华南超大穗型水稻种质DS23“源-库-流”特征及其超高产潜力研究

【目的】研究超大穗型水稻新品系DS23在早季的产量表现和“源-库-流”特征,探明DS23“源-库-流”特征及其超高产潜力挖掘方向,为华南早稻高产育种与栽培提供理论依据。【方法】以超大穗型新品系DS23为供试材料,以中大穗型品种粤禾丝苗为对照,在大田条件下开展研究。试验测定并比较了不同穗型水稻的叶面积指数、SPAD值、茎鞘非结构性碳水化合物(Non structural carbohydrate,NSC)积累与转运特征、穗茎节间解剖特征、产量及其构成因子等性状。【结果】DS23每穗总粒数、粒重、库容量和产量分别比粤禾丝苗增加37.3%、4.0%、33.7%和15.9%,有效穗数和结实率比粤禾丝苗显著降低6.8%和15.1%。两品种间抽穗期叶面积指数和剑叶SPAD值无显著差异。与粤禾丝苗相比,DS23抽穗期茎鞘NSC积累量与茎鞘NSC对籽粒的表观贡献率分别显著降低15.3%和19.8%,茎鞘NSC表观转运率显著提高10.3%,大维管束数量显著增加17.3%,两品种穗茎大小维管束面积无显著差异;DS23粒叶比无显著变化,糖花比显著降低34.2%,维管束负荷量指标增加20.4%~60.2%。【结论】超大穗型水稻DS23在早季种植库容量大、穗颈节间转运组织发达、后期物质转化能力强,高产与增产潜力大,提高结实率是挖掘其超高产潜力的主要方向,研究结果可为超大穗型早稻品种选育与高产栽培技术研发提供理论依据。

冬小麦高产群体源-库-流特征及指标研究

2005～2007年调查分析了山东省龙口和莱州两市的15块高产小麦田群体源-库-流特征。结果表明,"稳叶控株增穗"途径下的超高产麦田群体具有非叶面积比例高,总光合面积大,单位面积总粒数多,群体穗颈维管束总数多等特点,在增源、扩库、畅流方面都具有明显优势。在此基础上,提出了实现9000kg·hm-2麦田的源-库-流各项指标:开花期总光合面积在10～13m2·m-2之间,非叶面积与叶面积的比例在1.3～1.7左右;成熟时地上部生物产量在19500kg·hm-2左右,经济系数在0.45以上;开花期群体维管束总数在22×103～30×103束·hm-2之间,日输导量在230kg·hm-2左右,平均束通量在1mg·d-1左右。3年间小麦高产田源-流-库平衡的综合分析表明,控株增穗途径在增加小麦光合源方面更具优势。

改变源-库关系对人参叶片光合作用日变化的影响

研究了开花期改变人参源库关系对叶片光合作用日变化的影响。结果表明:去除部分人参叶片后,存留的叶片光合速率显著增加(P<0.05),上午增加6.7%,下午增加11.3%;叶片可溶性总糖含量下降11.9%,淀粉含量下降6.9%,可溶性蛋白质含量增加15.9%。去除人参花蕾后,叶片光合速率显著下降(P<0.05),上午下降5.5%,下午下降9.9%;同时,叶片可溶性总糖含量增加8.3%,淀粉含量增加3.3%,可溶性蛋白质含量下降15.1%。上述结果说明,叶片光合产物积累是人参叶片日光合速率下降的主要原因之一。

春小麦灌浆期功能叶^(14)C同化物源-库调控

利用１４ＣＯ２示踪研究春小麦灌浆期旗叶同化物在源库间运转与分配。结果表明，上午同化产物在同化后４ｈ的输出占２４ｈ输出的７０％；下午同化的只有３１％，基本上是在同化后１０ｈ输出。不过两者同化后２４ｈ总输出基本一致，均在６７％左右。同化的产物输出有“排队现象”，即先同化先输出。叶片中１４Ｃ可溶性糖（１４Ｃ蔗糖）占１４Ｃ同化物的比例始终较高，同化后１０ｈ平均分别为６４．３％（１４Ｃ蔗糖为４５．７％）和６６．９％（１４Ｃ蔗糖为５２．６％）。籽粒中１４Ｃ同化物的积累有先同化先进入现象。还发现１４Ｃ可溶性糖（含１４Ｃ蔗糖）在籽粒中相对含量始终很高，这表明其转化成淀粉需要一定时间。

