干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

Much Improved Irrigation Use Efficiency in an Intensive Wheat-Maize Double Cropping System in the North China Plain

Crop yield and water use efficiency （WUE） in a wheat-maize double cropping system are influenced by short and uneven rainfalls in the North China Plain （NCP）, A 2-year experiment was conducted to investigate the effects of irrigation on soil water balance, crop yield and WUE to improve irrigation use efficiency in the cropping system, Soil water depletion （~SWS） by crop generally decreased with the increase of irrigation and rainfall, while ASWS for the whole rotation was relatively stable among these irrigation treatments, High irrigations in wheat season increased initial soil moisture and ASWS for subsequent maize especially in the drought season, Initial soil water influenced mainly by the irrigation and rainfall in the previous crop season, is essential to high yield in such cropping systems, Grain yield decreased prior to evapotranspiraUon （ET） when ET reached about 300mm for wheat, while maize showed various WUEs with similar seasonal ET, For whole rotation, WUE declined when ET exceeded about 650 mm, These results indicate great potential for improving irrigation use efficiency in such wheat-maize cropping system in the NCP, Based on the present results, reasonable irrigation schedules according to different annual rainfall conditions are presented for such a cropping system.     

应用AFLP与RFLP标记研究水稻磷吸收与利用率的数量性状位点

从耐低磷胁迫水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）品种“ＩＲ２０”与低磷敏感品质ＩＲ５５１７８－３Ｂ－９－３杂交发展的重组自交系群体中选择的８４个系在液体培养条件下,测定了相对生物量,植株相对磷含量及相对磷利用率;在酸性土壤盆栽条件下测定了相对分蘖力与相对地上部生物量。用选择的８４个系构建了包括２６个ＲＦＬＰ标记与１５３个ＡＦＬＰ标记的分子标记图谱用于基因定位分析。溶液培养条件下在第１２,６,７三     

应用AFLP与RFLP标记研究水稻磷吸收与利用率的数量性状位点

To identify genetic factors underlying phosphorus (P) uptake and use efficiency under low-P stress in rice (Oryza sativa L.), 84 selected genotypes (recombinant inbred lines) and their parents (which differed in tolerance for low-P stress) “IR20” and IR55178-3B-9-3, were cultured in liquid medium supplemented with adequate and low P levels in a greenhouse. Plants were sampled after 6 weeks in culture for measurements of plant dry weight, P concentration, P uptake and P use efficiency under both P sufficient and stress conditions. A total of 179 molecular markers, including 26 RFLPs and 153 AFLPs, mapped on all 12 chromosomes of rice based on the 84 selected genotypes were used to detect the quantitative trait loci (QTLs) underlying tolerance for low-P stress. Three QTLs were detected on chromosomes 6, 7 and 12, respectively, for relative plant dry weight (RPDW) and relative P uptake (RPUP). One of the QTLs flanked by RG9 and RG241 on chromosome 12 had a major effect which explained about 50% of the variations in the two parameters across the population. The results coincided with the QTLs for low-P stress based on relative tillering ability from the same population from a cross between Nipponbare and Kasalath under soil condition. The identical major QTL for P uptake and plant growth under low-P stress in both liquid medium and soil strongly suggests that the ability of P uptake mainly controls rice tolerance for low-P stress.     

Water-Saving and High-Yielding Irrigation for Lowland Rice by Controlling Limiting Values of Soil Water Potential

The present study investigated whether an irrigation system could be established to save water and increase grain yield to enhance water productivity by proper water management at the field level in irrigated lowland rice （Oryza sativa L.）. Using two field-grown rice cultivars, two irrigation systems; conventional irrigation and water-saving irrigation, were conducted. In the water-saving irrigation system, limiting values of soil water potential related to specific growth stages were proposed as irrigation indices. Compared with conventional irrigation where drainage was in mid-season and flooded at other times, the water-saving irrigation increased grain yield by 7.4% to 11.3%, reduced irrigation water by 24.5% to 29.2%, and increased water productivity （grain yield per cubic meter of irrigation water） by 43.1% to 50.3%. The water-saving irrigation significantly increased harvest index, improved milling and appearance qualities, elevated zeatin-I-zeaUn riboside concentrations in root bleedings and enhanced activities of sucrose synthase, adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase, starch synthase and starch branching enzyme in grains. Our results indicate that water-saving irrigation by controlling limiting values of soil water potential related to specific growth stages can enhance physiological activities of roots and grains, reduce water input, and increase grain yield.     

