不同虫压下转Bt基因水稻与非转基因水稻生态适合度差异

为了解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险,以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较了Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响.结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照.而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体本身的特性相关.3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显.在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著.同时,本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小.     

苏打盐碱胁迫下水稻体内的Na＋、K＋响应

土地盐碱化是限制农业发展的主要因素之一.实践证明,盐碱地种植水稻(Oryza sativa L.)是土壤盐碱化治理、改良、利用的有效途径.土壤盐碱对水稻的影响表现为生长抑制、产量降低和生理异常等.深刻认识盐碱胁迫下水稻生理响应机制对耐盐碱水稻种质资源筛选、耐盐碱性鉴定和培育耐盐碱水稻品种具有重要意义.以不同比例的苏打盐碱土和非盐碱旱田土充分混合配制不同盐碱梯度的实验土壤.根据苏打盐碱土的特殊性,采用土壤ESP作为胁迫指标因子,观察不同生育期水稻植株对Na 、K 的吸收、运输和分配,分析植株体内的离子响应及植物与盐碱作用关系.结果表明:在分蘖期,Na 在根、叶和叶鞘中浓度的次序从高到低依次为根>叶鞘>叶.随着盐碱胁迫的增强,叶和叶鞘的Na /K 升高更加显著.水稻分蘖期叶片Na /K 与土壤ESP相关性更好,可以采用分蘖期叶片Na /K 来指示水稻对盐碱胁迫的离子响应.水稻生殖生长阶段,Na 的累积以根为主.Na 、K 在穗部、籽粒和颖壳中的浓度,在不同盐碱胁迫强度间差异不明显.     

盐碱胁迫对水稻花粉扫描特征和生活力的影响

盐碱胁迫导致水稻结实率降低是盐碱地水稻生产中的主要问题之一.以非盐碱土壤为对照,将不同比例的盐碱土和非盐碱土壤充分混合,设置5个土壤盐碱胁迫梯度,根据苏打盐碱土的特殊性,以土壤碱化度(ESP)为胁迫指标因子,用盆栽实验研究了盐碱胁迫下水稻花粉表面形态特征、花粉生活力和柱头对花粉的接受能力等.结果表明,盐碱胁迫下,水稻花粉表面形态结构表现出明显差异,盐碱胁迫处理的花粉表面凸凹程度较浅,雕纹不明显,相对平滑,而对照(SS0)花粉粒雕纹较深,SS4盐碱胁迫下只有孔环没有孔盖.盐碱胁迫对水稻花粉生活力产生了影响,随着盐碱胁迫的增强,水稻花粉在离体培养基上的萌发率呈下降趋势,品种‘吉农大10号’花粉萌发率在SS4和SS2处理分别比对照(SS0)降低34.4%和15.5%,对盐碱胁迫反应比‘吉优1号’更为敏感.盐碱胁迫下,水稻柱头对有萌发力的花粉的接受程度依胁迫强度的增大而降低,在轻、中度盐碱胁迫(SS1、SS2)下,‘吉优1号’柱头对花粉的接受能力强于‘吉农大10号’品种,而在重度盐碱胁迫(SS3、SS4)下则相反.盐碱胁迫下柱头对花粉的接受能力对水稻结实具有重要意义.     

紫外光B辐射对水稻生长和生长素水平影响的初步研究

2个水稻品种IR68和Dular生长在室外条件下，在以自然条件、13．0和19．1kJ·m－2．d－1（分别模拟臭氧浓度下降20％和40％时的UV－B强度）的紫外光B（UV－B280～320um）进行2和4wk的照射处理，以研究UV-B对水稻生长的影响．结果表明：UV-B强度增加能使2个水稻品种的株高、叶面积和叶m（DW）下降，而对分蘖数没有影响；随着UV-B处理强度的增加，IR68和Dular叶片IAA含量显著下降．在4wk处理的条件下．19．1kJ·m-2·d－1的UV-B使IR68和Dular叶片的IAA含量分别下降了48．7％和46．2％．值得注意的是．UV-B处理提高了2个水稻品种叶片内的IAA氧化酶的活性．初步推测UV-B使水稻叶片IAA氧化酶活性提高导致IAA含量的下降．从而抑制了水稻的生长．     

