开放式空气CO2浓度增高对水稻颖花分化和退化的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻每穗 1、2次枝梗及其颖花的分化数、退化数、现存数及退化率的影响 .结果表明 ,FACE处理对每穗 1、2次枝梗的分化数及 1次枝梗的退化数、退化率均无显著影响 ,但使 2次枝梗的退化数、退化率显著提高 ,使 2次枝梗现存数明显减少 ;FACE处理对每穗 1、2次颖花的分化数和 1次颖花的退化数、现存数、退化率均无显著影响 ,但使每穗 2次颖花的退化数和退化率显著提高 ;FACE处理使每穗颖花现存数显著减少主要是因为FACE处理使现存 1次枝梗上 2次枝梗大量退化引起 2次颖花退化所致 ;FACE处理使 1次颖花现存数占全穗的比率显著增加 ,使 2次颖花现存数占全穗的比率显著降低 .     

高浓度CO2对稻穗不同位置籽粒结实和米质性状的影响

不断升高的大气CO₂浓度影响水稻颖花发育、灌浆结实和品质形成,但这种影响是否与籽粒在稻穗上的着生部位有关尚不清楚.利用稻田FACE (Free-Air CO₂ Enrichment)平台,以优质丰产粳稻‘武运粳23’为材料,CO₂处理设背景CO₂浓度(Ambient)和高CO₂浓度(增200 μmol·mol^-1, FACE)两个水平,研究开放大田条件下高浓度CO₂对水稻颖花密度、籽粒结实能力、稻米外观和食味品质的影响及其与稻穗不同着生位置的关系.结果表明:FACE处理使武运粳23籽粒产量平均增加18.3%,从产量构成因素看,穗数和饱粒重分别增加21.4%、9.4%,每穗颖花数、饱粒率平均减少9.0%、2.2%.FACE水稻饱粒率下降主要与稻穗不同部位空粒率大幅增加有关.FACE水稻每穗颖花数减少主要与稻穗上部、中部二次枝梗现存颖花大幅减少有关,而其他位置颖花数均无显著变化;稻穗不同位置饱粒重和饱粒率对FACE的响应无显著差异.FACE处理使绿粒率下降,但糙米长度和宽度均增加,稻穗不同部位趋势一致.FACE使垩白粒率(增幅59%)、垩白度(增幅55%)均极显著增加,增幅表现为稻穗一次枝梗>二次枝梗、上部>中部>下部.FACE使稻穗不同位置稻米直链淀粉含量略增,使最高粘度、热浆粘度、崩解值、最终粘度和消减值略降,但多未达显著水平.FACE使稻米糊化温度显著下降,弱势粒的降幅大于强势粒.综上,高浓度CO₂环境下武运粳23产量增加主要与穗数增多和籽粒增重有关,而稻穗明显变小;高浓度CO₂使稻米绿粒率减少,垩白增多,而对蒸煮食味品质影响较少;颖花着生位置对高浓度CO₂环境下水稻颖花发育、结实和品质的影响因不同测定指标而异.     

近地层臭氧浓度升高对杂交稻颖花形成的影响

依托全球唯一的稻田开放式空气中臭氧浓度增高系统平台,以汕优63和两优培九为供试材料,设置大气背景臭氧浓度和高臭氧浓度（比大气背景臭氧浓度高50%）两个浓度水平,研究FACE条件下高O₃浓度对杂交稻颖花形成的影响.结果表明：高O₃浓度使汕优63和两优培九每穗颖花数分别减少28朵和34朵,下降幅度分别为15%和13%.从稻穗构成看,高O₃浓度胁迫下杂交稻每穗颖花数减少主要与每穗2次枝梗颖花数明显减少有关,对每穗1次枝梗颖花数的影响较小,因此高O₃浓度胁迫下水稻每穗1次枝梗颖花数占全穗的比率增加,每穗2次枝梗颖花数占全穗的比率降低.从颖花形成看,高O₃浓度胁迫下杂交稻每穗颖花数下降主要是颖花（特别是2次颖花）的分化受到抑制所致,而颖花的退化数不增反降.上述结果表明,采取相应措施削弱高O₃浓度胁迫对颖花分化的抑制作用可能是近地层高O₃浓度条件下减少杂交稻产量损失的关键.     

