干旱胁迫下水杨酸对不同耐旱性水稻品种生长和生理特性的影响

全世界约三分之一的耕地易受干旱影响,从而导致粮食作物产量下降。本研究选取常规粳稻绥粳309(耐旱型)和绥粳318(敏旱型)作为试验品种,基于4种水平的干旱胁迫条件,设置不喷施水杨酸和叶面喷施水杨酸(浓度为100 mg/L)2种处理,测定和分析了这2个品种在不同处理下的生长形态、生理生化、氧化特性、营养物质和产量等指标。结果表明,干旱胁迫导致水稻叶片水分和气体交换参数下降;干旱胁迫加剧了水稻氧化损伤,具体表现为植株丙二醛和过氧化氢含量上升,活性氧产生增加,水稻组织中钠离子含量升高。叶面喷洒水杨酸后,由于过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性增强,水稻氧化损伤程度减轻。干旱胁迫导致水稻抗坏血酸含量、总可溶性蛋白质含量、总可溶性糖含量、总可溶性酚含量、脯氨酸含量、花青素含量、水杨酸含量和α-淀粉酶活性均有所下降,但叶面喷施水杨酸后这些物质的含量或活性均得到不同程度提高。叶面喷施水杨酸不仅能够提高水稻的生物量和新陈代谢活动,还能够消除干旱胁迫所带来的毒性效应,提升水稻抗氧化能力,改善水稻营养状况,进而提高水稻产量。耐旱型品种对干旱胁迫的承受能力比敏旱型品种好。

未来气候情景下高寒区水稻延迟型冷害演变特征研究

利用中国区域气候模式BCC-CSM 1.0模拟的日平均气温数据,结合国家标准中5—9月温度和的距平(ΔT)指标,判识RCP4.5情景下2024—2060年水稻延迟型冷害的演变特征。结果表明:该模式数据对研究水稻冷害较为可靠;2024—2060年,研究区水稻延迟型冷害识别年数为5~12 a,随时间呈减少趋势,其中2024—2030年、2030s为冷害高发期,2040s为低发期,2050s未发生冷害,与基准时段(1969—2005年)相比,冷害总年数大幅减少;空间分布上,水稻延迟型冷害发生频率总体呈北少南多,冷害发生频率在13.5%~32.3%,高值区位于哈尔滨东部、鸡西南部和牡丹江,而齐齐哈尔、大庆区域为低值中心,与基准时段相比,冷害高频区向南收缩并东移。研究区冷害发生范围在不同年份存在差异,IOC值呈“弹跳式”波动变化,2024、2026、2028、2029、2030、2031、2033、2035、2036、2046、2049年冷害发生范围较大,IOC高于0.42,与基准时段相比,IOC为0的年数增加,IOC高于0.50的年数减少。

寒地水稻侧深变量施肥技术探讨

以龙粳31为供试品种,在北大荒农业股份有限公司七星分公司开展不同施肥技术(常规施肥、侧深定量施肥、侧深变量施肥)在水稻上的应用效果试验。结果表明,各施肥处理的水稻生育进程基本一致;侧深变量施肥处理水稻分蘖能力最强,分蘖数达13.6个/丛,分别较常规施肥处理和侧深定量施肥处理高0.4和0.3个/丛;侧深变量施肥处理水稻产量最高,达9805.5 kg/hm^(2),较常规施肥处理和侧深定量施肥处理分别增产247.5和54.0 kg/hm^(2),这一增产效果主要通过提高有效穗数来实现;侧深变量施肥处理的效益最高,较常规施肥处理和侧深定量施肥处理分别高298.5和192.3元/hm^(2)。

WRKY转录因子在水稻抗逆基因工程中的应用进展

水稻在其生长过程中经常面临各种非生物胁迫(包括干旱、高盐度、低温及高温等)和生物胁迫(如病虫害),严重影响其正常生长发育。WRKY转录因子家族作为植物界中最为庞大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育及应对非生物胁迫和生物胁迫方面发挥着关键作用。本文综述了WRKY转录因子的结构特点及其在水稻抗非生物胁迫(干旱、高盐、低温、高温等)、生物胁迫(稻瘟病、白叶枯病、纹枯病、稻飞虱等)基因工程中的应用进展,旨在为WRKY转录因子在水稻及其他作物抗逆性遗传改良中的应用提供理论基础和实践指导。

