水稻大穗形成及其调控的研究进展

水稻每穗粒数是构成产量的关键因素,现代高产水稻品种多表现为穗大粒多。增加每穗粒数、促进大穗形成是提高水稻产量的重要途径。本文概述了水稻每穗粒数形成与幼穗发育的关系,并结合作者相关研究,从水稻穗型的遗传调控、营养状况与氮肥管理、水分、温光条件和内源激素等方面分析了其对每穗粒数形成的影响。从根系形态生理与幼穗发育、水肥管理和温光条件以及植物激素间的相互作用调节颖花分化与退化的生理和分子机制等方面提出了未来加强水稻大穗形成研究的重点,以期为大穗高产水稻品种选育和栽培调控提供依据。

机插密度和穗肥减量对优质食味水稻品种籽粒淀粉合成的影响

机插密度对优质食味水稻品种籽粒淀粉合成的影响尚不明确。试验以3个江苏省代表性优质食味水稻品种南粳9108、南粳5055和南粳46为材料,行距固定为30 cm,通过设置10、12、14、16和18 cm株距,形成33.3×10^(4)、27.8×10^(4)、23.8×10^(4)、20.8×10^(4)和18.5×10^(4)穴hm^(-2)5种机插密度,研究了机插密度对上述优质食味水稻品种产量和籽粒淀粉合成的影响,并观察了穗肥施氮量减半施用对优质食味水稻籽粒淀粉合成的调控效应。结果表明:(1)3个优质食味水稻品种产量均在密度为27.8×10^(4)穴hm^(–2)时最高。成熟期稻米直链淀粉含量随机插密度增加呈先下降后上升的趋势,支链淀粉含量则不断下降。机插密度控制在27.5×10^(4)~29.9×10^(4)穴hm^(–2)时,有利于提高上述优质食味水稻品种的食味值。(2)随机插密度增加,颗粒结合态淀粉合成酶(granule-bound starch synthase,GBSS)和ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGP)在籽粒灌浆前中期(抽穗后8~20 d)的活性有所上升,但在灌浆后期迅速下降,而机插密度对淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE)活性无明显影响。其中,抽穗后12~16 d籽粒中GBSS和AGP活性与直链淀粉和总淀粉含量呈显著或极显著正相关。(3)与正常穗肥相比,穗肥减半处理能显著降低优质食味水稻品种灌浆前中期籽粒中GBSS和AGP活性,降低稻米直链淀粉含量,提升优质食味稻米的食味值。上述结果表明,机插密度可通过调控灌浆前中期籽粒中淀粉合成关键酶(GBSS和AGP)活性,调控直链淀粉含量进而影响稻米食味值。合理的机插密度和穗肥施用量有助于进一步改善优质食味稻米的食味品质。

结实期干湿交替灌溉对水稻根系、产量和土壤的影响

【目的】干湿交替灌溉(WMD)对水稻根系生长和产量形成有重要影响,但其对土壤性状的影响,以及与根系生长的关系尚不明确。【方法】本研究以5个不同类型的水稻品种为材料,在结实期设置常规灌溉(CI)和干湿交替灌溉(WMD)两种灌溉方式处理,研究了其对水稻产量、根系形态生理及土壤性状的影响。【结果】1)与CI相比,结实期WMD可明显提高不同品种的结实率与千粒重,从而提高水稻产量。2)结实期WMD能够提高复水后水稻根际与非根际土壤硝态氮含量和脲酶、蔗糖酶活性,降低土壤铵态氮含量。3)结实期WMD复水后水稻根系形态(根质量、根数、根长、根表面积、根体积、根系通气组织面积)及根系活力(根系氧化力)均明显高于CI处理。【结论】WMD复水后较高的根际和非根际土壤硝态氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及较低的土壤铵态氮含量能够改善水稻根系形态生理,促进籽粒灌浆结实,提高水稻产量。