不同氮素形态及水分胁迫对水稻苗期水分吸收、光合作用及生长的影响

采用室内营养液培养,聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫处理、HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法,在3种供氮形态下（NH4^＋-N／NO36-N为100／0、50／50和0／100）,研究了水稻苗期水分吸收、光合及生长的状况。结果表明,在非水分胁迫下,水稻单位干重吸水量以单一供NO3^--N处理最高,加HgCl2抑制水通道蛋白活性后,单一供NO3^--N、NH4^＋-N和NH4^＋-N／NO3^--N为50,50处理的水稻水分吸收分别下降了9．6％、20．7％和16．0％;但在水分胁迫下,单一供N03^--N的处理水分吸收量显著降低,低于其它2个处理,加HgCl2抑制水通道蛋白活性后,水分吸收量分别降低了1．0％、18．8％和23．5％。在2种水分条件（水分胁迫与非水分胁迫）下,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和细胞间隙CO2浓度等指标均以单一供NH4^＋-N处理最大,NH4^＋-N／NO3^--N为50,50处理次之,单一供NO3^--N处理最小。HgCl2处理结果表明,不同形态氮素营养能够影响水稻幼苗根系水通道蛋白活性。在2种水分条件下,NH4^＋-N／N03^--N为50,50处理的生物量（干重）均最大。本研究为水稻苗期合理施肥以壮苗提供了理论依据。     

Characterization and Use of Male Sterility in Hybrid Rice Breeding

The hybrid rice （Oryza sativa L.） breeding that was Initiated In China in the 1970s led to a great improvement in rice productivity. In general, It increases the grain yield by over 20% to the inbred rice varieties, and now hybrid rice has been widely introduced into Africa, Southern Asia and America. These hybrid varieties are generated through either three-line hybrid and two-line hybrid systems; the former is derived from cytoplasmic male sterility （CMS） and the latter derived from genlc male sterility （GMS）. There are three major types of CMS （HL, BT and WA） and two types of GMS （photoperlod-sensitlve （PGMS） and temperature-sensitive （TGMS））. The BT- and HL-type CMS genes are characterized as orf79 and orfH79, which are chimeric toxic genes derived from mltochondrial rearrangement. Rf3 for CMS-WA Is located on chromosome 1, while Rf1, Rf4, Rf5 and Rf6 correspond to CMS-BT, CMSoWA and CMS- HL, located on chromosome 10. The Rfl gene for BT-CMS has been cloned recently, and encodes a mltochondriatargeted PPR protein. PGMS Is thought to be controlled by two recessive loci on chromosomes 7 and 12, whereas nine recessive alleles have been identified for TGMS and mapped on different chromosomes. Attention Is still urgently needed to resolve the molecular complexity of male sterility to assist rice breeding.     

干旱胁迫下四倍体刺槐幼苗水分利用效率及稳定碳同位素组成的研究

在模拟自然干旱的条件下,测定2个四倍体刺槐品种(K2、K3)和普通二倍体刺槐(K1)一年生组培苗的长期和瞬时水分利用效率(WUE)及其稳定碳同位素组成(δ13C),以探讨四倍体刺槐的抗旱机理.结果表明,K2、K3的长期水分利用效率(WUEL)在不同水分胁迫条件下都显著高于K1,它们在同等供水条件下比K1具有更大的生物量产出;3个材料叶片的瞬时水分利用效率(WUEI)均随干旱胁迫的加剧表现先升后降的趋势,且胁迫处理均高于适宜水分处理.随水分胁迫的加剧,各品种刺槐苗木叶片的δ13C显著升高;K2、K3的δ13C在各水分条件下均高于K1;各材料叶片的δ13C与其WUEL有良好的正相关性,可以作为筛选高WUE刺槐品种的指标.     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B／明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系。对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析。实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平。结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位。在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLs,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上。结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度。抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状。     