激素与水稻叶片衰老调控的研究进展

水稻(Oryza sativa L.)作为重要的粮食作物,是全球一半以上人口的主食.叶片衰老是植物叶片发育过程中的最终阶段,是在长期自然进化过程中形成的适应性机制.水稻叶片衰老的进程直接影响着水稻的产量和品质,因此,水稻叶片衰老调控机制的研究对保障或提高作物产量具有重要意义.叶片衰老的进程受到各种外部和内部因素的调控,其中植物激素在调控叶片衰老过程中发挥重要的作用,不同种类激素对叶片衰老进程具有促进或延缓作用.通过查阅国内外相关文献,并分析、归纳后,综述了近年来激素与水稻叶片衰老调控机制的研究进展,以期为深入剖析激素在水稻叶片衰老调控中的作用机制奠定理论基础,同时为水稻稳产高产育种提供相关参考.

播种期对水稻两用核不育系育性转化和自交结实率的影响

选取7个具有代表性的水稻两用核不育系作为试验材料,在施甸县水稻两用核不育系繁育基地开展播种期试验,旨在研究不同类型两用核不育系的育性转换特点,并确定不育系高产繁殖的适宜播期。结果表明,播种期对不育系育性转换和自交结实率的影响较大,不同不育系育性转换和自交结实率峰值随着播期的变化呈现出较大差异,参试不育系均存在适宜播期。光敏型粳稻不育系育性转换主要受光长影响,在确保安全齐穗的前提下,推迟播种有利于其育性转换,提高自交结实率,进而提高繁殖产量;温敏型早籼不育系由于生育期短,生长发育迅速,因此在保证秧龄的条件下,通过早播利用6月初的短时低温可获得基本产量;不同温敏型中籼不育系的生长发育和育性转换差异大,找准最佳播期是实现其高产高效繁殖的关键。通过分析施甸县水稻两用核不育系繁育基地多年气温变化情况,我们发现该地在6月下旬至7月中旬出现高温的概率较高,不育系繁殖育性敏感期应尽量错开该时段。

黑龙江省中晚熟地区旱直播水稻适宜品种筛选

为促进旱直播水稻新品种选育及推广应用,以黑龙江省第二、第三、第四积温带26个主栽水稻品种为试验材料,采用小区对比法研究供试品种生长发育特性、出苗情况、生育期、抗倒伏相关性状、产量及产量构成因素及品质差异情况,筛选适合黑龙江省中晚熟地区的旱直播品种。结果表明,绥粳25、绥粳306、龙庆稻8号、龙庆稻5号、龙粳66、龙粳31、绥粳27、绥粳103、绥粳18、龙粳1624和绥粳309出苗率高、出苗整齐。其中绥粳18、龙粳31、龙粳1624、绥粳27和龙庆稻5号,表现为抗倒伏性强、产量高、品质优良,另外还筛选出实际产量在7400 kg·hm^(-2)以上的品种包括绥粳106、三江6号、绥粳18、龙粳31、绥粳27、龙粳1624、龙庆稻8号、龙庆稻5号和绥粳309。综上,绥粳18、龙粳31、龙粳1624、绥粳27和龙庆稻5号可作为中晚熟地区的旱直播品种。

干湿交替灌溉与植物生长调节剂对水稻光合特性及内源激素的影响

为探明干湿交替灌溉与植物生长调节剂(plant growth regulators, PGRs)对水稻光合特性、内源激素及产量的影响。采用盆栽与大田相结合方式,以龙粳31为试验材料,设置轻干湿交替灌溉(MI)和重干湿交替灌溉(HI)2种灌溉处理,于分蘖盛期和剑叶展叶期喷施已酸二乙氨基乙醇酯(diethylaminoethylcaproate,DA)、6-苄氨基腺嘌呤(6-benzylaminoadenine,BA)和BA(分蘖盛期)+DA(剑叶展叶期)3种PGRs,并设置清水对照,探究干湿交替灌溉、PGRs及互作下干物质积累、光合特性、内源激素及产量差异。结果表明,与HI相比, MI显著增加了抽穗后叶面积、叶面积指数、SPAD值及净光合速率,提高了剑叶与籽粒IAA、GA3和ZR含量,降低了ABA含量,增加了干物质积累及茎鞘物质转运能力,并在改善节间性状基础上增加了结实率、每穗粒数及粒重,增产5.30%(盆栽)和5.11%(大田)。与CK相比,喷施BA+DA显著提高了抽穗后剑叶净光合速率、干物质积累及茎鞘物质转运能力,提高了剑叶与籽粒IAA、GA3和ZR含量,增加了千粒重、结实率、收获指数、每穗粒数和粒重,增产6.60%(盆栽)和6.05%(大田),其次是BA。干湿交替灌溉与PGRs互作对叶面积指数、内源激素含量、每穗粒数及千粒重存在显著影响,其中MI×(BA+DA)处理更有助于维持抽穗后绿叶功能持续期,提高叶片SPAD值、叶面积、叶面积指数和净光合速率,增强干物质积累及茎鞘物质转运能力,提高叶片与籽粒IAA、GA3和ZR含量,促进同化物向籽粒输出,并在稳定穗数基础上增加了千粒重、每穗粒数和粒重,提高了结实率和收获指数,实现产量较其他处理及CK增幅3.17%~12.57%(盆栽)和3.14%~11.55%(大田),而HI×(BA+DA)处理可实现MI×CK产量效果。综上所述,干湿交替灌溉配合喷施BA+DA可作为本区域水稻高产高效生产环节中的一种节水化控栽培组合措施。