籼型常规早稻穗分化期低温对颖花形成和籽粒充实的影响

以籼型常规早稻中嘉早17为材料,于盆栽条件下采用人工气候箱控温,在水稻穗分化一次枝梗原基分化期(Ⅱ)与花粉母细胞减数分裂期(Ⅵ)进行17和20 ℃的低温胁迫处理,研究不同低温对水稻枝梗、颖花分化与退化及籽粒充实的影响.结果表明： 与对照相比,不同低温处理均显著降低每穗枝梗及颖花分化数和现存数,颖花现存数降幅为7.2%～12.4%,同时增加了枝梗和颖花的退化数,影响了花粉活性、花药开裂等花器官发育,导致籽粒充实不良,以17 ℃低温胁迫效应更明显.穗分化Ⅵ期低温处理总枝梗和颖花分化数与现存数低于穗分化Ⅱ期,但二次枝梗和颖花退化数较多,颖花退化数较穗分化Ⅱ期高11.6%;穗分化Ⅱ期低温处理穗部籽粒结实率显著低于穗分化Ⅵ期,降幅达3.7%,主要与花粉粒活性、柱头花粉散落数、花药开裂系数和籽粒充实度受低温影响较大有关.另外,穗分化Ⅱ、Ⅵ两时期受17 ℃低温胁迫效应大于20 ℃.综合穗分化两时期低温胁迫效应的差异,生产中需加强相应栽培措施的调控.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO₂浓度增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响.结果表明,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响,但使水稻生育进程加快,全生育期显著缩短,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度;FACE处理能显著增加分蘖数,极显著增加穗数,提高结实率,但使每穗颖花数显著减少;FACE处理能显著提高水稻产量,在高N条件下增产幅度更大;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响 .结果表明 ,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响 ,但使水稻生育进程加快 ,全生育期显著缩短 ,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度 ;FACE处理能显著增加分蘖数 ,极显著增加穗数 ,提高结实率 ,但使每穗颖花数显著减少 ;FACE处理能显著提高水稻产量 ,在高N条件下增产幅度更大 ;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量 ,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施 .     

异季条件下稻穗枝梗和颖花分化、退化及其形成的差异性研究

以19个水稻杂交组合为试验材料,通过大田条件下的分期播种,于抽穗期调查了稻穗枝梗、颖花分化、退化及形成有关性状,分析了各性状不同季节的变异及其相互关系。结果表明,单穗一次枝梗分化数、二次枝梗分化数、颖花分化数、一次枝梗退化数、二次枝梗退化数、颖花退化数、一次枝梗退化率、二次枝梗退化率、颖花退化率、一次枝梗形成数、二次枝梗形成数、一次枝梗颖花形成数、二次枝梗颖花形成数和单穗颖花总形成数等性状均存在较大的组合间差异和季节间变异,其中19个组合单穗颖花总形成数异季差异率变幅为5.12%~93.59%,平均变异率为34.19%;总体上,不同季节下二次枝梗各性状的变异性强,颖花性状其次,一次枝梗各性状变异性最小;根据异季条件下稻穗枝梗和颖花分化、退化及其形成性状的变异性,从大穗角度讨论了杂交稻新组合育种资源选择与利用问题。     

