利用稻田开放式空气中臭氧浓度增加(FACE,Free Air gas Concentration Enrichment)平台,以常规粳稻‘武粳15’和杂交粳稻‘陵风优18’为供试材料,设置大气背景臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient增高21%,模拟21世纪中叶臭氧浓度)...利用稻田开放式空气中臭氧浓度增加(FACE,Free Air gas Concentration Enrichment)平台,以常规粳稻‘武粳15’和杂交粳稻‘陵风优18’为供试材料,设置大气背景臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient增高21%,模拟21世纪中叶臭氧浓度)两个水平,研究臭氧胁迫对大田生长水稻成熟期稻米加工、外观、蒸煮/食味和营养品质的影响及其种间差异。结果表明,近地层臭氧浓度增高使稻米糙米率、精米率和整精米率均不同程度下降,其中精米率降幅达显著水平。与Ambient相比,臭氧胁迫使两品种稻米垩白米率、垩白大小和垩白度平均分别增加15.0%(P=0.10)、42.0%(P<0.05)和60.5%(P<0.05)。臭氧胁迫使稻米胶稠度平均降低7.1%(P<0.05),但对两品种稻米直链淀粉和糊化温度均无显著影响。稻米RVA谱测定结果显示,臭氧胁迫对稻米最高黏度值、崩解值、冷胶黏度值、消减值和回复值均无显著影响。臭氧胁迫使两品种稻米蛋白质浓度呈增加趋势,但均未达显著水平。方差分析表明,多数情况下,两品种间稻米诸品质性状存在显著差异,但品种与臭氧的互作对所有测定指标均无显著影响,说明两品种稻米品质对臭氧胁迫的响应无明显差异。本试验在开放稻田条件下运行,适度臭氧胁迫使稻米垩白明显增加,胶稠度显著下降,但对其他米质指标影响较小,两品种趋势一致。展开更多
利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台,选取小麦品种(Tritcium aestivum)扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的...利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台,选取小麦品种(Tritcium aestivum)扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的变化。结果表明,臭氧胁迫下,常氮水平小麦根、叶和穗干物质量以及根冠比与对照相比均显著降低,降幅分别为37.4%、17.4%、12.8%、29.8%,而增施氮肥后,小麦根叶穗及根冠比与常氮下相比均显著增加,增幅分别为60.5%、23.2%、10.7%、43.6%;常氮条件下,臭氧浓度升高明显降低N、P、K累积量及成熟期叶中N、P、K质量分数,降幅分别为10.93%、11.65%、7.64%、23.87%、14.81%、14.9%,而成熟期穗中N、P、K质量分数明显增加,增幅分别为6.15%、10.34%、13.12%,增施氮肥后,N、P、K累积量及小麦叶中N质量分数与常氮相比明显增加,增幅分别为15.58%、11.91%、9.00%、10.74%,叶中P、K质量分数也有所增加但增幅很小,而增施氮肥对其他部位的N、P、K质量分数影响不大。臭氧和氮肥对茎部干质量及N、P、K质量分数影响均不明显。总之,增施氮肥对小麦在臭氧胁迫下的生物量累积和养分累积有一定的缓解作用。展开更多
为明确水稻体内微量元素对未来气候变化的响应,应用T-FACE(Temperature and CO_2Free Air Controlled Enrichment)试验平台,以常规粳稻武运粳23为试材,研究大气CO_2浓度升高(对照+200μL·L^(-1))和增温(对照+1℃)对收获期水稻体内...为明确水稻体内微量元素对未来气候变化的响应,应用T-FACE(Temperature and CO_2Free Air Controlled Enrichment)试验平台,以常规粳稻武运粳23为试材,研究大气CO_2浓度升高(对照+200μL·L^(-1))和增温(对照+1℃)对收获期水稻体内微量元素累积的影响。