根系分区交替滴灌对苹果幼苗生理特性和水分利用效率的影响

以矮化红富士苹果幼苗为试验材料,采用交替滴灌(ADI)、固定滴灌(FDI)和常规滴灌(CDI)3种滴灌方式和3种灌水量对苹果幼苗的生理特性和水分利用效率进行了研究,以阐明根系分区交替灌溉下苹果幼苗生理特性和节水机理.结果表明:与CDI方式相比,当灌水定额由20 mm增大到30 mm时,ADI方式提高了苹果幼苗根干重、根系导水率、叶水势和净光合速率,降低了其蒸腾速率、棵间蒸发量和蒸散量,从而使得ADI方式下的叶片水分利用效率、总水分利用效率和灌溉水分利用效率较CDI方式大大提高;3种滴灌方式的根系导水率均存在显著的季节变化,并以8月份最大,12月份最小;与CDI方式相比, ADI和FDI方式在节水达33.3%时的平均根系导水率仅分别降低了5.81%和14.7%,但水分利用效率、灌溉水利用效率分别较CDI方式高出16.31%和14.48%、40.52%和27.65%.可见,局部根区灌溉方式能促进苹果幼苗生长和光合作用,并主要通过提高根系导水率的途径来提高水分利用效率.     

施硅提高水稻叶片对紫外线胁迫的抗性

采用加硅与缺硅营养液培养的方法,首次研究证明硅能提高水稻(Oryza sativa L.)叶片抗紫外线胁迫的能力.结果表明,在紫外胁迫条件下,缺硅水稻叶片表面出现明显的棕色伤害斑点,而加硅叶片未出现伤害症状.硅在水稻表皮细胞壁及细胞内部的积累明显促进了紫外吸收物质在表皮细胞中的聚集,使表皮中可溶性酚类物质含量提高17%,不溶性紫外吸收物质的含量增加65%左右.荧光显微镜观察表明,在表皮细胞外壁或胞内沉积的水合二氧化硅固体中包含着大量不溶性的酚类化合物,它们与可溶性酚类物质一起在叶片的上、下表皮细胞中形成了吸收紫外线的屏障.     

寒地稻田不同灌溉模式下稻株生长与水分消耗利用

为揭示不同灌溉模式下水稻植株生长与水分消耗利用,通过蒸渗仪与田间小区结合的方法,以常规淹灌模式作为对比,研究了三种灌溉模式的水稻植株生长与水分消耗利用。试验结果表明：水稻植株体通过水分的自我调解来适应稻田生态系统变化,灌溉模式对水稻植株各器官的湿基含水率产生显著影响（P<0.05）,控制灌溉模式能够有效地延缓水稻生育后期的根系衰老;作为水分的载体,水稻植株干物质积累量直接影响水稻的耗水量,控制灌溉模式下稻田生态系统的水稻耗水量较间歇灌溉和常规淹灌都有大幅度的降低,而水分利用效率大幅度提高;控制灌溉模式可以通过生长补偿效应来增加后期干物质的积累,从而提高籽粒产量。根据各灌溉模式水稻的腾发量结合实际降雨量,来调控稻田灌溉水量,能够有效地维持SPAC稻田生态系统平衡,保证农业和生态系统的可持续发展。研究结果可为寒地黑土区稻田生态系统水分消耗利用研究提供理论依据和技术支撑。     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B/明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系.对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析.实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平.结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位.在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLS,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上.结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度.抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状.     

施硅提高水稻叶片对紫外线胁迫的抗性

采用加硅与缺硅营养液培养的方法, 首次研究证明硅能提高水稻(Oryza sativa L.)叶片抗紫外线胁迫的能力。结果表明, 在紫外胁迫条件下,缺硅水稻叶片表面出现明显的棕色伤害斑点,而加硅叶片未出现伤害症状。硅在水稻表皮细胞壁及细胞内部的积累明显促进了紫外吸收物质在表皮细胞中的聚集,使表皮中可溶性酚类物质含量提高17%,不溶性紫外吸收物质的含量增加65%左右。荧光显微镜观察表明,在表皮细胞外壁或胞内沉积的水合二氧化硅固体中包含着大量不溶性的酚类化合物,它们与可溶性酚类物质一起在叶片的上、下表皮细胞中形成了吸收紫外线的屏障。     