籼稻颖花分化与退化对不同播期温光的响应

试验以三系杂交籼稻‘五优308’和‘天优华占’以及常规籼稻‘黄华占’为材料,在大田条件下,设置10个播期,研究田间不同温光条件对籼稻生育期天数、颖花分化和退化数的影响.结果表明: 温度对3个籼稻品种生育期的影响比日照长度大,平均温度升高1 ℃,播种-穗分化始期天数平均减少1.5 d,而穗分化历期天数与光照和温度的关系均不密切.不同播期间每穗颖花数和颖花分化数存在显著差异.穗分化期间平均温度、最高温度和最低温度升高,有效积温增加,昼夜温差扩大,光辐射增强,有利于穗分化期干物质积累和颖花分化,各品种趋势一致.穗分化期间有效积温增加50 ℃,颖花分化数增加10.5朵,昼夜温差扩大1 ℃,颖花分化增加14.3朵,总光辐射量增加50 MJ·m^-2,颖花分化数增加17.1朵.颖花退化率与温度呈现二次项相关,极端高温或极端低温的自然条件不利于颖花形成,但低温天气对颖花退化的影响大于高温.温度低于临界温度,颖花退化率大幅增加,穗分化期临界积温为550～600 ℃,日平均温度为24.0～26.0 ℃,日最高温度为32.0～34.0 ℃,日最低温度为21.0～23.0 ℃.适宜高温、昼夜温差大、光照辐射强的自然条件利于颖花分化,并减少颖花退化.     

粳稻穗部性状遗传分析

从粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)RIL群体中选取每穗颖花数极端少的品系丙堡3201和丙堡3205及每穗颖花数极端多的品系丙堡3145和丙堡3214, 配制丙堡3201×丙堡3145和丙堡3214×丙堡3205两个组合的P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂ 6个世代, 调查每穗颖花数、每穗实粒数、穗长、一次枝梗数和二次枝梗数的表型分布, 并运用主基因+多基因混合遗传模型,对这5个性状进行了遗传分析。结果表明, 每穗颖花数性状在2个组合的各分离世代均未出现超亲分离, 而其它4个性状均有不同程度的超亲分离。一次枝梗数受1对主基因+多基因控制; 其余4个性状均受2对主基因+多基因控制。每穗颖花数、每穗实粒数、穗长和二次枝梗数4个性状以主基因遗传为主, 一次枝梗数性状以多基因遗传为主。     

粳稻穗部性状遗传分析

从粳稻（Oryzasativassp.japonica）RIL群体中选取每穗颖花数极端少的品系丙堡3201和丙堡3205及每穗颖花数极端多的品系丙堡3145和丙堡3214,配制丙堡3201×丙堡3145和丙堡3214×丙堡3205两个组合的P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代,调查每穗颖花数、每穗实粒数、穗长、一次枝梗数和二次枝梗数的表型分布,并运用主基因＋多基因混合遗传模型,对这5个性状进行了遗传分析。结果表明,每穗颖花数性状在2个组合的各分离世代均未出现超亲分离,而其它4个性状均有不同程度的超亲分离。一次枝梗数受1对主基因＋多基因控制;其余4个性状均受2对主基因＋多基因控制。每穗颖花数、每穗实粒数、穗长和二次枝梗数4个性状以主基因遗传为主,一次枝梗数性状以多基因遗传为主。     

不同生育阶段夜温升高对双季水稻产量的影响

利用两间玻璃温室内夜间不同的温度条件,研究了水稻不同生育阶段的夜温升高对双季早、晚稻产量的影响.结果表明：播种-幼穗分化（一次枝梗分化期）期间夜温升高,有利于双季水稻的分蘖,植株有效穗数显著增加,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早、晚稻的产量分别提高10.02%～13.18%和6.52%～7.78%（P＜0.01）;幼穗分化-抽穗（10%稻穗抽出剑叶鞘）期间夜温升高,导致颖花退化,使每穗发育颖花数减少,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早、晚稻的产量分别下降3.76%～6.67%和3.66%～6.94%（P＜0.01）;灌浆结实期（抽穗-成熟）夜温升高,双季早稻的结实率和产量显著下降,而双季晚稻的结实率和产量显著提高,平均夜间最低温度每升高1 ℃,双季早稻的产量下降2.07%～5.61%（P＜0.05）,双季晚稻的产量提高1.63%～2.28%（P＜0.05）.表明不同生育阶段的夜温升高对双季水稻产量的影响存在明显差异.     