结果显示,高浓度CO_2促进了稻穗中微量元素的累积,2013年穗中Fe和2014年穗中Zn的累积量分别显著增加16.7%和30.8%;增温降低了水稻器官中元素的累积量,2013年穗中Fe以及叶中Mn和Zn的累积量显著下降,降幅分别为30.2%、40.2%和57.3%;CO_2+温度整体降低了营养器官中Fe、Mn和Zn的累积量,2013年叶中Zn累积量显著减少40.0%。另外,高浓度CO_2降低了籽粒中Fe的累积量,2013年Fe累积量显著下降47.5%,同时提高了Mn与Zn的累积量,2014年Zn累积量显著增加43.4%;增温明显降低了籽粒中Fe、Mn和Zn的累积量;CO_2+温度有降低籽粒中元素累积量的趋势,其中2013年降幅大于2014年。以上结果表明未来CO_2浓度升高可在一定程度上缓解增温导致的水稻体内微量元素累积下降的状况。展开更多
应用增温-FACE(Elevated temperature and CO_2-free air controlled enrichment,T-FACE)试验平台,研究了CO_2浓度升高(比对照高200μL·L^(-1))和增温(比对照高1℃)对常规粳稻(Oryza saliva subsp keng)武运粳23不同部位干物质积...应用增温-FACE(Elevated temperature and CO_2-free air controlled enrichment,T-FACE)试验平台,研究了CO_2浓度升高(比对照高200μL·L^(-1))和增温(比对照高1℃)对常规粳稻(Oryza saliva subsp keng)武运粳23不同部位干物质积累与分配的影响。结果显示,2013年水稻季平均气温比2014年高3℃以上,尽管两年CO_2浓度升高或增温对水稻地上部干物质积累的影响趋势一致,但对不同时期干物质的影响程度有所不同,表现为CO_2浓度升高使2013年拔节-孕穗期和2014年成熟期水稻地上部干物质的积累显著增加40%和16.7%;增温使2013年灌浆期和2014年拔节-孕穗期地上部干物质显著减少14.6%和21.7%。CO_2浓度与温度升高对水稻地上部干物质积累的影响存在年际差异,主要与2013年穗中干物质减少而2014年穗中干物质增加有关。2013年不同处理下水稻各部位干物质分配不存在明显差异,2014年高浓度CO_2与CO_2浓度和温度同时升高降低了灌浆期水稻营养器官而提高了生殖器官中干物质的分配比例,增温并未使干物质在茎叶穗中的分配比例出现显著差异。同时,收获期水稻籽粒产量的变幅与地上部总干物质的变幅存在显著的正相关关系(r2=0.911)。研究表明,整体上高浓度CO_2提高了而增温降低了干物质在水稻不同器官中的积累,二者共同作用对水稻干物质积累与分配的影响存在一定的年际效应,主要是因为气候条件的差异而导致干物质在稻穗中的积累不同。此外,不同处理下干物质在稻穗中的积累及分配影响产量的形成。展开更多
为明确不同类型水稻对高浓度CO2的响应差异,应用先进的FACE(Free air CO_2 enrichment)试验平台,以粳稻(Japonica)武运粳21(WYJ21)和籼稻(Indica)扬稻6(YD6)为试材,研究灌浆期两种类型水稻体内有机物含量的变化。与对照相比,WYJ21籽粒...为明确不同类型水稻对高浓度CO2的响应差异,应用先进的FACE(Free air CO_2 enrichment)试验平台,以粳稻(Japonica)武运粳21(WYJ21)和籼稻(Indica)扬稻6(YD6)为试材,研究灌浆期两种类型水稻体内有机物含量的变化。与对照相比,WYJ21籽粒中直链和支链淀粉含量在FACE处理下略有增加,YD6籽粒中直链淀粉含量在完熟期显著高于对照8.9%;WYJ21籽粒中α淀粉酶、β淀粉酶活性变化不显著,YD6籽粒中β淀粉酶活性在完熟期显著低于对照28.1%;WYJ21籽粒蔗糖含量在乳熟期高于对照11.5%,YD6籽粒中蔗糖含量在蜡熟期低于对照14.4%,WYJ21和YD6茎中蔗糖含量分别在蜡熟和乳熟期显著下降。