“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的“绿色革命”极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。“绿色革命”主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa)NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2,NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代“绿色革命”育种实践具有重要启示。     

水稻的氮素利用效率与品种类型的关系

分蘖末期测定,90个稻品种氮利用效率(地上部于重mg/mgN)有明显差异。最大差异达77.4％。氟利用效率的总趋势为:古老地方品种>现代有成品种,高秆品种>矮秆品种,但有例外。籼、粳稻间无规律性差异。高氮效品种的叶绿素含量明显较低,而光合速率则下降不显著。株高、叶色和叶绿素含量可作为预测水稻品种氮利用效率的指标。     

氮肥和底墒对小麦籽粒灌浆过程的调节效应分析

以氮肥和底墒为决策变量,采用最优二次Ｄ饱和设计,用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程拟合各水肥处理的籽粒充实过程,并推导出一系列次级参数,分别建立了小麦籽粒灌浆强度与持续时间参数的数学模型。结果表明：生长在氮肥或底墒逆境条件下的小麦受精子房的生长潜势（Ｃｏ）较大,并随逆境条件的改善而降低;千粒重（Ｙｏ）与灌浆快增期（Ｔ）的长短、最大灌浆速率（Ｒ＿（ｍａｘ））和平均灌浆速率（Ｒ）无明显相关性,却与起始生长势、灌浆系数（Ｔ·Ｒ＿（ｍａｘ））高度正相关,并且千粒重与灌浆系数的相关性明显大于千粒重与起始生长势的相关性;氮肥和底墒对籽粒灌浆特性具有显著的调节作用。同时还阐述了调节这些参数的水肥栽培途径。     

源库比改变对小麦氮磷元素吸收及利用效率的影响

源库比改变对小麦氮磷元素吸收及利用效率的影响贺明荣曹鸿呜王振林（山东农业大学农学系,泰安２７１０１８）ＵＰＴＡＫＥ,ＡＣＣＵＭＵＬＡＴＩＯＮＡＮＤＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮＥＦＦＩＣＩ┐ＥＮＣＹＯＦＮＩＴＲＯＧＥＮＡＮＤＰＨＯＳＰＨＯＲＵＳＩＮＷＩＮＴＥ...     

二种稻飞虱对寄主及氮肥、密度适应性的比较研究

本试验采用二因素最优设计,研究了白背飞虱[Sogatellafurcifera（Horvath）]和褐飞虱[Nilaparvatalugens(Stal）]的种群数量同栽插密度及施氮水平的关系,并考察了它们对寄主品种的适应性。结果表明：二种飞虱对寄主品种的适应性除受到品种自身特性的影响外,还随寄主生育状况及管理水平对田间小气候的影响而变化,表现出时间状态的差异;并得出了二种稻飞虱种群数量同施氮水平和栽插密度关系的回归方程。     

大豆光合速率和气孔导度对水分胁迫的响应

土壤水分胁迫使两个供试大豆品种(系)光合速率和气孔导度降低,“鲁豆四号”降低的幅度大于小粒大豆品系“7605”。在相同的叶水势下,“7605”的光合速率和气孔导度均高于“鲁豆四号”,但“7605”气孔随水势下降而关闭的速率大于“鲁豆四号”。水分胁迫使叶片温度升高,“7605”比“鲁豆四号”升温较快,但在同一水分处理中,“鲁豆四号”的叶温高于“7605”。水分胁迫降低了大豆的水分利用效率,且“鲁豆四号”降低的速率大于“7605”。结果表明,“7605”对水分胁迫具有较好的适应能力。     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。