江苏省水稻中镍含量调查与膳食风险评估

为深入了解和掌握江苏省水稻中重金属镍的含量水平及其可能带来的安全风险,本文采集覆盖全省13个地级市的1000份水稻样品进行重金属镍含量检测,并采用食品安全指数法进行膳食风险评估。结果显示,江苏省水稻的镍含量风险总体在可接受范围内,膳食评估风险点在于镍含量的最大值,建议持续关注水稻样品镍含量较高的地区。

杂交水稻品种雅优637在四川平坝丘陵区高产直播栽培技术

针对农户种田比较效益低、种田积极性不高和季节性用工紧张、生产成本偏高等问题,结合杂交水稻品种雅优637的特征特性和水稻直播技术的关键难点,通过近3年的试验示范,总结出了雅优637在四川平坝丘陵区的高产直播栽培技术,包括播种期的确定、种子用量的测算、种子的处理、田块的整理标准、肥料的运筹管理、水分的管理控制、病虫草害的防治等技术方案。该技术应用结果表明,雅优637高产直播栽培技术每公顷产量与常规栽培技术持平,但可有效地缓解季节性用工紧张的矛盾,同时省去育秧、移栽等成本3300元/hm^(2),从而提高农户的收益,带动农户的种植积极性。

水稻雄性不育的研究和应用进展

水稻育性会显著影响产量,是重要的农艺性状,同时水稻的不育系尤其是雄性不育系被广泛应用于杂交水稻育种。花药是水稻的雄性生殖器官,花粉的发育主要在花药中完成。本文对水稻花药及花粉发育的基本过程进行了分阶段阐述,并重点介绍了近年来国内外调控水稻雄性不育分子机制的研究进展和雄性不育在杂交水稻育种中的应用,以期为水稻创新育种提供一定的理论参考。

水稻软盘毯状苗分离机设计与试验

目前,水稻种植环节中育秧环节与移栽环节之间的水稻苗盘分离环节的机械化程度相较于其他环节较为薄弱。为提高水稻全程机械化作业水平,降低生产成本,设计了一种适用于水稻毯状苗与塑料软盘分离的机械装置,主要由输送机构、分离机构、扶苗机构、集苗机构、动力系统和机架组成。对装置的结构及工作原理进行了描述,分析确定各个机构的结构参数。以分离率、茎叶损伤率、基质损伤率为试验指标进行苗盘分离试验,结果表明:水稻软盘毯状苗分离机作业效果较好,分离成功率在95%以上,能够降低生产成本,提高生产效率;茎叶损伤率及基质损伤率均在3%以下,保证后续水稻毯状苗移栽工作的顺利进行,较小的茎叶损伤与基质损伤也保证了后续水稻生长过程中不会受到较大的影响,满足水稻育秧农艺要求和水稻工厂化技术规范要求。

引黄灌区水稻氮高效品种筛选评价

选育高产氮高效水稻品种是解决资源短缺和环境污染问题的有效策略。在宁夏引黄灌区通过大田试验结合主成分分析法,对39个品种/品系在3个氮水平(0、180和240 kg N/hm^(2))下进行研究筛选,成熟期测定各品种(系)的产量、氮素利用效率等指标,通过主成分分析法得到各品种(系)的氮效率综合值,并采用产量-氮效率综合指数对供试品种(系)进行产量及氮效率类型划分。结果表明,根据水稻氮效率综合评分与产量关系,将供试品种(系)划分为4个类型,即双高效型、高氮低效型、双低效型和低氮高效型。筛选出宁粳41号、吉粳105、宁粳45号、宁粳47号、宁粳48号、宁粳52号、宁粳55号、宁粳56号、宁粳57号、中科804和花147共11个品种为氮高效品种(系)。与氮低效类型相比,氮高效品种(系)产量增加主要因为穗长、有效穗数及每穗实粒数增加。