FACE下两水稻品种茎中蔗糖合成酶(SS)活性变化自乳熟至完熟期呈现先降后升的趋势,且均在中后期达到显著水平,WYJ21在灌浆前期茎中磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性显著增加,YD6茎中SPS活性在灌浆后期显著增加;FACE处理降低了两水稻茎中蛋白质含量,其中WYJ21茎中蛋白质含量在蜡熟期显著下降38.5%,YD6茎中蛋白质含量在蜡熟和完熟期分别下降33.9%和60.5%。CO_2、时期、品种对水稻茎中蔗糖含量、SS和SPS活性的影响达到显著水平;CO_2、时期、品种以及它们的交互作用显著影响直链和支链淀粉含量、α与β淀粉酶活性以及蛋白质含量。上述结果表明,不同类型水稻在不同灌浆时期对高浓度CO_2的响应程度不同,籼稻YD6的响应程度要大于粳稻WYJ21。展开更多
大气CO_2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度。植物氮浓度在高CO_2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控。为探索通过提高粳稻根系生长及其活力...大气CO_2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度。植物氮浓度在高CO_2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控。为探索通过提高粳稻根系生长及其活力来缓解大气CO_2浓度升高对氮吸收负效应的可行性,利用CO_2生长箱和农田开放式空气CO_2浓度增高FACE(free air CO_2 enrichment)研究平台,以促根突变体ERF3及其野生型作为研究对象,评价二者根系形态指标(总根长、冠根数和扎根深度)、根系活力、氮素吸收和利用效率、各器官氮浓度、叶片净光合速率和地上部生物量对CO_2浓度升高(+200μmol?mol-1)的响应。结果表明,(1)促根突变体ERF3和野生型总根长、冠根数、扎根深度及根系生物量在高CO_2浓度下均表现为显著增加(P<0.05)。突变体ERF3根系形态指标和生物量对高CO_2浓度的响应幅度为42.3%~288.9%,较野生型高出6.4%~191.0%。(2)突变体ERF3单茎根系活力在高CO_2浓度下表现为显著(P<0.05)增加,增幅为212.1%;而野生型在高CO_2浓度下无显著变化。(3)无论是生长箱还是田间盆栽试验,突变体ERF3在高浓度CO_2下均可以更好地协调氮素的吸收和利用过程。突变体ERF3各器官的氮浓度在高浓度CO_2下并未表现出明显降低趋势;而野生型在高浓度CO_2下表现为显著降低。(4)叶片氮浓度和Rubisco含量的稳定显著提高(P<0.05)了突变体ERF3叶片的净光合速率对浓度CO_2升高的响应能力,增幅为42.8%。以上结果表明,未来育种可考虑通过提高粳稻根系生长和活力来减缓CO_2浓度升高对粳稻植株氮素吸收的负效应,从而促进水稻生长和生产。展开更多
文摘利用稻田开放式空气中臭氧浓度增加(FACE,Free Air gas Concentration Enrichment)平台,以常规粳稻‘武粳15’和杂交粳稻‘陵风优18’为供试材料,设置大气背景臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient增高21%,模拟21世纪中叶臭氧浓度)两个水平,研究臭氧胁迫对大田生长水稻成熟期稻米加工、外观、蒸煮/食味和营养品质的影响及其种间差异。结果表明,近地层臭氧浓度增高使稻米糙米率、精米率和整精米率均不同程度下降,其中精米率降幅达显著水平。与Ambient相比,臭氧胁迫使两品种稻米垩白米率、垩白大小和垩白度平均分别增加15.0%(P=0.10)、42.0%(P<0.05)和60.5%(P<0.05)。臭氧胁迫使稻米胶稠度平均降低7.1%(P<0.05),但对两品种稻米直链淀粉和糊化温度均无显著影响。稻米RVA谱测定结果显示,臭氧胁迫对稻米最高黏度值、崩解值、冷胶黏度值、消减值和回复值均无显著影响。臭氧胁迫使两品种稻米蛋白质浓度呈增加趋势,但均未达显著水平。方差分析表明,多数情况下,两品种间稻米诸品质性状存在显著差异,但品种与臭氧的互作对所有测定指标均无显著影响,说明两品种稻米品质对臭氧胁迫的响应无明显差异。本试验在开放稻田条件下运行,适度臭氧胁迫使稻米垩白明显增加,胶稠度显著下降,但对其他米质指标影响较小,两品种趋势一致。