控制小麦种、属旗叶水分利用效率的染色体背景分析

利用ＬＣＡ－３便携式光合仪对不同染色体背景的材料测定表明,就旗叶水分利用效率（ＷＵＥ）而言,不同染色体组的上排序为ＡＡ＞ＢＢ＞ＤＤ＞ＲＲ,说明Ａ组染色体上载有控制高ＷＵＥ的基因,对中国春双端体系列的研究表明,Ａ组染色体无论在缺失长臂和短臂时,其端体也保持较高的旗叶ＷＵＥ,在１ＡＬ、２ＡＬ、２ＡＳ、７ＡＳ染色体臂上载有控制高ＷＵＥ的基因。对小黑麦附加系的研究表明,４Ｒ染色体上载有控制高ＷＵＥ的基因,     

一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。     

生长素极性运输在水稻根发育中的作用

生长素极性运输(PAT)在植物生长发育尤其是极性发育和模式建成中起重要作用.采用2种PAT抑制剂TIBA(2,3,5-triiodobenzoic acid)和HFCA(9-hydroxyfluorene-9-carboxylic acid)处理水稻(Oryza sativa L. cv.Zhonghua)幼苗,结果表明:PAT影响水稻根发育包括主根的伸长、侧根的起始和伸长以及不定根的发育.PAT的抑制导致主根变短、侧根和不定根数目减少.外源附加生长素(NAA)可以部分恢复不定根的形成但不能恢复侧根的形成,表明在侧根和不定根的形成上可能具有不同的机制.切片结果表明,30μmol/TIBA处理后并不完全抑制侧根原基的形成,进一步研究表明生长素由胚芽鞘向基部的运输在水稻不定根的起始和伸长中起关键作用.     

羊草群落的水分利用

羊草(Leymus chinensis (Trin．)Tzvel．)群落的土壤水分具有明显的成层性：O-40cm是根系集中分布层,受降水和蒸散的直接影响,称为蒸散与降水相互作用层;40-120cm贮水变化滞后于根系层贮水和群落蒸散的季节变化,称为主要贮水层;120cm以下称为水分相对稳定／平衡层。1996年属平水年,生长季末土壤水盈余18mm;1998年属丰水年,在连续强降雨时发生渗漏,生长季末土壤水亏缺15mm。蒸腾-蒸散比(T/ET)不仅反映群落的繁茂和活力,而且反映植物对环境水资源的利用状况。1998年8月T/ET值较小(0．5),6月达O．7,7月受降水少影响而有所降低(O．6),8月水分利用效率达到最大(O．9),9月降到O．6。水分利用效率(WUE)在良好的水分条件下(1998年),主要受植物自身生长速度的限制,其季节变化与生长大周期吻合。深入分析WUE和T/ET的内涵,提出蒸散效率(ETE)的概念,能更好地反映植物对环境水资源利用的状况或程度,具有实际意义。     

羊草群落的水分利用

羊草(Leymus chinensis (Trin.)Tzvel.)群落的土壤水分具有明显的成层性:0～40 cm是根系集中分布层,受降水和蒸散的直接影响,称为蒸散与降水相互作用层;40～120 cm贮水变化滞后于根系层贮水和群落蒸散的季节变化,称为主要贮水层;120 cm以下称为水分相对稳定/平衡层.1996年属平水年,生长季末土壤水盈余18 mm;1998年属丰水年,在连续强降雨时发生渗漏,生长季末土壤水亏缺15 mm.蒸腾-蒸散比(T/ET)不仅反映群落的繁茂和活力,而且反映植物对环境水资源的利用状况.1998年8月T/E7值较小(0.5),6月达0.7,7月受降水少影响而有所降低(0.6),8月水分利用效率达到最大(0.9),9月降到0.6.水分利用效率(WUE)在良好的水分条件下(1998年),主要受植物自身生长速度的限制,其季节变化与生长大周期吻合.深入分析WUE和T/E的内涵,提出蒸散效率(ETE)的概念,能更好地反映植物对环境水资源利用的状况或程度,具有实际意义.     

辽宁省近15年的部分水稻主栽品种的简单重复序列(SSR)多态性分析

应用简单重复序列(SSR)标记方法对辽宁省近15年的14个大面积种植的水稻品种进行遗传多样性分析的结果表明,17对引物共产生43个位点,其中多态性位点17个,平均每对SSR引物检测到2.53个,占位点总数的39.53%。用Nei’s公式计算水稻品种间的遗传距离,并以算术平均非加权聚类(UPGMA)法进行聚类分析并结合系谱分析结果表明,辽宁省近15年的水稻主栽品种遗传多样性不够丰富,多数品种间的亲缘关系较近,欲进一步提高产量还需拓宽遗传基础。