转Osepsps抗草甘膦水稻不同生境适合度及对稻田杂草的影响北大核心CSCD

携带适合度优势基因的转基因作物如果长期存活于栽培系统之外,抗性基因可能转移到野生近缘种并带来生态问题.以转Osepsps基因水稻EP为材料,以非转基因受体"明恢86"为对照,通过田间定位试验,研究半野生生境下转Osepsps基因水稻的营养生长、繁殖能力以及稻田杂草的种类、频度和密度等指标变化,分析转Osepsps基因在半野生生境中的生态适合度以及对稻田杂草群落的影响.连续2年试验的结果显示:在常规栽培和半野生生境下,转基因稻与非转基因稻的株高、分蘖数、单株穗数、单株总粒数、单株实粒重和千粒重等指标没有显著差异;但结实率显著受环境影响,半野生生境下转基因水稻2年结实率为50.33%和17.72%,相比对照的68.82%和30.27%均显著下降(P<0.05);2012年转基因稻单株实粒数为335粒,显著少于非转基因对照的548粒(P<0.05).转基因稻与非转基因稻稻田的杂草种类均为9科9属9种;栽培稻田杂草密度和频度显著低于半野生稻田;相同生境下转基因稻与非转基因稻稻田杂草频度、密度总体上没有差异.本研究表明,与非转基因对照相比,转epsps基因稻生态适合度没有显著提高,在半野生生境下有所下降,其生态风险不高于栽培稻.     

盐渍水灌溉条件下水稻的生产量及化学成分

用沿海盐碱土进行的“花盆”试验表明，水稻在分蘖和开花的早期阶段对盐渍水灌溉非常敏感。水稻在生长早期阶段用盐渍水灌溉后是严重的，经常用盐渍水灌溉，不论其盐碱度如何，都会缩短水稻的生长期、减少产量和禾杆中氮、磷、钾的成份。在水稻生长的后期阶段用盐水灌溉较为适应。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻根系形态的影响

在FACE（free-air carbon dioxide enrichment）技术平台上，采用水培的研究方法，观测了大气CO2浓度升高和两种氮水平下水稻根系形态的变化。结果表明，在水稻各生育期，CO2浓度升高都极显著增加了根干质量，且主要增加于根粗为2．0～2．5mm／n的部位。根系形态的各项指标均对高CO2浓度有积极的响应，在抽穗期尤为明显；N处理的差异很明显，低氮条件下根系表现为根长、根尖数和根表面积增加，常氮条件下根粗和发根数增加。各生育期的根冠比在高CO2浓度下极显著增加，尤其在LN处理下。水稻从分蘖期到抽穗期，因地上部分的增幅大，根冠比表现为逐渐降低的趋势。     

农田施用水葫芦对水稻干物质生产与分配的影响

为促进农田养分循环利用和农业生态环境健康,以粳稻品种运2645为供试材料,设计农田施用水葫芦(将晒干水葫芦按4 500 kg hm-2农田施用)和不施用水葫芦处理(对照),施N量为120 kg hm-2(LN)、240 kg hm-2(NN),研究其对水稻物质生产与分配的影响.结果表明:1)农田施用水葫芦使水稻移栽~分蘖中期、分蘖中期~拔节期、拔节~抽穗期、抽穗期~穗后20 d和穗后20 d~成熟期平均分别比对照8.6%、9.8%、12.2%、15.9%和3.1%,使得成熟期生物产量显著增加(+9.0%);2)与干物质生产量相似,水稻平均叶面积指数(LAI)和净同化率(NAR)对水葫芦处理的响应呈相似的季节性变化趋势,但NAR在穗后20 d~成熟期有所下降;3)农田施用水葫芦对水稻不同生育时期叶片、茎鞘和稻穗占地上部干重的比例影响不大;4)增加施N量能够明显增加水稻的干物质生产量;水葫芦×N的互作效应对水稻干物质生产与分配无明显影响.5)农田施用水葫芦使水稻生育前、中期干物质生产量增幅较大,对生育后期影响相对较小.图5表3参15     

绿磺隆残留对水稻生长的影响

观察了不同水稻品种对绿磺隆的敏感性，发现“９３２５”、“９－９２”、“９３８０”等３品种对绿黄隆高度敏感。采用添加法试验，证实绿磺隆残留对水稻株高、分蘖、干物质积累、产量影响明显，残留致使“９－９２”水稻减产２．３２％￣２３．５８％。建议在镇江市沿江、孟河平原和丘陵非重草害田块，应停止使用绿磺隆或通过复配方式，降低绿磺隆用量。     

绿磺隆残留对水稻生长的影响

观察了不同水稻品种对绿磺隆的敏感性，发现“９３２５”、“９－９２”、“９３８０”等３品种对绿黄隆高度敏感。采用添加法试验，证实绿磺隆残留对水稻株高、分蘖、干物质积累、产量影响明显，残留致使“９－９２”水稻减产２．３２％～２３．５８％。建议在镇江市沿江、孟河平原和丘陵非重草害田块，应停止使用绿磺隆或通过复配方式，降低绿磺隆用量。     

