水稻籽粒激素对产量和品质的调控效应研究进展

水稻籽粒激素含量甚微,却能有效调控产量与品质的形成。该文主要对近年来国内外有关水稻籽粒中激素(IAA、GA1+4、Z、ZR、iPA、ABA、ETH)含量在不同环境下的变化规律、各激素及其互作对水稻籽粒产量和品质性状的调控效应和调控机理进行综述,并讨论了该领域未来的研究重点和方向,为今后相关研究提供信息参考。     

刈割对冬小麦再生积温需求及其籽粒产量和品质的影响

对黄土高原塬区冬小麦‘陇育216’于分蘖期、拔节期及孕穗期进行刈割处理,以不刈割为对照,测定冬小麦再生生长发育的积温需求及籽粒产量及其品质,探究刈割利用时间对冬小麦再生生长积温需求及产量构成的影响。结果表明:(1)分蘖中期(6个分蘖)前刈割利用,小麦再生各阶段的有效积温需求较对照无显著差异,在收获小麦青干草0.9～1.5t/hm2的同时,能保证籽粒、秸秆产量及其品质较对照均无显著下降;分蘖期后期(9个分蘖)及其后刈割利用,拔节至开花及成熟期的有效积温需求显著减少,尽管较分蘖期可多收获60%的青干草,但籽粒、秸秆产量较对照均显著降低。(2)通径分析发现,刈割主要通过降低再生植株高度及减少单位面积穗数而导致冬小麦籽粒减产。研究表明,为维持冬小麦再生生长节律、籽粒产量及品质形成的稳定,冬小麦刈割利用的时期应不迟于分蘖中期(6个分蘖)。     

氮肥水平对不同基因型水稻氮素利用率、产量和品质的影响

以不同基因型的水稻品种日本晴、N70、N178和OM052为供试品种,氮肥采用尿素,按基肥(70%)和蘖肥(30%)两次施用,设置3个施氮水平(N用量设0、120、270 kg·hm^-2)的田间小区试验,研究氮素水平对水稻产量、氮素利用效率和稻米品质的影响,以期为氮肥合理施用和氮高效水稻品种创制提供科学依据.结果表明:施氮能增加水稻品种产量的原因是提高了有效穗数和每穗实粒数;与对照(0 kg·hm^-2)相比,当施氮量为120和270 kg·hm^-2时,OM052籽粒产量在4个品种中增幅最大,分别为41.1%和76.8%;品种产量增幅不同是由于氮素利用效率的差异,在120、270 kg·hm^-2氮处理下,4个供试品种中,日本晴籽粒产量和氮素农学利用率(40.90 g·g^-1、18.56 g·g^-1)都最低,为氮低效品种,OM052籽粒产量和氮素农学利用率(145.9 g·g^-1、81.24 g·g^-1)都最高,为氮高效品种.施N能够增加各品种的直链淀粉和蛋白质含量,使胶稠度变长,降低垩白率、垩白度和碱消值;随施氮量增加,热浆黏度、峰值黏度、回复值和崩解值递减,而消碱值递增.相关性分析表明,低N水平下,供试品种产量及产量构成因子与外观品质、蒸煮食味的相关性更显著.综上,OM052是一个籽粒产量和氮素利用效率“双高”基因型品种,合理施用氮肥可以显著增加水稻的有效穗数和每穗粒数,改善稻米籽粒品质,实现高产和优质的协同.     

灌浆结实期温度对水稻产量和品质形成的影响

灌浆结实期是水稻产量和品质形成的关键时期,该时期温度对水稻籽粒灌浆具有显著的影响.随着全球气候趋暖以及极端天气频发,温度胁迫下籽粒灌浆和稻米品质的响应特征及其生理生化机制是目前稻作研究的热点之一.本文以灌浆结实期温度为切入点,对水稻产量和品质形成的适宜温度与温度影响时段以及温度胁迫下水稻生理生化特征等方面进行了梳理.灌浆初期(齐穗后20 d)是温度影响水稻产量和品质形成的关键时期,适温(21 ～ 26℃)有利于水稻灌浆和淀粉的充实与沉积,过高或过低温度均不利于提高水稻产量和品质.温度胁迫下,水稻生理生化活性下降,光合功能降低,抗逆性减弱,干物质积累和运转受抑,从而造成产量下降及品质变劣.这些可能为水稻优质高产栽培和灌浆结实期温度研究提供一定的参考.     