水稻DMP1、DMP2、DMP3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定

【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力,为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因;利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术,在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体;对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定;调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1和OsDMP2与ZmDMP同源性最高,相似度分别为41.24%和37.32%;OsDMP1和OsDMP3在花药中表达量最高。因此,选择OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1、osdmp2、osdmp3、osdmp1-osdmp2、osdmp1-osdmp3、osdmp1-osdmp2-osdmp3),OsMTL单基因敲除突变体(osmtl),以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1、osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl-osdmp1-osdmp2、osmtl-osdmp1-osdmp3、osmtlosdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现,相比较野生型,所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化,而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示,OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4%±0.6%、2.6%±2.8%、1.4%±0.6%、1.5%±1.3%、2.1%±2.4%、2.2%±0.6%,与osmtl突变体(1.5%±0.5%)无显著差异。然而,当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3、OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体,发现了OsDMP1、OsDMP2和OsDMP3均无独立单倍体诱导能力,也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解,为后续单倍体诱导基因研究提供参考。

增氧灌溉下配施硝化抑制剂对水稻生长、产量和氮肥利用的影响

【目的】明确增氧灌溉下配施硝化抑制剂对水稻生长、产量形成和氮肥利用的影响。【方法】以中浙优8号为材料,试验设常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation,CF)和微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation,MB)2种灌溉模式,单施尿素(U)和尿素配施硝化抑制剂(Nitrification inhibitor,NI)2种氮肥处理。试验共设计4个处理:增氧灌溉下单施尿素(MB+U),增氧灌溉下尿素配施硝化抑制剂(MB+U+NI),淹水灌溉下单施尿素(CF+U),淹水灌溉下尿素配施硝化抑制剂(CF+U+NI)。分析了不同处理下水稻产量及其构成因子,水稻的茎蘖动态、叶面积指数和叶片叶绿素含量,不同生育期水稻茎、叶、穗各个部分氮累积量和水稻的氮素利用。【结果】增氧灌溉下施用硝化抑制剂能显著提高水稻产量,与淹水灌溉处理相比,增氧灌溉处理增幅为7.3%~10.0%;与单施尿素相比,配施硝化抑制剂各处理产量显著增加,增幅为2.9%~5.6%。各处理中增氧灌溉配施硝化抑制剂处理产量最高达到6756.4 kg/hm^(2)。从产量构成因子来看,增氧灌溉和添加硝化抑制剂主要影响了有效穗数和结实率,对每穗粒数和千粒重影响较小。处理MB+U+NI与处理CF+U相比,有效穗数提高了9.4%,结实率提高了11.0%。增氧灌溉下配施硝化抑制剂显著提高水稻的氮积累量。齐穗期处理MB+U+NI较处理CF+U的茎秆氮积累量和叶片氮积累量分别增加4.5%和6.1%。成熟期在相同氮肥处理下,增氧灌溉较淹水灌溉能提高穗氮积累量8.6%,总氮积累量9.3%;而在相同灌溉条件下,配施硝化抑制剂较单施尿素能提高穗氮积累量3.4%,总氮积累量2.9%。处理MB+U+NI较其他处理显著提高水稻的氮收获指数、氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力及氮素利用率。【结论】增氧灌溉下配施硝化抑制剂能促进水稻分蘖而提高有效穗数,有助于水稻干物质积累,促进后期灌浆,进而显著提高水稻结实率和产量,而且增加了水稻氮积累量从而提高水稻氮肥利用率。

桂南水稻灌溉定额变化规律及其与产量的关系分析

灌溉定额影响水稻水分利用率和稻田产能,为探寻水稻灌溉定额的变化规律及其与产量的关系,2014-2021年在南宁市灌溉试验站,连续8年开展稻田水层定位监测补充灌溉试验,为量化桂南双季稻区水稻灌溉定额提供基础数据。在水稻返青期、分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和黄熟期,分别设置稻田水层上下限范围,利用测针每天定位监测水层深度。低于下限时进行补灌,计算累积灌水量。同时利用站内气象设施测降雨量。水稻成熟期,测量穗长、千粒重和产量等指标。试验结果显示:(1)降雨量大小及其时间分布是影响稻田灌溉定额的重要因素,其中,水稻生长期间降雨量分布不均,是造成灌溉定额出现显著差异的主要因素;早稻灌溉定额210.1~438.4 mm,晚稻灌溉定额243.9~477.5 mm。(2)灌溉定额在200~320 mm的范围内,水稻穗长、千粒重和产量均随灌水量的增加而提高;灌溉定额大于320mm时,继续加灌不利于水稻增产。由此可见,在整个试验期间,水稻的适宜灌溉定额为320 mm。灌水不足或过量均会影响水稻收成,降低水资源的有效利用率。