基于源-库互反馈的温室青椒坐果时空动态模拟

植株各节位果实的生长将直接影响无限生长型的温室青椒的产量。植株生长过程中各节位的果实同时竞争同化物的分配,源-库供应关系发生变化反馈影响各节位坐果的能力,因此明确源-库动态对坐果的反馈机理对理解产量形成机制具有重要意义。根据温室青椒每个节位器官生物量-形态的实测数据,反求了描述植株各个器官生长过程的参数值,构建了"源-库"互反馈关系的青椒生长模型,量化描述了植株生长过程中源-库动态变化与坐果的时空关系。当源-库比阈值为1.0时,最能反映植株的坐果时空变化规律,此时果实、叶片、叶柄和节间的模拟值与实测值的误差RMSE值分别为15.3、7.4、4.8、5.7g。模型通过源-库动态与坐果空间分布的虚拟模拟进一步解释了果实生长与源-库动态的交互作用效果。

从熵流看高等植物的源-库关系

利用非线性不可逆过程热力学的超熵增率定义了高等植物的源和库。从源库之间的熵流向、熵流环和信息熵入手,探讨了遵循非线性规律的高等植物光合作用、同化物运输、分配及生长发育总和的源库关系,揭示了源库之间相互依赖、共存互促、平衡发展、有序转化和以前馈和反馈方式协同作用相互调节的关系。并阐明了这种关系的分子基础。

东方百合‘索邦’鳞茎源--库转化过程中碳水化合物代谢及相关酶活性变化

利用紫外分光光度计法对东方百合‘索邦’鳞茎源--库转换过程中碳水化合物含量及其蔗糖和淀粉合成相关的主要酶活性进行了测定,并分析了它们之间的相关性。结果表明:自栽种期至花蕾发育中期(花蕾长度达到3cm),外层、中层鳞片中淀粉含量均呈现下降趋势,鳞茎此时作为源提供营养物质;此后至盛花期,外层鳞片中淀粉含量呈现下降趋势而中层鳞片中呈现上升趋势,说明鳞茎在此时表现为源--库复合体时期;之后鳞茎作为库积累营养物质。此外,外层鳞片和中层鳞片内蔗糖与蔗糖合酶(SS)、蔗糖磷酸合酶(SPS)之间表现为正相关,而SS和SPS与淀粉含量均表现为负相关,但均不显著。除中层鳞片内可溶性淀粉合酶(SSS)与淀粉含量表现为相关系数很低的负相关外,外层和中层鳞片中与淀粉合成相关的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(SSS和颗粒结合型淀粉合酶GBSS)都与淀粉积累表现为正相关,尤其是外层鳞片中SSS和GBSS均与淀粉含量表现为极显著的正相关,且这3种酶均与蔗糖含量表现为负相关。说明百合鳞茎中淀粉合成相关的酶可以作为百合鳞茎源或库功能的重要参考指标,鳞茎的库强与SSS和GBSS活性关系最密切,可以作为影响鳞茎库强的主要因子。

凹凸棒石调节源-库关系提高当归药材产量和总阿魏酸含量

凹凸棒石(attapulgite,ATP)作为肥料缓释剂和土壤改良剂在提高肥料利用率和提升农产品和中药材产量和品质方面已显示出显著成效。为探究ATP对当归Angelica sinensis生长及药材品质的影响,以“岷归1号”为研究对象,通过道地产区盆栽(土培)实验,比较分析常规化肥添加ATP对当归生长发育过程中植株生长形态、光合作用、土壤呼吸、根部阿魏酸和挥发油含量的影响,并从源-库关系探讨可能机制。结果显示ATP的肥料缓释效应可提供当归生长根系膨大期对营养元素的需要,提高叶片净光合速率,提高植株地上部分生物量,并促使根干物质积累期营养提前从地上部分(源)向地下根部(库)转移和积累,从而提高药材单株质量。ATP能够提高当归药材主要药效成分总阿魏酸(阿魏酸和阿魏酸松柏酯之和)的含量,其机制可能是促进根部阿魏酸的合成和向阿魏酸松柏酯的转化,但其对挥发油含量影响不大。ATP对土壤呼吸有一定的影响,但需要从根系活力、根际微生物和土壤微生物进一步研究。该研究可为当归田土壤修复、改良和当归生态种植提供一定的应用基础。

库-源调节对沙糖桔源叶光合特性的影响

以沙糖桔为材料,在果实膨大期通过去果处理降低库力,同时设留果作对照,环剥1年生春梢结果枝和保留相同数量叶片严格控制光合产物的交流,并对源叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等叶片光合特性进行比较研究,探讨去果调节库-源关系后对沙糖桔叶片光合特性的影响。结果表明:去果减库显著降低沙糖桔叶片的Pn、Gs和Tr,而对饱间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)和水分利用率(WUE)影响不大;库-源关系的改变不影响沙糖桔叶片Pn的日变化曲线,仍然表现为典型的"双峰"曲线,首峰、次峰分别在上午8:00及下午14:00时出现,且均无明显光合"午休"现象。

