小麦强、弱势籽粒品质研究进展

小麦籽粒因所处穗位和粒位的不同而存在明显的异步灌浆过程,并分为强、弱势籽粒。源库理论是小麦生长与发育的关键理论基础,且对小麦产量和淀粉品质影响较大。为充分了解小麦强、弱势籽粒的发育机制,本文从发育、生理、遗传和分子生物学角度,归纳了小麦强、弱势籽粒的概念及形成假说,并总结了小麦强、弱势籽粒淀粉生长发育过程中的差异,分析了源库协调对小麦强、弱势籽粒的影响,指出了某些方面(如源库协调性、内源激素变化、营养物质等在强、弱势籽粒中的差异)研究的不足,也为今后更深入地研究小麦强、弱势籽粒中淀粉的合成过程理清思路,为提高小麦产量及品质提供相关知识,同时为作物遗传改良提供参考。

水稻籽粒灌浆过程中蛋白质表达特性及其对氮肥运筹的响应

采用大田栽培的方式,研究了大穗型水稻金辉809籽粒灌浆过程中蛋白质的差异表达变化模式以及同一施氮量下不同的氮肥施用比例(总施氮量225 kg/hm2,基蘖肥:穗粒肥分别为7∶3和6∶4)对强弱势粒灌浆影响的分子机制。获得了水稻不同灌浆时段籽粒总蛋白的表达图谱,共发现32个在灌浆过程中发生显著差异表达的蛋白点,涉及籽粒的淀粉合成,能量代谢,激素信号转导,基因表达调节和抗逆响应等。在此基础上,进一步构建了不同灌浆发育时段水稻强弱势籽粒响应不同氮肥比例调控的蛋白表达图谱,结果发现强势籽粒响应氮肥调控出现差异表达的蛋白点有8个,而弱势籽粒有26个,可见强势籽粒灌浆具有更强的环境稳定性,相对地,弱势籽粒灌浆则易被环境所调节。在总施氮量不变的情况下,适当增加生育后期氮肥的施用量,有利于增强弱势籽粒中信号转导,促进相关基因的表达,提高物质调运与能量代谢速率,增强抗逆性,增强弱势籽粒的代谢水平,延长其灌浆时期,提升弱势籽粒活性和灌浆强度,增加结实率和千粒重,最终实现高产高效。研究结果对于进一步明确氮素调控水稻强弱势粒灌浆的分子生态特性具有重要的理论与实际意义。

水氮限量供给下高产小麦品种籽粒灌浆特性及氮磷钾积累动态

选用华北地区两个主栽小麦品种济麦22和石麦15,在大田条件下,设置2个灌溉水平:春灌一水(W1)和春灌二水(W2);在每个灌溉水平下设置2个施氮处理:192kg/hm2(N1)和270kg/hm2(N2)。研究并探讨了在水氮限量供给下高产高效群体强、弱势粒灌浆特性及其籽粒氮磷钾积累的变化。结果表明,在籽粒灌浆期,两小麦品种强、弱势粒重均呈"S"型的变化趋势,而灌浆速率呈"抛物线"的变化趋势;且强势粒的粒重和灌浆速率显著高于弱势粒。在相同灌溉水平下,N1处理强、弱势粒灌浆持续天数均高于N2处理,而灌浆速率则低于N1处理;在相同施氮水平下,W2处理强、弱势粒灌浆持续天数高于W1处理。在不同水氮模式下,济麦22强、弱势粒重、灌浆速率和灌浆持续天数均高于石麦15。在籽粒灌浆期,两小麦品种籽粒氮磷钾积累量均呈"S"型变化趋势。在相同灌溉水平下,两小麦品种N2处理籽粒氮磷钾素积累量总体高于N1处理。在相同施氮水平下,W2处理籽粒氮磷钾素积累量均高于W1处理。在不同水氮模式下,济麦22籽粒氮磷钾素积累量高于石麦15。综合研究认为,适当水氮投入,提高了两小麦品种灌浆后期强、弱势粒灌浆速率,延长了灌浆持续期,促进了强、弱势粒均衡灌浆和籽粒中营养元素均衡分配,最终实现高产高效,对提高粒重和品质具有重要作用。

灌浆阶段干旱对玉米强、弱势位胚乳干物质积累的影响

为探究灌浆阶段干旱胁迫对玉米果穗不同位势胚乳干物质积累的影响,选用杂交种‘郑单958’为试验材料,基于盆栽试验设置正常浇水(CK)以及灌浆前期(ED、授粉后第16—25天)、中期(MD、授粉后第26—35天)和后期(LD、授粉后第36—45天)干旱胁迫处理,分析果穗中部(强势位)和顶部(弱势位)胚乳干物质积累动态变化。结果表明:3个灌浆阶段干旱处理不同程度地降低了强、弱势位籽粒胚乳的最大灌浆速率,降低幅度为3.83%~16.75%,缩短灌浆持续期1.17%~13.70%,成熟期粒重、胚乳干重及淀粉含量降低幅度由高到低表现为ED>MD>LD,但蛋白质含量均升高,幅度表现为LD>MD>ED。其中,与CK相比,ED和MD处理强势位籽粒胚乳干重分别降低12.8%和8.7%,弱势位籽粒胚乳干重分别降低23.0%和14.8%;LD处理轻微降低胚乳干重,但未达显著水平。此外,ED对胚乳可溶性糖和淀粉含量影响最大,可溶性糖含量在授粉后20 d显著升高,而淀粉含量在收获期显著降低(强、弱势位胚乳分别降低16.1%和19.4%);LD对胚乳蛋白质含量影响最大,强、弱势位籽粒胚乳分别比CK提高14.7%和38.0%。综上,籽粒灌浆阶段干旱发生越早,对胚乳干重及粒重抑制越严重;灌浆后期干旱胁迫可以在维持胚乳重量的同时提升蛋白质含量;干旱对弱势位籽粒胚乳物质积累的影响显著大于强势位。