温光条件与寒地水稻产量和源库特征的关系

采用大田试验,以寒地水稻为研究对象,分析试验区2011—2014年气温和太阳辐射,比较不同年份间温光条件差异,探讨温光条件与水稻干物质积累、源库光合特征、产量及其构成之间的关系。结果表明:生育期内日活动积温利用率和日有效积温利用率呈逐年增加的趋势,而太阳辐射呈逐年降低的趋势,其中灌浆期太阳辐射强度以2014年居高;生育期内日活动积温和日有效积温及其利用率、抽穗后日平均太阳辐射强度与粒数、结实率、千粒重以及产量显著或极显著正相关;生育期内活动积温与产量(R~2=0.69)、生物产量(R~2=0.49)、抽穗期茎鞘干质量(R~2=0.74)及粒叶比(R~2=0.34)、收获指数(R~2=0.63)、群体生长速率(R~2=0.78)和净同化率(R~2=0.73)均呈二次函数关系,且拟合效果均达极显著水平,而与叶面积指数呈极显著正相关关系(R=0.80)。     

大中微量元素组合对水稻产量和品质影响的灰色综合评判

本文运用灰色系统理论，探讨了大中微量元素组合对水稻产量和品质的影响，并对其进行了灰色关联评判，结果表明复4S1Fe1Cu1和复2S2Fe1Cu2两个组合，对水稻产量和品质影响最为明显，并与田间试验情况一致。     

辽宁省水稻品种品质性状及亲缘关系变化分析

为了解辽宁省水稻品种品质性状及亲缘关系的演变情况,对1991-2015年审定的257份水稻品种进行品质性状分析,并通过亲缘系数、系谱分析了解品种间的亲缘关系和骨干亲本的应用。结果表明,25年来辽宁省水稻品种随着时间的推进表现出子粒变长、变宽,垩白度减少,透明度、直链淀粉含量、胶稠度下降的趋势。总体上随着时间的推进,品种品质性状的相似度和优质率逐步提高。但由于品质性状在不同年份的变异程度有所不同,品质性状的综合表现差异依然较大。随着时间的推进,水稻品种间亲缘系数表现出先下降后上升的特点,每个亲本直接育成品种数呈现出上升趋势。257份水稻品种共形成22个骨干亲本,利用的骨干亲本也越来越集中,丰锦、辽粳5号、辽粳326、辽粳454、辽粳294、辽星1号是辽宁省水稻育种中重要的优质骨干亲本。今后辽宁省水稻优质品种选育过程中应在利用现有骨干亲本的基础上,拓宽品种遗传基础,将外观品质、加工品质的优化作为品质改良的主要方向。     

结实期水分胁迫对不同氮肥水平下水稻产量及其品质的影响

以生产上广泛使用的3个水稻品种为材料,研究了结实期适度水分胁迫对不同氮肥水平下稻米产量及其品质的影响.结果表明,正常施氮水平下,水分胁迫使3个品种籽粒产量降低11.6%～14.7%,虽整精米率有所提高,但垩白度却显著增加(18.7%～33.1%),外观品质变劣;而高氮水平下,水分胁迫处理的产量增加18.8%～22.2%,垩白粒率和垩白度分别降低15.3%～37.2%和13.7%～29.9%,外观品质变优.稻米RVA谱特征值和米饭质地也明显受到结实期土壤水分和施氮水平的影响.正常施氮水平下,水分胁迫处理的最高粘度和崩解值(扬稻6号除外)要低于水层灌溉处理,而其消减值却明显高于水层灌溉处理,水分胁迫使得正常施氮处理的米饭口感较硬,弹性较差,粘性降低,且咀嚼有渣感.而高氮水平下,水分胁迫利于米粉糊化过程中早期粘度的上升,最高粘度增加,崩解值也明显高于水层灌溉,消减值却明显减小,米饭的硬性和凝聚性减小,松弛性和粘附性增大,米饭质地有变优的趋势.     

施硅对夜间增温下南方水稻生长、产量和品质的影响

气温增幅夜间大于白天是全球气候变暖的显著特征之一。夜间增温引起南方单季稻减产,而施硅可提高水稻产量。本研究通过田间模拟试验,分析了施硅对夜间增温下水稻主要生育期植株分蘖数、生物量等生长指标以及产量和品质的影响。增温设2水平：常温对照(CK)和夜间增温(NW),采用被动式夜间增温方法,即夜间(19:00—6:00)用铝箔膜覆盖植株冠层以模拟夜间增温;硅肥(钢渣)用量设2水平：不施硅(Si₀)和施硅(Si₁,200 kg SiO₂·hm^-2)。结果表明：与常温对照比,夜间增温使水稻生长期冠层和5 cm土层夜间平均温度分别升高0.51～0.58℃和0.28～0.41℃。夜间增温使分蘖数和叶绿素含量分别较CK降低2.5%～15.9%和0.2%～7.7%;而施硅使分蘖数和叶绿素含量较不施硅分别提高1.7%～16.2%和1.6%～16.6%。与CK相比,夜间增温下施硅显著提高了灌浆-成熟期地上部干重、全株干重和产量,增幅分别为64.1%、55.3%和7.1%;显著增加了精米率、整精米率和淀粉含量,增幅分别为2....     