不同土壤类型对北方粳稻穗部性状及产量构成的影响

以北方粳稻品种“长白9”、“东稻4”为试材,研究了水稻土(pH =7.25,ESP=7.60)、苏打盐碱土壤(pH=9.11,ESP=32.80)条件下两品种穗部性状及产量构成的变化规律.结果表明:与水稻土相比,在苏打盐碱土壤条件下,两品种大部分穗部性状有显著变化,枝梗数、枝梗长度、枝梗粒数均显著下降;各产量构成因素也发生显著变化,尤其是穗粒数显著减少(“东稻4”减少30.0％,“长白9”减少30.5％);单株产量与穗部性状相关分析表明,穗粒数较结实率、千粒重对产量的贡献率最大;每穗一次枝梗总粒数的减少主要受每穗一次枝梗数减少的影响,每穗二次枝梗总粒数的减少受每穗二次枝梗数及二次枝梗单枝着粒数减少共同影响;在苏打盐碱土壤条件下,相对一次枝梗来说,二次枝梗粒数更容易受环境影响.     

核酸代谢抑制剂对水稻光敏核不育性的影响

在稻穗分化的二次枝梗期后,观察比较了叶片喷施核酸代谢抑制剂５ＦＵ对水稻光敏核不育性及幼穗发育的影响,结果表明：长日照下,５ＦＵ在使农垦５８Ｓ穗长缩短、颖花数减少的同时,却使其抽穗提前,可育性得到一定程度的恢复;５ＦＵ处理还使农垦５８的抽穗被完全阻止。在短日照下,５ＦＵ处理则使农垦５８Ｓ与农垦５８在穗长与颖花数减少的同时,其抽穗反被延迟,可育性受到抑制而结实率显著降低,上述效应还可被随后施用的恢复剂乳清酸所弱化。因此可以认为光敏核不育现象与稻穗发育中核酸代谢的改变有关。     

核酸代谢抑制剂对水稻光敏核不育性的影响

在稻穗分化的二次枝梗期后,观察比较了叶片喷施核酸代谢抑制剂5-FU对水稻光敏核不育性及幼穗发育的影响,结果表明：长日照下,5-FU在使农垦58S穗长缩短、颖花数减少的同时,却使其抽穗提前,可育性得到一定程度的恢复;5-FU处理还使农垦58的抽穗被完全阻止。在短日照下,5-FU处理则使农垦58S与农垦58在穗长与颖花数减少的同时,其抽穗反被延迟,可育性受到抑制而结实率显著降低,上述效应还可被随后施用的恢复剂乳清酸所弱化。因此可以认为光敏核不育现象与稻穗发育中核酸代谢的改变有关。     

云南元江普通野生稻穗颈维管束和穗部性状的QTL分析

以云南元江普通野生稻为供体亲本,籼稻品种特青为轮回亲本构建高代回交群体,用SSR标记构建连锁图谱,在第1、2、3、4、7和10染色体上定位到7个控制穗颈大维管束数的QTL,在第1、2、3、4和8染色体上定位到5个控制穗颈小维管束数的QTL,在第11和12以外的10条染色体上,共定位到15个控制穗一、二次枝梗数和穗颖花数QTL。来自野生稻的等位基因大多表现负效,能显著减少群体的穗颈维管束数、枝梗数和颖花数,说明从野生稻演化成栽培稻的过程中,可能淘汰了一些对产量不利的QTL,保留了有利的QTL。相当一部分控制穗颈维管束数、枝梗数及颖花数的QTL在染色体上成簇分布或紧密连锁,且加性效应的方向一致,从理论上解释了这些性状表型显著相关的遗传基础,同时也说明在人工选择或自然选择下,这些性状可能存在平行进化或协同进化的关系。     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦产量形成的影响

利用农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,以弱筋小麦宁麦9号为供试品种,研究大气CO₂浓度增高和不同施氮水平对小麦生育期、株高、产量和产量构成因素的影响.结果表明：FACE处理的小麦播种至抽穗期、抽穗至成熟期及全生育期天数分别比对照缩短1.3、1.3和2.6 d,但均未达到显著水平;FACE处理的小麦穗长、穗下第1和第2节间长度显著变长,成熟期株高显著增加,比对照增加4.0%;低、中、高氮条件下,FACE处理小麦的籽粒产量分别比对照提高15.2%、21.4%和35.4%,平均增产24.6%,均达极显著水平;FACE处理小麦的单位面积穗数极显著增加,比对照增加17.8%,使穗粒数和粒重显著增加,分别比对照增加了2.9%和4.8%.FACE处理使小麦显著增产主要是由于单位面积穗数显著增加,而单位面积穗数的增加主要是由于小麦的分蘖能力明显增强所致.     

