水、旱条件下水稻茎秆主要抗倒伏性状的QTL分析

以粳型旱稻IRAT109和粳型水稻越富杂交的116个DH株系的群体为材料,利用已构建的分子标记连锁图(包括94个RFLP标记和71个SSR标记),定位了水稻茎秆主要抗倒伏性状的QTL。在水田、旱田栽培条件下,考查了乳熟期DH系及其亲本的茎基粗、茎秆长及茎秆强度等性状。相关分析表明,茎基粗与茎秆长、茎基粗与茎秆强度及茎秆长与茎秆强度间均呈极显著正相关。利用QTLMAPPER进行水、旱田单环境定位分析及水、旱田联合定位分析定位了控制这些性状的QTL。水、旱田单环境定位分析结果表明：3个性状共检测到9个加性QTL和5对上位性QTL;联合定位分析表明：茎基粗、茎秆长共检测到6个加性QTL和6对上位性QTL,其中6个加性QTL和1对上位性QTL在两种方法下都检测到。旱田条件下检测到2个加性及2对上位性QTL(bctla、ct9、c16a-c16c和cs5-cs12)对表型变异的贡献率(简称贡献率)大于30％。这些高贡献率QTL可能对旱田条件下旱稻抗倒伏分子育种有重要意义。     

水稻茎秆抗倒伏的力学分析

建立了水稻茎秆的力学模型,根据该模型,利用力学理论和方法,分析了典型风荷载对水稻茎秆的影响．综合风、雨、土壤、茎秆性状等各种因素,给出了水稻茎秆抗例伏的各种性质参数的关系式．根据此关系式,可对水稻茎秆的抗倒伏能力进行综合评价和预测。     

不同养分和水分管理模式对水稻抗倒伏能力的影响

大田试验下,通过对水稻茎秆基部物理性状、形态特征和硅、钾含量的测定和比较,系统研究了不同养分和水分管理模式对水稻茎秆抗倒伏能力的影响．结果表明,有机无机肥配施,特别是秸秆与化肥配施(CS)养分模式可明显提高水稻植侏茎秆粗度、茎壁厚度和茎重,从而有效提高了基部茎秆的抗折力(RS)和明显降低了水稻的倒伏指数(LI),秸秆与化肥配施(CS)养分模式对水稻抗倒伏能力的效果在干湿交替(AWD)和控水模式(DRA)下表现更为明显。有机无机肥配施,特别是秸秆与化肥配施(CS)的养分模式在干湿交替(AWD)和控水模式(DRA)下更有助于提高水稻茎秆的硅、钾含量、相关分析表明,水稻基部茎秆茎壁厚度、茎重和抗折力与茎秆硅、钾含量存在显著(P<0．05)或极显著正相关(P<0．01)。     

水稻茎秆形态结构特征和化学成分与抗倒伏关系综述

水稻茎秆形态结构特征和化学成分与其抗倒伏性能相关。本文对水稻茎秆高度、茎秆基部第1、2节间长度、茎秆粗细、茎壁厚度、厚壁组织(机械组织)数量和强度、维管束数量、细胞壁纤维素和木质素含量、细胞中碳水化合物积累的数量、硅与钾的含量以及茎秆抗倒伏相关的QTL等与水稻的抗倒伏性的相互关系进行了综述,为水稻抗倒伏优良品种性状的选育提供参考。     

不同有机肥源及其与化肥配施对稻田

比较了不同施肥方式对江苏金坛(31°39′41.8″ N, 119°28′23.5″ E)稻麦轮作体系下稻季土壤线虫群落结构的影响.试验共设CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(猪粪堆肥配施50%化肥)、SF(秸秆全量还田配施100%化肥)、PSF(猪粪堆肥和秸秆全量还田配施50%化肥)和PMF(猪粪商品有机无机复合肥)6个处理,在秋季水稻收获后进行采样.连续两年的试验结果表明: 线虫种群在不同处理和年份间存在变化.配施有机肥能够增加线虫总数,降低食细菌线虫的丰度,显著提高杂食/捕食性线虫的丰度;各处理食真菌线虫的丰度无显著差异;单施化肥和猪粪商品有机无机复合肥对植食性线虫的抑制作用不明显.第二年配施有机肥的食细菌线虫丰度较第一年相对提高,植食性线虫(潜根属Hirschmanniella)丰度相对降低.从土壤线虫生态学指数来看,配施有机肥处理第二年的土壤线虫多样性均显著提高,丰富度指数有上升的趋势,而线虫通路比值几乎没有变化.第二年瓦斯乐斯卡指数较第一年相对提高,而植食性线虫成熟指数相对降低.施用有机肥能够提高土壤食微线虫的丰度,使土壤环境趋于健康.     