不同穗型粳稻品种产量和品质性状的比较分析

利用不同穗型粳稻品种,在不同氮肥水平下对产量性状和品质性状进行了比较.试验结果表明,随着施氮水平的提高,直立穗型品种产量增加幅度大于半直立和弯曲穗型品种,但产量构成因素的变化趋势,在各种穗型品种间变化基本一致.随着施氮量的增加,3种穗型品种的糙米率、精米率和整精米率均增加,而垩白率的变化在不同穗型品种间不相一致.直立穗型品种较半直立和弯曲穗型品种,胶稠度相对较硬,蛋白质含量较高,并且对氮素的反应较敏感.     

聚糠萘水剂对黑龙江省不同积温带玉米籽粒灌浆的影响

2010和2011年在黑龙江省3个积温带(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)上,以不同基因型玉米品种郑单958和丰单3号为试材,研究不同环境温度下外源植物激素复配剂聚糠萘水剂（PASP-KT-NAA,PKN）对玉米籽粒灌浆过程和产量的影响.结果表明： 从第Ⅰ积温带到第Ⅲ积温带,玉米灌浆期的温度呈降低趋势;平均最低气温分别为12.16、11.40和9.56 ℃,玉米籽粒灌浆中后期有效积温不足,平均最低气温低于16 ℃,严重影响玉米的灌浆过程.施用PKN处理提高了3个积温带玉米籽粒干物质积累和籽粒灌浆速率;延迟了丰单3号籽粒灌浆速率达峰值的时间（T_max）,提早了郑单958的T_max;提高了两品种籽粒灌浆速率最大时的生长量和籽粒最大灌浆速率;缩短了籽粒的灌浆活跃期.PKN处理明显提高了3个积温带下两玉米品种的产量,第Ⅲ积温带的郑单958和丰单3号产量分别比第Ⅰ、Ⅱ积温带高82%、5.1%和3.4%、0.8%.施用外源PKN有助于玉米利用有限的积温,提高籽粒灌浆速率,降低籽粒含水量,最终增加产量.     

开放式增温对东北稻田生态系统作物生长与产量的影响

全球变暖在高纬度和气候凉爽地区更为明显,并且具有一定的不确定性.为了明确未来气候背景下作物的适应趋势,在中国东北哈尔滨地区设立红外增温模拟试验站,利用开放式增温系统(FATI)对东北水稻进行2个温度梯度的模拟增温试验.结果表明:增温情况下,东北水稻生长和发育加快、始穗期提前,但收获期延后;分蘖数增加,单分蘖产量下降;植株高度增加,乳熟期后植株出现倾到;叶面积增加,单叶叶长扩展;与对照比较,2种增温梯度下产量差异不同,W1(每组1根红外灯管)增温产量增加,W2(每组2根红外灯管)增温模式下产量略有下降(未到达显著);地上有机物分配及穗粒结构较对照存在差异,节宽减小,壁厚减小,千粒重减少,籽粒含水量增加;叶绿素增加、单叶净光合速率增大.     

广东早稻高产的适宜气温指标

选取了广东典型生态区的曲江、高要、广州、汕头和湛江5个代表性试验点进行地理分期播种试验,各试验点均采用3个主栽品种、设置6个播期,观测早稻不同发育期、测定其产量及其产量构成因子。结合附近气象站同期观测资料,采用数理统计和变异系数等方法,分析平均气温对早稻产量及产量构成因子的影响,确定了广东早稻高产不同生育期的适宜气温指标。结果表明:全生育期平均气温为23～24℃,其中出苗-分蘖期为18～21℃、分蘖-孕穗期为21～25℃、孕穗-齐穗期为24～28℃、齐穗-成熟期为27～30℃。     

黑龙江青冈地区晚更新世猛犸象-披毛犀动物群生存的环境背景

更新世晚期大型哺乳动物消亡一直是科学界关注的热点科学问题,其消亡的环境背景和影响机制仍没有形成一致观点。我国东北地区晚更新世地层中保存有丰富的猛犸象-披毛犀动物群(Mammuthus-Coelodonta Fauna)化石记录,是研究更新世晚期大型哺乳动物生存环境及消亡过程的理想区域。黑龙江省青冈地区出土有典型的晚更新世哺乳动物化石种类,如真猛犸象(Mammuthus primigenius)、披毛犀(Coelodonta antiquitatis)等。本文以青冈县英贤村化石出土剖面为研究对象,通过孢粉分析,重建猛犸象-披毛犀动物群的生存环境背景。青冈地区猛犸象-披毛犀动物群出土于湖沼相沉积中,研究发现其生存环境的主要植被成分是蒿属、菊科、禾本科、莎草科和云杉属,指示草甸草原为主,局地生长有针叶林的植被景观。欧亚大陆晚更新世高纬度地区广泛分布的猛犸象草原植被曾延伸到我国东北地区。     