文摘利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台,选取小麦品种(Tritcium aestivum)扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的变化。结果表明,臭氧胁迫下,常氮水平小麦根、叶和穗干物质量以及根冠比与对照相比均显著降低,降幅分别为37.4%、17.4%、12.8%、29.8%,而增施氮肥后,小麦根叶穗及根冠比与常氮下相比均显著增加,增幅分别为60.5%、23.2%、10.7%、43.6%;常氮条件下,臭氧浓度升高明显降低N、P、K累积量及成熟期叶中N、P、K质量分数,降幅分别为10.93%、11.65%、7.64%、23.87%、14.81%、14.9%,而成熟期穗中N、P、K质量分数明显增加,增幅分别为6.15%、10.34%、13.12%,增施氮肥后,N、P、K累积量及小麦叶中N质量分数与常氮相比明显增加,增幅分别为15.58%、11.91%、9.00%、10.74%,叶中P、K质量分数也有所增加但增幅很小,而增施氮肥对其他部位的N、P、K质量分数影响不大。臭氧和氮肥对茎部干质量及N、P、K质量分数影响均不明显。总之,增施氮肥对小麦在臭氧胁迫下的生物量累积和养分累积有一定的缓解作用。
文摘为明确水稻体内微量元素对未来气候变化的响应,应用T-FACE(Temperature and CO_2Free Air Controlled Enrichment)试验平台,以常规粳稻武运粳23为试材,研究大气CO_2浓度升高(对照+200μL·L^(-1))和增温(对照+1℃)对收获期水稻体内微量元素累积的影响。结果显示,高浓度CO_2促进了稻穗中微量元素的累积,2013年穗中Fe和2014年穗中Zn的累积量分别显著增加16.7%和30.8%;增温降低了水稻器官中元素的累积量,2013年穗中Fe以及叶中Mn和Zn的累积量显著下降,降幅分别为30.2%、40.2%和57.3%;CO_2+温度整体降低了营养器官中Fe、Mn和Zn的累积量,2013年叶中Zn累积量显著减少40.0%。另外,高浓度CO_2降低了籽粒中Fe的累积量,2013年Fe累积量显著下降47.5%,同时提高了Mn与Zn的累积量,2014年Zn累积量显著增加43.4%;增温明显降低了籽粒中Fe、Mn和Zn的累积量;CO_2+温度有降低籽粒中元素累积量的趋势,其中2013年降幅大于2014年。以上结果表明未来CO_2浓度升高可在一定程度上缓解增温导致的水稻体内微量元素累积下降的状况。
文摘应用增温-FACE(Elevated temperature and CO_2-free air controlled enrichment,T-FACE)试验平台,研究了CO_2浓度升高(比对照高200μL·L^(-1))和增温(比对照高1℃)对常规粳稻(Oryza saliva subsp keng)武运粳23不同部位干物质积累与分配的影响。结果显示,2013年水稻季平均气温比2014年高3℃以上,尽管两年CO_2浓度升高或增温对水稻地上部干物质积累的影响趋势一致,但对不同时期干物质的影响程度有所不同,表现为CO_2浓度升高使2013年拔节-孕穗期和2014年成熟期水稻地上部干物质的积累显著增加40%和16.7%;增温使2013年灌浆期和2014年拔节-孕穗期地上部干物质显著减少14.6%和21.7%。CO_2浓度与温度升高对水稻地上部干物质积累的影响存在年际差异,主要与2013年穗中干物质减少而2014年穗中干物质增加有关。2013年不同处理下水稻各部位干物质分配不存在明显差异,2014年高浓度CO_2与CO_2浓度和温度同时升高降低了灌浆期水稻营养器官而提高了生殖器官中干物质的分配比例,增温并未使干物质在茎叶穗中的分配比例出现显著差异。同时,收获期水稻籽粒产量的变幅与地上部总干物质的变幅存在显著的正相关关系(r2=0.911)。研究表明,整体上高浓度CO_2提高了而增温降低了干物质在水稻不同器官中的积累,二者共同作用对水稻干物质积累与分配的影响存在一定的年际效应,主要是因为气候条件的差异而导致干物质在稻穗中的积累不同。此外,不同处理下干物质在稻穗中的积累及分配影响产量的形成。