水稻细菌性条斑病的研究进展

水稻细菌性条斑病(以下简称水稻细条病)是我国重要的植物检疫性病害之一,对我国南方及东南亚国家的水稻生产形成严重威胁。近年来,水稻细条病在华东、华中等稻区的发生流行呈上升趋势,有些稻区的水稻细条病危害程度甚至已超过水稻白叶枯病。种植抗病品种被认为是防控水稻细条病最为经济、环保且高效的策略之一。然而,有关水稻细条病抗病品种的应用尚未见报道。目前,化学防治仍是生产上水稻细条病主要的应急防控措施之一。水稻细条病的绿色防控水平取决于水稻细条病菌致病性、水稻抗病性的遗传基础研究水平和及时精准用药。本文简要概述了水稻细条病的历史、发生和流行现状,归纳了致病基因和抗病基因的类型及二者互作机制,总结了主要防治措施,旨在为水稻细条病的绿色防控提供理论指导。

基于改进滑模控制的水稻直播机路径跟踪研究

为了提高水稻直播机自动作业时路径跟踪的精度和稳定性,提出了一种基于新型非线性滑模面和改进快速变幂次趋近率的滑模路径跟踪控制方法。首先,建立Frenet坐标系下直播机的路径跟踪运动学模型;然后,为保证路径跟踪过程中横向偏差和航向偏差全局收敛,采用双曲正切函数设计滑模面;最后,在快速幂次趋近率的基础上设计了变指数幂次项,提高了系统趋近速度并有效抑制了抖振。在Simulink上搭建模型并进行仿真,与基于快速幂次趋近率和指数趋近率的滑模控制方法相比,本文改进滑模控制方法的路径跟踪误差收敛时间最短并且无抖振现象发生。直播机采用改进算法以0.8 m/s的速度在水田实际自动作业时,横向偏差和航向偏差的平均绝对误差为0.016 9 m和1.099 9°,均方差为0.021 5 m和1.499 2°,提高了路径跟踪的精度和稳定性,满足了实际作业需求。

水稻抽穗期调控基因Hd6功能标记的开发及应用

【目的】探究Hd6等位基因型在江苏粳稻和籼稻中的分布,提高Hd6等位基因型在水稻抽穗期遗传改良中的应用价值和选择效率。【方法】根据籼稻品种Kasalath中有功能的等位基因Hd6与粳稻品种日本晴中无功能的等位基因hd6在功能区域存在的单核苷酸差异,设计和筛选出Hd6基因功能标记K-Hd6-21F/Hd6-1R和N-Hd6-22F/Hd6-1R,并测序分析验证;利用K-Hd6-21F/Hd6-1R和N-Hd6-22F/Hd6-1R对江苏省不同生态类型的粳稻品种和不同来源的籼稻品种的Hd6基因型进行检测。【结果】该功能标记可准确鉴定出Hd6的不同基因型;48份中熟中粳水稻品种中,携带Hd6的水稻品种占42%;30份迟熟中粳水稻品种中携带Hd6的占50%;48份早熟晚粳水稻品种中,携带Hd6的占77.5%。Hd6的2种等位基因型在江苏省3个不同生态区域粳稻品种中均有分布,但有功能的Hd6等位基因型在3个区域粳稻品种中的分布随着抽穗期变长,基因型频率增加;而Hd6基因在籼稻中表现出高度保守性,检测的62个籼稻品种均携带有功能的Hd6等位基因型。【结论】本研究为Hd6基因的育种利用和分子标记辅助选择奠定了基础,也为籼稻早熟品种的选育提供新依据和有效途径。

电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机设计与试验

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。阐述了整机结构与摆盘覆土的基本原理,对覆土皮带与横向导轨进行了仿真分析,并验证了设计的合理性。以覆土量均匀性变异系数、覆土表面平整度、秧盘纵向整齐度和秧盘横向整齐度为试验指标进行田间试验,结果表明:电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机作业效果较好,覆土量均匀性变异系数<3%,覆土表面平整度<2 mm,秧盘纵向横向整齐度均≤2 mm,满足水稻育秧农艺要求和水稻工厂化技术要求中对秧盘摆放与覆土的技术规范要求。