大气CO2浓度和氮肥水平对小麦籽粒产量和品质的影响

应用FACE平台,研究了不同氮肥水平下大气CO₂浓度升高对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明： 大气CO₂浓度升高（FACE）和增施氮肥显著提高了小麦籽粒产量、穗数、穗粒数和生物量.但FACE处理对收获指数无显著影响.FACE处理显著降低了籽粒蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白、面筋含量和沉降值,显著提高了小麦籽粒淀粉及其组分含量,而氮肥处理具有相反的效应.面团稳定时间及峰值黏度、最终黏度、反弹值等黏度特征参数在FACE和高氮水平下显著增加.此外,CO₂浓度与氮肥水平互作对小麦籽粒产量和生物量有显著的正效应,但对籽粒品质无显著影响.在未来大气CO₂浓度升高的情况下,维持较高的施氮量有利于提高小麦籽粒产量,改善淀粉糊化特性,缓解小麦品质特性的下降.     

大气CO2浓度和氮肥水平对小麦籽粒产量和品质的影响

应用FACE平台,研究了不同氮肥水平下大气CO₂浓度升高对小麦籽粒产量和品质的影响.结果表明： 大气CO₂浓度升高（FACE）和增施氮肥显著提高了小麦籽粒产量、穗数、穗粒数和生物量.但FACE处理对收获指数无显著影响.FACE处理显著降低了籽粒蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白、面筋含量和沉降值,显著提高了小麦籽粒淀粉及其组分含量,而氮肥处理具有相反的效应.面团稳定时间及峰值黏度、最终黏度、反弹值等黏度特征参数在FACE和高氮水平下显著增加.此外,CO₂浓度与氮肥水平互作对小麦籽粒产量和生物量有显著的正效应,但对籽粒品质无显著影响.在未来大气CO₂浓度升高的情况下,维持较高的施氮量有利于提高小麦籽粒产量,改善淀粉糊化特性,缓解小麦品质特性的下降.     

开放式空气CO2增高对水稻物质生产与分配的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO2增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻物质生产与分配的影响．结果表明,FACE处理使移栽至抽穗后20d的干物质积累量显著增加,使抽穗后20d至成熟期的干物质生产量显著减少,生物产量显著提高．移栽至抽穗期的干物质积累量增加是由于叶面积系数和净同化率共同提高所致;抽穗期至抽穗后20d的干物质积累量增加主要是由于叶面积系数的增加所致;抽穗后20d至成熟期的干物质生产量减少主要是由于净同化率的下降所造成．提高茎鞘占全株干物重的比例,降低叶片占全株干物重的比例,对穗占全株干物重的比例无显著影响,能显著提高水稻抽穗期茎鞘中可溶性糖、淀粉的含有率和含量,提高FACE处理的生物产量能极显著提高水稻产量(r＝0．7825)．     

开放式空气CO2浓度增高条件下C3作物(水稻)与C4杂草(稗草)的竞争关系

通过田间试验,研究了FACE(开放式空气CO₂浓度升高)条件下C₃作物水稻(Oryza sativa)和C₄杂草稗草(Echinochloa crusgalli)的生长和竞争关系.结果表明,FACE条件下C₃植物水稻生物量和产量增加,叶片数增加,分蘖数增加,叶面积系数(LAI)增大;而C₄植物稗草相反.FACE条件下水稻和稗草叶面积均减少,而净同化率(NAR)均增加.FACE条件下水稻稗草比例为1:1时,水稻与稗草的生物量比率、产量比率、LAI比率、茎蘖比率和NAR比率均增加,水稻稗草的竞争关系发生变化,水稻(C₃植物)竞争能力增加,稗草(C₄植物)竞争能力下降.