播种量和穗肥施氮量对优质食味直播水稻产量和品质的影响

播种量是影响直播水稻产量的关键因素之一,但其对优质食味水稻产量和品质的影响研究相对较少。施用穗肥是水稻高产栽培的重要措施,但穗肥施氮量对优质食味直播水稻产量和品质的调节效应尚不清楚。本研究以3个江苏省代表性优质食味水稻苏香粳3号、南粳5055和南粳9108为材料,在行距固定为25 cm条件下,分析了60、90、120、150和180 kg hm^(-2)等5个播种量对上述品种产量和品质的影响,并观察了适宜播种量条件下穗肥施氮量对优质食味水稻产量和品质的调节效应。主要结果表明:(1)苏香粳3号、南粳5055和南粳9108的产量均随播种量增加呈先升后降的趋势。3个品种高产最适播种量分别为130.2~136.5、118.3~119.3和90.0~96.4 kg hm^(-2)。稻米加工品质与播种量呈不同程度负相关,而垩白粒率、垩白度、蛋白质含量、米粉消解值与播种量呈显著或极显著正相关。胶稠度、直链淀粉含量、食味值和崩解值与播种量均呈显著或极显著负相关。(2)在高产适宜播种量条件下,与常规穗肥施氮量相比,穗肥施氮量减半对南粳5055和南粳9108的产量无明显影响,但可明显改善稻米的外观品质和食味值。上述结果表明,优质食味直播水稻最适播种量因品种而异。播种量过大会使优质食味水稻的加工品质、外观品质和食味值变劣。适量降低穗肥施氮量有利于进一步改善优质食味直播水稻的外观品质和食味品质。

穗肥施氮量对不同穗型超级稻品种产量的影响及其机制

施用氮素穗肥是水稻增产的一项重要管理措施,但其用量对不同穗型超级稻品种的增产效应及其机制尚不明确。本研究选用3个穗型(以每穗粒数表示)差异较大的超级稻品种南粳9108(小穗型)、扬两优6号(中穗型)和甬优1540(大穗型)为材料,在基蘖肥用量相同(162 kg N hm^(-2))的情况下,研究了0、54、108、162和216 kg km^(-2)五种穗肥施氮量对上述水稻品种产量的影响,并观察了其对颖花分化退化及抽穗后相关形态生理指标的调控效应。结果表明:(1)在0~216 kg hm^(-2)穗肥施氮量范围内,随施氮量增加,水稻每穗粒数均逐渐增加,结实率和粒重逐渐降低,且穗肥施氮量越高结实率和千粒重下降越明显。南粳9108、扬两优6号和甬优1540三个水稻品种在穗肥施氮量分别为162~216、108~162和54~108 kg hm^(-2)时产量最高。依据产量与穗肥施氮量曲线方程计算出上述3个品种高产最适穗肥施氮量分别为177.6~182.0、134.3~136.3和109.9~125.7 kg hm^(-2)。(2)总体而言,穗型大的品种产量高,穗型小的品种穗肥增产效应大。施用穗肥后小穗型品种二次颖花分化数和现存数增加幅度大是其增产效应高于中、大穗型品种的主要原因。(3)3个水稻品种在高产的穗肥施氮量条件下,高效叶面积率、粒叶比(颖花/叶、实粒/叶和粒重/叶)、非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)转运量、糖花比、抽穗后0~40 d根系氧化力、颖花根活量和籽粒与根系玉米素(zeatin,Z)和玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)含量高。相关分析表明,不同穗型超级稻品种产量与以上指标基本呈显著或极显著正相关关系。上述结果表明,穗肥施氮量应根据穗型大小进行调节。适宜的穗肥施氮量有助于在较高总颖花量的前提下,保持抽穗后较高的高效叶面积率、粒叶比、NSC转运量、糖花比、根系氧化力、颖花根活量和籽粒与根系中Z+ZR含量,这有利于维持较高的结实率和粒重,从而提高水稻产量。