005mg/L)、中浓度(C2:0.010mg/L)和高浓度(C3:0.015mg/L)的表油菜素内酯(epi-Brassinosteroid,简写为epi-BR),研究其对水稻穗部性状的影响。结果表明,喷施不同浓度的epi-BR后,穗长和穗粒数均显著高于对照(CK),穗长不同浓度epi-BR处理间差异不显著,穗粒数C2、C3处理间差异显著。施用不同浓度的epi-BR对一次枝梗结实率的影响未达显著水平,但中浓度的epi-BR可显著提高二次枝梗结实率,进而显著提高整穗的结实率。喷施epi-BR可显著降低千粒重(包括一次枝梗和二次枝梗千粒重),且epi-BR浓度越高,降低千粒重的效果越明显。喷施epi-BR可显著降低着粒密度,且低浓度epi-BR和中浓度epi-BR的降低效果比高浓度epi-BR更为明显。在幼穗分化的不同时期喷施epi-BR后对穗长的促进效果T4>T1>T5>T3>T2,对穗粒数的促进效果T1>T3>T2>T4>T5,对结实率的促进效果以T4时期施用最为明显,对枝梗数和千粒重性状的影响不同施用时期间差异不大,施用时期越延后降低着粒密度的效果越明显。epi-BR的施用浓度与施用时期间具有互作效应,本研究针对不同穗部性状的调控效果,确定了效应最大时的施用浓度与施用时期组合。

杂交水稻幼穗分化时期的判断

提出了３种杂交水稻幼穗分化时期判断的新方法。杂交水稻幼穗分化前后出现的双零叶。

冬小麦拔节后幼穗低温敏感期的鉴定

利用移动式人工霜箱,进行了模拟霜冻害的实验,研究分析了冬小麦拔节期幼穗抗霜力随幼穗分化进程的变化。结果发现,随着幼穗分化期的推进,冬小麦幼穗的抗霜力总体呈下降的趋势。从雌雄蕊末期发育进入药隔前期,幼穗的抗霜力骤然下降,在雌雄蕊分化期之前以及药隔期之后,抗霜力的下降趋势较为平缓。表明药隔期之后为冬小麦幼穗分化的低温敏感期。品种抗霜性的鉴定适宜在药隔期开展。该研究结果对于抗霜品种的筛选以及霜冻害的防御工作有一定的参考意义。

水稻同核异质体幼穗分化过程中同工酶的变化分析

[目的]探索水稻幼穗分化过程中同工酶的变化与胞质雄性不育的关系。[方法]以冈型胞质雄性不育系G46A及其保持系G46B为材料,分别取处于第一苞分化期、一次枝梗原基分化期、二次枝梗原基分化期、颖花原基分化期、雌雄蕊分化期、花粉母细胞形成期、减数分裂期、单核期、双核期、三核期的叶片及处于花粉母细胞形成期、减数分裂期、单核期、双核期、三核期的幼穗进行酯酶同工酶(EST)、细胞色素氧化酶同工酶(COD)、过氧化物酶同工酶(POD)电泳分析。[结果]在叶片中,不育系与保持系相比,COD、POD酶谱除在染色深度上存在差异外,在谱带数目及分布未见差异;EST酶带的分布及数目从花粉母细胞形成期开始出现差异,并持续到三核期,且不育系酶带数目及活性要低于保持系。在幼穗中,不育系与保持系相比,EST酶谱带分布在花粉母细胞形成期出现差异,单核期更加明显,COD、POD酶谱带分布、强度、数目差异均从单核期呈现;不育系中3种同工酶带数目均低于保持系,且随着发育时期的深入表现的更明显。这与细胞学观察G46A单核期孢子体败育的结果相吻合。[结论]可以将细胞色素氧化酶同工酶及过氧化物酶同工酶特征酶带的缺失作为胞质雄性不育系败育的生理生化指标。