油菜秸秆还田对水稻根系分布及稻谷产量的影响

根系健康是水稻正常生长及高产的前提,为明确油菜秸秆还田方式和还田量对水稻生长及产量的影响,以秸秆不还田作为对照,设置秸秆半量还田(1.5 t/hm²)、全量还田(3.0 t/hm²)、超量还田(4.5 t/hm²)3个还田量以及秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)两种还田方式,通过盆栽和大田试验相结合,研究秸秆处理对水稻根系分布及产量构成的影响.结果显示,秸秆快速腐解期(移栽后第23天)根系总长度、总鲜重及白根长度、白根鲜重均随还田量的增加而减少,但缓慢腐解期(移栽后第53天)覆盖处理总根系变化趋势与前期一致,翻埋处理根系长度和鲜重在FM2、FM3处理较大.覆盖还田促进移栽后期20-50 cm土壤中根系的生长,翻埋还田促进移栽后期各土壤深层根系的生长.覆盖和翻埋还田在返青期分蘖数分别比秸秆不还田减少1个/株和1.67个/株,翻埋还田更不利于返青期分蘖保持,但翻埋处理在移栽后期更有利于分蘖数的增加.单株有效穗在超量还田处理下达到最大值12.11和12.65,但千粒重、结实率、穗着粒数和产量均在全量还田处理下达到最高水平.本研究表明油菜秸秆还田抑制水稻移栽前期根系生长,同时覆盖处理对移栽后期根系生长不利,翻埋处理明显促进移栽后期根系的生长;油菜秸秆还田处理能提高水稻产量,其中以秸秆全量还田效果最佳.(图6表4参38)     

水稻根系生长发育对CO2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高（800μmol·mol-1）对水稻（Oryza sativa L.）生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种（2种杂交籼稻和2种常规籼稻）的地上部生物量,增幅为8.58%-12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%-12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%-27%、21%-24%、20%-58%和4%-18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644（V644）和金优207（JY207）的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号（XW12）和丰华占（FHZ）的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

亚热带和温带生态条件下水稻生长速率和产量的相关性研究

在亚热带生态环境下的云南省宾川县和温带环境下的韩国水原市,2002和2003年对中国和韩国筛选出的4个水稻（Oryza sativa）高产品种进行了生长速率和产量的相关性研究,结果表明：在亚热带和温带的两种生态条件下水稻品种的叶面积指数和收获指数相近,但亚热带生态条件下实际产量和生长速率分别比温带条件下高3．06t·hm^-2和7．09g·m^-2·d^-1,产量高50．75％和生长速率高58．22％,差异达极显著水平。在亚热带条件下,移栽到移栽后20d、孕穗到抽穗的生长速率的增加能极显著提高水稻产量,以移栽到移栽后20d的生长速率影响最大,抽穗后20d生长速率的增加能增加水稻产量,但不显著。在施肥比例,基肥：分蘖肥：孕穗肥：穗肥：O％：50％：30％：20％的氮肥施用方式和稀植（30cmx14cm）条件下获得该生态区的最高产量和最大生长速率,分别为9．26t·hm^-2、19．53g·m^-2·d^-1;在温带条件下,移栽到抽穗的生长速率的增加能显著提高水稻产量,以移栽后21d到孕穗的生长速率影响最大,抽穗后20d生长速率的增加反而减低水稻产量,但不显著,氮肥施用方式基肥：分蘖肥：孕穗肥：穗肥=50％：20％：30％：0％和密植（20cm×14cm）条件下获得该生态区的最高产量和最大生长速率,分别为6．31t·hm^-2、12．00g·m^-2·d^-1。     

水稻耐亚铁的水培鉴定指标研究

通过水培试验，研究Ｆｅ（２＋）胁迫下的水稻品种生物性状和主要生理生态特性，明确Ｆｄ（２＋）１２０ｍｇ／ｋｇ为鉴别水稻品种耐性差异的适宜亚铁浓度．并提出可将苗高、根系生长量、根系氧化力、干物质产量作为水稻品种耐亚铁的鉴定指标．     

Association studies for agro-physiological and quality traits of triticale x bread wheat derivatives in relation to drought and cold stress

Correlation coefficient analysis conducted on 22 triticale x bread wheat derivatives along with six checks to select true- breeding derivative(s) for future hybridization programme with tolerance to drought and cold stress conditions as well as better quality traits revealed significant correlation of grain yield with spikelets per spike, biological yield, harvest index, leaf area index. Interestingly, the grain yield and drought susceptibility index showed no association. However, with cold tolerance it showed significant positive correlation indicating the desirability of certain plant traits under cold stress. The grain yield exhibited no association with quality traits which might assist in the predictability of high yielding varieties with high protein, total sugars, reducing sugars and non-reducing sugars. Path coefficient analysis revealed that biological yield had the highest positive direct effect on grain yield followed by harvest index, specific leaf weight, stomatal number, 1000 grain weight, stomatal size, spikelets per spike and days to heading. Therefore, indirect selection for these plant traits in order should be exercised in selecting drought tolerant genotypes. Two genotypes (RL-124-2P2 and RL 111P2) were found to be drought and cold tolerant with high grain yield, spikes per plant, spikelets per spike and leaf area index.     