黑龙江省水稻空壳率与孕穗期低温的关系

对黑龙江省6个主要水稻品种(龙稻3号、垦稻12号、空育131、龙稻7号、龙粳16号和松粳6号)进行孕穗期低温(处理温度分别为15℃、17℃、19℃,低温持续时间分别为2、4、6和8d)处理,采用线性内插和统计回归方法,分析了水稻单穗空壳率与孕穗期低温的关系.结果表明:研究区敏感性水稻品种和耐冷性较强水稻品种的障碍型冷害临界温度分别为17℃和16℃;孕穗期水稻对低温最敏感的时期为抽穗前14～18d.15℃低温处理8d时,松粳6号、垦稻12号的空壳率明显增加,空育131空壳率小幅升高,表明松粳6号和垦稻12号对低温反应较敏感、耐冷性较弱,而空育131对低温反应迟钝,耐冷性较强;垦稻12号、龙粳16号、空育131的冷积温与空壳率存在显著的相关关系(P0.01),随着冷积温的增加,水稻空壳率明显升高,但品种间的增幅不同.     

黑龙江凉水自然保护区苏云金芽孢杆菌的收集与鉴定

估,实验结果表明东北森林地区具有丰富多样的Bt菌株和杀虫基因资源.     

寒地不同熟性品种水稻产量对CO2浓度和温度升高响应的模拟

选择黑龙江省作为研究区域,根据主栽水稻生育期内所需积温选取3个代表性品种,重点分析增温和大气CO₂肥效作用对不同熟性品种水稻产量的影响.采用2013年的逐日气象资料及开顶式气室(OTC)(3个CO₂浓度:390、450和550 μmol·mol^-1)试验资料对品种的遗传参数进行调试;然后采用经验证的CERES-Rice作物模型分别模拟了3个CO₂浓度水平下,伴随温度升高1、2、3和4 ℃时早、中、晚熟品种水稻产量.结果表明: 随CO₂浓度升高,不同品种水稻产量均上升;随温度升高,早熟品种产量持续下降,中、晚熟品种产量先上升再下降.若不考虑CO₂肥效作用,除了中熟和晚熟品种在增温1 ℃时会有3.1%和0.27%的小幅增产外,其余均表现为减产,其中早熟品种减产幅度最大,增温4 ℃时减产高达57.7%,而中熟和晚熟品种减产10%左右.若考虑CO₂肥效作用,450 μmol·mol^-1 CO₂浓度下,中熟和晚熟品种在增温2 ℃时仍增产0.75%和3.2%;550 μmol·mol^-1 CO₂浓度下,中熟品种在增温3 ℃时仍增产4.5%,晚熟品种在增温4 ℃时仍增产0.39%.而无论是否考虑CO₂肥效作用,早熟品种在增温作用下均表现大幅度减产.与不考虑CO₂肥效相比,大气CO₂肥效作用有效提高了水稻产量,但CO₂肥效对增产的贡献率在不同品种间差异不明显,且贡献率均小于10%.     

我国东北地区不同生态条件下玉米品种积温需求及利用特征

为研究玉米品种在年份间和地域间正常成熟所需积温特征及其对当地积温的利用效率,以广适性品种郑单958为试验材料,2007-2009年在我国东北春播玉米区(40°-48°N),累计布置28个试验区,开展了55点次的玉米生长发育与产量表现联网试验.结果表明:我国东北春播玉米种植区的气象条件差异较大,在同一试验区,不同年份玉米完成整个生育进程所需积温差异不显著(P＞0.1);在同一年份,不同试验区所需积温呈极显著差异(P＜0.001),其中从播种至出苗阶段地区间相对差异最大,其次是吐丝至成熟阶段,出苗至吐丝阶段差异最小.郑单958成熟度与研究区热量条件显著相关,当地积温的利用效率与纬度呈极显著的线性回归关系;该品种在生长季＞3000℃活动积温的地区属于安全种植带,小于该值的地区将受到不能正常成熟的威胁.在一定气候条件下,玉米品种对积温的需求相对稳定.受热量条件的影响,在玉米品种自我生理反应调节下,地区间各生长发育时期所需积温差异显著.