水稻茎秆解剖结构与抗倒伏能力关系的研究

利用石蜡切片法研究了抗倒伏水稻品种南粳44、武运粳7号与不抗倒伏水稻品系宁7412基部茎秆解剖结构及其与水稻抗倒伏能力的关系.结果表明:抗倒伏水稻品种南粳44和武运粳7号基部节间的维管束数目较多,维管束鞘较厚,细胞层数较多,细胞排列紧密、体积较小;而不抗倒伏水稻品系宁7412基部节间的维管束数目偏少,维管束鞘较薄,细胞层数较少,细胞体积大.从解剖结构还可看出,南粳44和武运粳7号茎秆内的贮藏物质明显多于宁7412.这些茎秆解剖结构的差异可用于区分不同水稻品种(系)的抗倒性强弱,可以作为抗倒伏水稻品种的选育指标和筛选依据,为水稻抗倒伏品种的选育提供了理论依据.     

水稻基部伸长节间性状与茎秆机械强度的相关分析和QTL定位

分析水稻品种‘沈农265’和‘丽江新团黑谷’杂交的F2群体基部第二节间茎秆机械强度与该节间形态和茎秆解剖结构的相关性,并对基部第二节间机械强度和相关性状进行QTL定位的结果表明：机械强度与茎粗、茎壁面积、茎壁厚度、大小维管束数目、大小维管束面积、大小维管束韧皮部面积、大小维管束木质部面积呈显著或极显著的正相关,与节间长度呈极显著的负相关,而与茎秆扁平率的相关不显著。采用复合区间作图,从研究的14个目标性状中检测到18个QTL。控制基部第二节间的抗折力的QTL检测到4个,位于第4、7、9和10号染色体上,可解释遗传变异的12%～23%。在第4和第7染色体上的相同区间上还同时检测到了控制茎壁性状和维管束性状QTL,贡献率在12%～21%之间。说明这两个位点是控制基部第二节间机械强度的重要区域,也是茎壁性状、维管束性状与机械强度高度正相关的遗传学基础。     

有机—无机肥料配施对红壤柑桔园土壤性状的影响

1985—1988年的试验结果表明,红壤柑桔园采用有机和无机肥料配施,明显改善果园土壤性状,既可增强多种土壤酶活性,又可使土壤养分含量保持较高水平。红壤柑桔园有机肥的施用量(指氮素)占总施肥量的一半左右是合适的。     

水稻茎秆抗倒伏的综合评价

利用力学理论和方法,综合分析了水稻茎秆各性状对抗倒伏的影响．突破以往的单性状分析方法,得到水稻茎秆抗倒伏的综合评价指标λ(茎秆柔度),它综合反映了秆长、截面尺寸和形状等茎秆性状．λ是一个无量纲的量,λ值越小,抗倒伏能力越强．     

水稻对硒吸收、分布及硒与硅共施效应

水稻幼苗根吸收的７５Ｓｅ在顶叶分布较多,以下各对依次减少,但根内积累更多。当Ｙｏｓｈｉｄａ营养液加入０．１和０．３ｕｇ／ｍｌ亚硒酸钠,根吸收３２Ｐ多,幼苗长高并生根;但经０．６ｕｇ／ｍｌ处理后幼苗生长受抑制,叶片失绿。加Ｓｉ可抑制Ｓｅ高浓度使叶片变黄。在同样加Ｓｅ处理中,加Ｓｉ的株高、根长、叶绿素含量和叶片可溶性蛋白含量以及对３２Ｐ吸收量和幼苗地上部分布量均高于不加Ｓｉ的处理,并随着Ｓｅ浓度的增加而增高,而当Ｓｅ浓度过高时则下降。加Ｓｉ促进１４Ｃ－同化物分布在稻穗。     

水稻不同生育期茎秆生化成分的变化及其与抗倒伏能力的关系

以抗倒伏品种‘南粳44’、‘武运粳7号’与不抗倒伏品系‘宁7412’为试验材料,通过对水稻不同生育期茎秆硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量的测定,结合氮钾肥配比试验,研究了水稻不同生育期茎秆硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量的变化及其与茎秆抗倒伏能力的关系。结果表明：水稻茎秆的硅、钙、镁含量及可溶性糖含量随生育进程呈上升趋势,而茎秆的钾含量呈现先降后升的趋势。在不同施肥水平条件下,水稻茎秆的硅、钾、钙、镁含量及可溶性糖含量存在一定的差异。抗倒伏品种‘南粳44’和‘武运粳7号’茎秆基部抗折力较强,施肥对水稻茎秆基部抗折力有一定的影响。水稻生殖生育期茎秆的硅含量、可溶性糖含量与茎秆基部抗折力呈极显著正相关（P〈0.01）,与水稻抗倒伏能力的强弱有一定的关系。     

水稻穗型与抗倒伏性关系的初步分析

理论分析和物理模拟测定的结果表明,穗型通过使茎秆弯曲的力矩-弯矩和重心高度影响抗倒伏性:弯矩增大和重心升高,抗倒伏性降低;反之,则抗倒伏性升高.弯矩随颈穗弯曲度变化的幅度明显大于重心,因此,弯曲穗型弯矩增加的幅度大而重心降低的幅度小,对抗倒伏性的影响明显大于直立穗型,这可能是北方粳稻直立穗型品种一般抗倒伏性较强的力学基础.     

