不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用、物质生产和产量的影响

近地层臭氧浓度升高使水稻生长受抑进而使产量下降,但这种影响是否因不同栽培条件而异尚不清楚。2011年依托先进的稻田臭氧FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)技术平台,以汕优63为供试材料,臭氧设置大气臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(比Ambient高50%),秧苗素质设置弱苗(移栽时无分蘖)和壮苗(移栽时带两个分蘖),移栽密度设置低密度(16穴/m2)、中密度(24穴/m2)和高密度(32穴/m2),研究不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻生长和产量的影响。结果表明:高浓度臭氧使水稻结实期叶片SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显下降,但胞间CO2浓度和叶温无显著变化。高浓度臭氧对水稻拔节前物质生产量没有影响,但使拔节至抽穗期、抽穗至成熟期物质生产量平均分别降低13%和29%,进而使成熟期生物产量和籽粒产量均显著下降。方差分析表明,臭氧与秧苗素质间没有互作效应,但臭氧与移栽密度的互作对最终产量的影响达显著水平。以上结果表明,臭氧胁迫使水稻生长后期光合受阻,导致物质生产和产量显著下降;适当增加移栽密度可能会减少臭氧胁迫下水稻产量的损失。     

麦-稻两熟集约生产土壤养分平衡与调控研究

以兴化市钓鱼乡为例,研究了麦－稻两熟集约生产的土壤有机质、养分的动态平衡以及调控途径。结果表明,在不同的管理模式下,高产农田有机物归还量比一般产量条件下高１４．２２％￣１８．６９％,氮、磷盈余量、钾亏缺量分别为３８０．０￣４３２ｋｇ／ｈｍ＾２、１９．１５￣３２．７８ｋｇ／ｈｍ＾２、９９．１￣１７４．０ｋｇ／ｈｍ＾２,与一般产量条件下比较,氮、磷盈余量提高,而钾的亏缺量相近,提出了改善高产农田土壤肥     

我国北方稻区1991年稻飞虱大发生虫源形成

北方稻区在一般年份只有少量稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens,白背飞虱Sogatella fercifera)迁入,而与虫源区相隔千余公里的沿渤海湾稻区却在1991年稻飞虱暴发成灾,通过分析1991年各地稻飞虱主要迁入峰期的天气学背景和低空急流的时空分布及我国东部稻作区各地虫源的对应关系,表明大尺度低空急流的时空动态与南方（江岭区）大发生虫源的迁出期（区）相吻合的程度及维持时间乃北方稻虱大发生虫源得以形成的关键因子和暴发成灾的触发机制,其北上前缘左侧的暴雨区即远迁种群的集中降虫区,是否存在与南方大发生虫源时空同步且贯通南北的大尺度低空急流及其前缘的暴雨区可作为北方稻虱暴发的预警指标。     

小翅稻蝗(Oxya yezoensis Shiraki)翅多型现象浅释

对小翅稻蝗翅型构成的季节变化,长翅型、短翅型产卵前期间的差异及光周期对翅型分化的影响进行了调查,结果表明,小翅稻蝗存在着明显的翅多型现象,相对翅长(前翅长/后足腿节长)最长可达1.49,最短只有0.50,翅长呈连续性双模态分布。早期羽化的个体大多为长翅型,随着季节的推移,羽化成虫短翅率逐渐增加。长翅型雌成虫的产卵前期间为42.7±13.1日,短翅型为15.3±6.4日,短翅型雌成虫的产卵前期间显著短于长翅型。不同的光周期短翅成虫出现的比例不同,光照短于LD1212时,几乎全为短翅型,LD1410短翅率为66.8%,LD168则长翅率达62.1%,光照长于LD186时,几乎全为长翅型。     

我国低空急流的时空分布与稻飞虱北迁

利用国家气象局高空气象资料（CD版）统计了1986－1995年间昆虫迁飞季节内（3－9月份）低空急流发生的时空变化和抉学,并与稻飞虱的北迁作了相关分析。结果表明,低空急流的发生区域分布于百色,锦州,嫩江一线的东侧,长时间,大尺度的低空急流有利于稻飞虱的远距离北迁和大范围降落,3月下旬和5月下旬稻飞虱始见期的北界与低空急流的16．5℃等温线相吻合,而后其始见期北界与低空急流前缘所至基本吻合。据此提出可以低空急流作为监测稻飞虱迁飞的预警参数,再结合虫情资料预测稻飞慢迁入区的分布。     

水稻黄绿叶调控基因YGL18的克隆与功能解析

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常,是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料。该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryzasativasubsp.indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体,将其命名为ygl18 (yellow-green leaf 18)。与野生型相比,黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深,同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降,且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低。透射电镜观察结果显示, ygl18的叶绿体结构紊乱,基质片层疏松,发育受到抑制,与叶片出现黄绿色表型一致。遗传分析表明, ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制,这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内。进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC＿Os03g48040的5’UTR发生突变所致。通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用。研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础,可为今后选育高光效水稻品种提供新线索。     