大穗型水稻BL006和R-农白籽粒灌浆过程中源-流-库特性分析

以大穗型水稻品种BL006和R-农白为试验材料,中穗型品种黄华占为对照,在大田栽培条件下,比较不同穗型水稻品种的灌浆动态、群体干物质积累、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)含量、输导组织特征及产量性状,探讨大穗型水稻品种的灌浆结实特性及源-流-库特性。结果表明:(1)大穗型水稻品种BL006和R-农白灌浆起步早、前期灌浆速率快,最终粒重高,不同部位籽粒的灌浆动态基本一致,部位间互为同步灌浆。(2)与中穗型水稻品种相比,大穗型水稻品种BL006和R-农白的穗粒数和千粒重分别升高16.83%、33.75%和13.19%、10.07%,谷粒充实率无显著差异,每穴有效穗数及R-农白的受精率分别降低39.48%、31.24%和10.78%;大穗型水稻品种BL006(全生育期)和R-农白(齐穗期后)的群体干物质积累量升高36.06%和6.59%;灌浆期间茎鞘NSC含量升高99.03%和70.32%;穗颈维管束数量、面积和枝梗维管束的面积显著增加。总之,大穗型水稻品种BL006和R-农白的灌浆速率高、灌浆耗时短、粒重高,其中,BL006的受精率更高,籽粒灌浆更优。灌浆期间,两个大穗型水稻品种"源"足、"流"畅,通过适当减少有效穗数,实现了籽粒的优异灌浆充实,这为探明大穗型水稻品种的灌浆特性及调控机理奠定了基础。

典型新兴污染物在“源-河-库”系统中的赋存特征及生态风险——以东江水源区为例(二)

科研工作是行业发展的必要技术储备环节,也是成果转化推动产业进步的重要前序环节。对科研工作的回顾与展望,有助于梳理技术发展脉络,并为后续的产学研互动提供建议。本期栏目就《东江上游典型集水区水环境风险控制技术集成与综合示范》(2014ZX07206001)项目进行回顾剖析,为相关从业人员提供后续工作思路。

库-源关系对枣树^(14)C-光合产物分配的影响

运用1 4C示踪技术对赞皇大枣果实发育期库 -源比例和相对位置对1 4C -光合产物在不同器官中的分配进行了研究。结果表明 :果实缓慢生长期间 ,与单果枣吊相比 ,双果枣吊果实的放射比活性下降 ,但是果实获得的1 4C -光合产物量增加了 6 6 8% ;枣吊去叶处理 (均匀去掉一半叶片 )后 ,剩余叶片的光合产物输出率增加了 17 0 6 % ,果实获得的标记光合产物增加了 15 2 6 % ;当果实一侧叶片去除时 ,其异侧叶片也能提供一定量的光合产物供果实生长发育所需 ;并且 ,同一枣股不同枣吊之间也存在着光合产物的相互交换。本文从营养学角度对枣树低坐果率的原因进行了探讨。

典型新兴污染物在“源-河-库”系统中的赋存特征及生态风险——以东江水源区为例(一)

科研工作是行业发展的必要技术储备环节,也是成果转化推动产业进步的重要前序环节。对科研工作的回顾与展望,有助于梳理技术发展脉络,并为后续的产学研互动提供建议。本期栏目就《东江上游典型集水区水环境风险控制技术集成与综合示范》(2014ZX07206001)项目进行回顾剖析,为相关从业人员提供后续工作思路。

玉米不同穗型品种产量、产量构成及源库关系的群体调节研究

用系统聚类的方法对我国 80年代以来的 5 0个主栽玉米品种进行了划分 ,在此基础上比较研究了不同穗型玉米品种的源库关系 ,并对有关高产潜力的问题进行了探讨。穗型不同 ,产量随密度变化表现出不同的变化趋势 ,在 15 0 0 0～ 10 5 0 0 0株 /hm2 密度范围内 ,大穗型品种呈先升后降的单峰曲线 ,小穗型品种一直呈上升趋势。不同穗型品种获得最高产量的种植密度各不相同 ,此时 ,其产量组成各因素间的关系都协调的较好 ,表现在穗粒数较多、千粒重较高、空秆率较低、经济系数适宜 ,各穗型品种获高产的适宜经济系数均为 0 5左右。密度对不同穗型品种源库关系的调节作用各不相同 ,但各穗型品种发挥最高群体产量时的库源比却达到了高度的统一 ,皆为 1 5 0左右。