甘蓝型油菜抗茎倒材料的筛选与候选基因挖掘

该研究采用茎秆抗折力指标评价了200份甘蓝型油菜种质资源抗茎倒伏能力,据此筛选出极端抗茎倒材料和不抗茎倒材料各1份,随后测定了2份材料成熟期茎秆的理化组分含量,并对2份极端抗茎倒差异材料蕾苔期、盛花期茎秆进行转录组测序分析,为甘蓝型油菜抗茎倒伏的遗传改良奠定基础。结果表明:(1)200份甘蓝型油菜种质资源的茎秆抗折力和茎粗均为正态分布,均属于数量遗传性状,并依据茎秆抗折力和农艺性状筛选出生育期相近,株型相似,茎秆粗度差异不显著,但茎秆抗折力差异显著的极端不抗茎倒材料GY172和抗茎倒材料GY199。(2)GY199的韧皮部比GY172更加致密,而GY172成熟期茎秆中的半纤维素、木质素、中性洗涤纤维及总可溶性糖含量均显著高于GY199,而其纤维素含量极显著低于GY199,即成熟期茎秆纤维素含量与这2个材料的茎秆抗折力呈正相关。(3)蕾苔期、盛花期茎秆转录组测序发现,碳代谢、碳固定、磷酸戊糖途径、氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生等途径的14个基因(BnaA10G0056100ZS、BnaC08G0455100ZS、BnaA08G0262400ZS、BnaC08G0239700ZS、BnaA07G0362300ZS、BnaC02G0081300ZS、BnaC04G0273000ZS等)以及纤维素合成相关的9个基因(BnaA05G0152200ZS、BnaA01G0411100ZS、BnaA03G0018900ZS、BnaA03G0037800ZS等)在抗茎倒材料GY199中显著上调表达,这些基因可能参与调控了茎秆强度性状,可作为油菜抗茎倒候选基因。     

施硅增强水稻对纹枯病的抗性

采用水培的方法,从细胞学和生理生化方面研究了硅增强水稻对纹枯病的抗性作用。结果表明：加硅处理的水稻叶片硅化细胞和叶片表面的硅元素含量均显著高于缺硅处理（对照）：接种纹枯病菌后,加硅处理的MDA含量总体上低于缺硅处理,峰值尤为显著;加硅处理的SOD活性始终高于缺硅处理,接种后第4天加硅处理SOD活性较低时,其POD活性较高,而缺硅处理的POD活性较低,表明硅增强了SOD和POD之间的协调性;接种后硅对CAT和PAL活性没有产生明显影响,但降低了PP0活性;加硅能显著降低水稻植株的纹枯病病情指数。     

Contrasting Characteristics of Lodging Resistance in Two Super-Rice Hybrids Differing in Harvest Index

The “super rice” breeding program in China has been successful in developing high-yielding hybrids, including few with high harvest index values. However, there is limited information on the relationship between lodging resistance and harvest index, and the mechanisms underlying the relationship in super-rice hybrids. In this study, a two-year field experiment was conducted to compare lodging resistance and its related traits between two super-rice hybrids differing in harvest index, i.e., Guiliangyou 2 (G2) with a high harvest index and Y-liangyou 1 (Y1) with a typical harvest index of modern high-yielding rice varieties. Results showed that compared to Y1, G2 was lower in plant height due to its lower aboveground N uptake, and its higher stem breaking resistance (i.e., lower stem breaking index) resulted from a lower stem height at its center of gravity. Consequently, G2 had a higher lodging resistance (i.e., lower plant lodging index) than Y1. This study suggests that developing super-rice hybrids with high harvest index values is a possible way to achieve both high grain yield and strong lodging resistance in rice.     

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.     

Effects of Different Potassium (K) Fertilizer Rates on Yield Formation and Lodging of Rice

As one of the most important nutrients for plants, potassium (K) has substantial effects on growth and development of crops. Present study was conducted in three different sites in South China in late season in 2019 with the objective to study the effects of different applied amounts of K fertilizer on yield formation and lodging of rice. Four K fertilizer treatments, K₀: 0 kg potassium oxide (K₂O) ha⁻¹ (control); K₁: 64.20 kg K₂O ha⁻¹ ; K₂: 128.55 kg K₂O ha⁻¹ and K₃ 153.90 kg K₂O ha⁻¹ were applied in the field experiment. The results showed that K₂ and K₃ treatments significantly increased panicle number per unit area, grain number per panicle, seed-setting rate and the grain yield of rice compared with K₀ treatment. Higher net photosynthetic rates were recorded in K₂ and K₃ treatments than K₀ treatment at tillering stage, heading stage and maturity stage. K fertilizer treatments also increased the chlorophyll content and dry matter accumulation by 6.16–23.52% and 21.32–64.59% compared with K₀ treatment, respectively. Moreover, the total N and K accumulation in the aboveground tissues of rice significantly increased under K₂ and K₃ treatments compared with K₀ treatment. Furthermore, compared with K₀ treatment, K fertilizer treatments significantly enhanced the breaking-resistant strength by 40.94–144.24% and reduced the lodging index of rice by 13.14–36.72%.     

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。