不同土壤水分处理对水稻光合特性及产量的影响

为探明土壤水分对水稻生长发育的影响机理,以武香粳14和两优培九为试验材料,分析了不同土壤水分处理下(W1、W2、W3和CK分别表示土壤体积含水量为20%、30%、40%和5cm水层灌溉)的水稻光合特性、产量及水分生产率等。结果表明,轻度水分胁迫(W3)具有处理间最大的叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率,其他处理规律不显著。灌浆初期各水分处理下叶位间光合指标均表现为:剑叶＞顶2叶＞顶3叶>顶4叶,其他生育期规律不显著。与对照处理(CK)相比,武香粳14的W1、W2和W3处理的产量分别减少61.14%和29.13%、增加0.96%,水分生产率分别减少10.69%、增加1.53%和20.61%;两优培九的产量分别减少64.11%和28.76%,增加2.08%,水分生产率分别减少16.39%,增加2.46%和22.13%。研究结果为水稻精确灌溉和节水生产提供了技术支撑。     

转Bt水稻土壤跳虫群落组成及其数量变化

以转Bt水稻恢复系"克螟稻"(Cry1Ab纯合基因型)和"华恢1号"(Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型)以及融合基因型转Bt水稻杂交系"Bt汕忧63",及其对照亲本水稻"秀水11"、"明恢63"和"汕优63"稻田土壤跳虫类群为对象,系统研究转Bt水稻种植下土壤跳虫群落组成及其数量动态变化,以评价不同基因型和不同育种品系转Bt水稻种植下稻田土壤生态安全性。结果表明,转Bt水稻种植导致土壤跳虫个别稀有类群的消失,并显著影响半土生和真土生类群以及土壤跳虫总量,但对群落多样性、均匀度和种类丰富度等影响不显著。与对照亲本相比,Cry1Ab转Bt稻田半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度指标显著增加了54.7%、44.4%和26.7%;Cry1Ab+Cry1Ac转Bt杂交稻田球角跳属百分比和真土生跳虫数量显著增加了212.3%和180.4%。就恢复系处理而言,与Cry1Ab转Bt水稻相比,Cry1Ab+Cry1Ac转Bt水稻种植导致棘跳属、球角跳属和原等跳属百分比以及半土生跳虫数量分别显著降低了62.1%、56.7%、61.8%和43.4%,同时,显著提高了裔符跳属百分比达88.2%。就Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型转Bt水稻而言,与恢复系相比,转Bt杂交稻种植导致球角跳属和原等跳属百分比,半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度和群落多样性显著增加了312.9%和171.6%,302.4%和233.2%,以及54.0%和26.7%,同时,显著降低了裔符跳属百分比达65.5%。     

水稻根系通气组织与根系泌氧及根际硝化作用的关系

通过根箱土培试验研究了不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)及禾盛10号(HS,低产品种)苗期根系生长、通气组织发育、根系径向泌氧量(radial oxygen loss,ROL)以及根表和根际土壤硝化强度差异。结果表明,除水稻播种40 d时二者根数量和根干重无显著差异外,ZH根直径、根数量和根干重均显著高于HS,二者差异尤其表现在根系生物量差异。两个水稻品种在距根尖20 mm处均可见辐射状通气组织,ZH皮层薄壁细胞已经完全崩溃形成连接中柱和外皮层的纵向气腔,而HS皮层薄壁细胞未发生完全离解,但仍能观察到明显的连接中柱和外皮层的纵向气腔的形成。同时ZH外皮层厚壁细胞体积较小,排列紧密,细胞壁增厚程度大;而HS外皮层厚壁细胞体积相对较大,排列疏松,细胞壁增厚程度相对较小。表明高产品种通气组织发育比低产品种更加完善,表现为ZH根孔隙度(porosity of root,POR)显著高于HS,且高产品种对水稻根系ROL的屏蔽作用较低产品种更强,为根系提供更充足的氧气供应,促进根系生长。除了水稻播种后40 d时ZH和HS单根ROL无显著差异外(P<0.05),ZH单株、单位重量以及单根ROL均显著高于HS(P<0.01)。两个水稻品种硝化强度均表现为根际土壤显著高于根表土壤 (P<0.01),前者大约是后者的3-6倍。两个品种根表土壤硝化强度无显著差异,而ZH根际土壤硝化强度均显著高于HS。相关性分析结果表明水稻根际土壤硝化强度和整株水稻ROL呈极显著正相关关系(r=0.803,P<0.01),和水稻POR也呈现极显著正相关关系(r=0.808,P<0.01),同时和根系直径、数量和干重均呈极显著正相关关系(P<0.01)。而根表土壤硝化强度和以上指标均无相关关系。由于硝化作用是好氧过程,因此高产品种由于根系发达,通气组织发育好,相应ROL也较大,造成根际土壤氧气含量高,从而可能导致根际土壤硝化强度显著高于低产品种。     

不同水稻品系幼苗对砷（As）的耐性、吸收及转运

利用琼脂培养基模拟水稻生长的厌氧环境,研究了As对不同水稻品系幼苗生长的影响以及As在其体内的积累及转运特性.结果表明,不同浓度(0～4.0mg/L)的As对供试水稻品系根部干物质积累无显著影响(P>0.05).杂交稻与糯稻的地上部干物质积累随基质中As浓度的增加呈减小趋势,但低剂量的As(0.5mg/L)促进常规稻的生长.水稻地上部的As积累量随基质中As浓度的升高总体均呈增加趋势.水稻根系对As具有较强的吸收与累积能力.水稻根部As的积累量为156.31～504 03mg/kg,占总As含量的63.40～81.90%,远远高于其地上部As的积累量.相比于其它两个品系,糯稻的生物量积累高,耐性指数较大,根部及地上部对As的积累量较低,因此更适合种植在As污染土壤.