吉林省不同年代大豆品种源—库关系的变化

为了解吉林省大豆品种产量遗传改良过程中源—库关系的变化,对1923～2005年间育成的20个大豆品种的产量和源-库关系进行了研究。结果表明,大豆品种产量随着育成年代呈线性增加,82年来产量增长了113.1%,平均每年增长1.38%。产量的增加是源-库共同作用的结果,其中源—单株叶面积和叶片净光合速率82年来分别增长了27.76%和21.56%,年增长率为0.34%和0.26%;而库—单株荚数、单株粒数和单株粒重82年来分别增长了44.33%、80.1%和59.5%,平均每年增加0.54%、0.98%和0.73%;由于源库增长比例失调,使单株瘪粒荚数呈显著增加,82年来增加了314%;同时,也使单位叶面积粒数和粒重显著增加,82年来分别增长了50.86%和56.45%。本文结果说明,大豆育种工作者对大豆品种产量的遗传改良导致了源库关系的不协调变化,未来的高产大豆品种育种应注重源强度的增加,特别是单位叶面积光合能力的提高。

再生稻源库关系研究现状与展望

综述了近年来再生稻源库关系研究的进展,包括再生稻源特性、库特性、再生稻产量形成的源库关系。同时结合再生稻源库关系研究现状,展望了其发展前景。

生长调节剂对大豆同化产物源——库关系的作用

TIAB、B_9、三十烷醇等植物生长调节剂单用有一定的局限性。以一定配比混用,可以弥补单用时的不足,表现出互补增效效应.供试各生长调节剂综合平衡调节的结果增加了大豆主要库器官的库势、库容和库强。同化后两周,花荚库势、库容高于对照130％和76％,为单用各处理平均值的120％和46％,平均增产25～29％。

化学杂交剂对灌浆期小麦源流库的影响

以大穗小麦品种SN05-3和多穗小麦SN02-3为试验材料,研究了化学杂交剂BAU-9403对灌浆期小麦库、源、流的影响.结果表明,BAU-9403诱导的小麦雄性不育率大于95%,异交结实率高于92.5%;BAU-9403能够显著降低旗叶叶绿素含量和提高其净光合速率;喷药处理的干物质日生产量,茎、叶、鞘的干物质转移量及其输出率和转换率均下降;喷药处理籽粒饱满度平均减少0.222,平均灌浆速率降低0.306g/1000 grains·d-1,灌浆持续期平均缩短6.03d.BAU-9403处理的SN05-3净光合速率增加幅度、叶绿素含量及茎中干物质转移量、输出率和转换率下降幅度均高于SN02-3,而叶中干物质转移量下降幅度和鞘中的干物质输出率却低于SN02-3;SN05-3的灌浆持续期缩短幅度明显大于SN02-3,而其灌浆速率下降的程度小于SN02-3.综合分析表明,BAU-9403能够影响灌浆期小麦的光合生理特性,破坏库、源之间的平衡关系,使干物质积累和转运不畅,导致粒重下降,且品种间的反应存在差异.

薏苡干物质积累、分配及源库特征解析

为了探索薏苡干物质的累积、分配及源库特征,以6个不同生育期类型的薏苡品种为材料进行大田试验,测定其产量、叶面积及根、茎、叶、籽粒部位的干物质含量,分析干物质累积和分配规律,剖析其源库容量及结构特征。结果表明,6个薏苡品种的产量为2107.7~2863.0 kg·hm^-2,不同品种间差异不显著;抽穗期至成熟期叶面积先增大后降低,抽穗期叶面积最大;短生育期品种安国薏苡和临沂薏苡具有相对较高的籽粒干物质分配和叶片干物质转移能力,但是茎鞘干物质占比较小,地上部分和整株的干物质积累也较小。不同的薏苡品种类型其源库特征存在差异,收获指数整体偏低。相比之下,短生育期品种具有相对较大的库容量、收获指数和较小的单位库容叶面积、单位库容茎鞘重;其余4个品种则表现为单位库容茎鞘重偏高,叶‘源’供应不足或库容量不足,物质分配不协调,收获指数低。

苹果套袋微环境对不同源库单位SOD活性的影响

本试验以长富2号苹果为材料,通过环割建立不同的源库单位,并且对果实进行套袋处理,研究苹果套袋的微环境对不同源库单位下的果实和叶片SOD活性的影响。结果表明,套袋苹果的SOD活性明显低于不套袋苹果的,而不同源库单位对果实和叶片中的SOD活性影响不大。