文摘为明确不同类型水稻对高浓度CO2的响应差异,应用先进的FACE(Free air CO_2 enrichment)试验平台,以粳稻(Japonica)武运粳21(WYJ21)和籼稻(Indica)扬稻6(YD6)为试材,研究灌浆期两种类型水稻体内有机物含量的变化。与对照相比,WYJ21籽粒中直链和支链淀粉含量在FACE处理下略有增加,YD6籽粒中直链淀粉含量在完熟期显著高于对照8.9%;WYJ21籽粒中α淀粉酶、β淀粉酶活性变化不显著,YD6籽粒中β淀粉酶活性在完熟期显著低于对照28.1%;WYJ21籽粒蔗糖含量在乳熟期高于对照11.5%,YD6籽粒中蔗糖含量在蜡熟期低于对照14.4%,WYJ21和YD6茎中蔗糖含量分别在蜡熟和乳熟期显著下降。FACE下两水稻品种茎中蔗糖合成酶(SS)活性变化自乳熟至完熟期呈现先降后升的趋势,且均在中后期达到显著水平,WYJ21在灌浆前期茎中磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性显著增加,YD6茎中SPS活性在灌浆后期显著增加;FACE处理降低了两水稻茎中蛋白质含量,其中WYJ21茎中蛋白质含量在蜡熟期显著下降38.5%,YD6茎中蛋白质含量在蜡熟和完熟期分别下降33.9%和60.5%。CO_2、时期、品种对水稻茎中蔗糖含量、SS和SPS活性的影响达到显著水平;CO_2、时期、品种以及它们的交互作用显著影响直链和支链淀粉含量、α与β淀粉酶活性以及蛋白质含量。上述结果表明,不同类型水稻在不同灌浆时期对高浓度CO_2的响应程度不同,籼稻YD6的响应程度要大于粳稻WYJ21。
基金Natural Science Foundation of Heilongjiang Province of China(C200630)Knowledge Innovation Program of The Chinese Academy of Sciences(KSCX1-YW-09-09)National Natural Science Foundation(30971900)
文摘大气CO_2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度。植物氮浓度在高CO_2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控。为探索通过提高粳稻根系生长及其活力来缓解大气CO_2浓度升高对氮吸收负效应的可行性,利用CO_2生长箱和农田开放式空气CO_2浓度增高FACE(free air CO_2 enrichment)研究平台,以促根突变体ERF3及其野生型作为研究对象,评价二者根系形态指标(总根长、冠根数和扎根深度)、根系活力、氮素吸收和利用效率、各器官氮浓度、叶片净光合速率和地上部生物量对CO_2浓度升高(+200μmol?mol-1)的响应。结果表明,(1)促根突变体ERF3和野生型总根长、冠根数、扎根深度及根系生物量在高CO_2浓度下均表现为显著增加(P<0.05)。突变体ERF3根系形态指标和生物量对高CO_2浓度的响应幅度为42.3%~288.9%,较野生型高出6.4%~191.0%。(2)突变体ERF3单茎根系活力在高CO_2浓度下表现为显著(P<0.05)增加,增幅为212.1%;而野生型在高CO_2浓度下无显著变化。(3)无论是生长箱还是田间盆栽试验,突变体ERF3在高浓度CO_2下均可以更好地协调氮素的吸收和利用过程。突变体ERF3各器官的氮浓度在高浓度CO_2下并未表现出明显降低趋势;而野生型在高浓度CO_2下表现为显著降低。(4)叶片氮浓度和Rubisco含量的稳定显著提高(P<0.05)了突变体ERF3叶片的净光合速率对浓度CO_2升高的响应能力,增幅为42.8%。以上结果表明,未来育种可考虑通过提高粳稻根系生长和活力来减缓CO_2浓度升高对粳稻植株氮素吸收的负效应,从而促进水稻生长和生产。