多金属硫化物矿区不同品种水稻根际土壤酶活的变化

选取酸性矿山废水污灌形成的多重金属污染水稻土,采用多格层根际箱模拟水稻根际环境,研究高镉积累水稻长香谷fOryzasativaL．cv．Choukoukoku）和低镉积累水稻金农丝苗（OryzasativaL．cv．Jinnongsimiao）2个品种水稻生育中后期（分蘖期、孕穗期、扬花期、蜡熟期）根际土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的变化特征。结果表明：高镉积累水稻比低镉积累水稻各时期根际土壤脲酶活性低,随着生育期的延长,2个品种水稻土壤脲酶活性先降低后升高（分蘖期酶活性最高）,2种水稻土壤脲酶活性均在根际s0层达到最高,但其他各层土壤脲酶活性与根系距离无显著关系。随着水稻生育期的延长,高镉积累水稻根际土壤酸性磷酸酶活性先升高（在孕穗期酶活性达最高）,随后降低;低镉积累水稻土壤酸性磷酸酶活性则在分蘖期最高,之后逐渐降低。除分蘖期高镉积累水稻土壤酸性磷酸酶活性低于低镉积累水稻酶活性外,其他2个时期前者酸性磷酸酶酶活性均高于后者的酶活。2个品种水稻土壤过氧化氢酶活性随生育期延长不断升高,在整个生育后期,高镉吸收水稻比低镉吸收水稻各时期土壤过氧化氢酶活性高,但在蜡熟期时两者无显著差异;在各时期2种水稻过氧化氢酶活性在根系S0层达到最大,随着与水稻根系距离的增加呈先降低后增加的趋势。可见,在多重金属污染矿区,土壤酶活性明显受水稻品种、水稻生长时期和水稻根系的影响。该结果可以为研究多重金属污染矿区分析土壤酶活性与不同重金属积累程度的水稻品种作物相关关系提供数据支持,给农业生产及土壤修复提供依据。     

氮在水稻中的行为及其品种间的差别

目前氮肥的利用效率很低，很多研究重点放在氮肥在土壤过程中的损失，对植物本身的氮素损失较少注意。作者利用^15NH4^ 和^15NO3^-双标记，对Indica和Japonica水稻亚种进行水培，在分蘖期、幼穗分化期、开花期施用，将培养液ρ(N)20mg／L的NH4NO3换成相同质量浓度的^15NH4^ NO3或NH^15NO3^；部分水稻在一周后收获，其他分别在分蘖期、幼穗分化期、开花期、成熟期收获。植株分成根系、地上部和穗部，对各自的全氮、^15N进行测定，计算植物的总吸收量。从施用量、植株总吸收量以及三部分总和的植株氮残存量的比较来研究氮素在两种水稻亚种中的行为。研究结果表明，两种植物都近100％吸收了所施用的^15NH4NO3或NH4^15NO3，但^15NH4^ 和^15NO3^-在Japonica的残存量要比Indica多，损失的部分可能往大气中散失了，意味着两种水稻亚种有着明显不同的氮素利用率。比较^15NH4^ 和^15NO3^-的残存量，结果表明^15NH4^ 留在植株体内要比^15NO3^-多，尤其在抽穗期施用的情况下，植物体在后期对^15NO3^-的转化能力大大减弱，但这部分的氮如何损失掉尚不清楚。比较植株体内各部分的氮素含量，发现Japonica的穗部比Indica含有更多的氮素，表明氮在前者的体内转化效率和利用效率高。试验结果表明，不同水稻亚种对氮素的利用以及不同氮素形态在其体内的行为不同。     

硅促进水稻种子萌发及缓解幼苗砷毒性的效应研究

通过As~(Ⅲ)胁迫下水稻种子的发芽试验和幼苗毒性试验,研究了外源硅对水稻种子发芽率、幼苗生长的影响及其缓解幼苗砷毒性的效应。外源硅的2种处理方式为种子萌发时添加外源硅(Si1)和采用硅处理液浸种(Si2)。结果表明,发芽时介质中As浓度达到10 mg·L~(-1)时显著抑制水稻种子萌发(P0.05),发芽率仅为80%,但是Si1和Si2处理下发芽率则提高到97%和100%,这说明外源硅可促进砷胁迫下水稻种子萌发;砷浓度≥5 mg·L~(-1)时,Si1和Si2处理均可提高水稻的相对幼苗高度和根耐性指数,提高幅度分别为6.00%~16.8%和57.9%~77.0%、7.10%~23.5%和54.2%~61.2%,并且降低了水稻幼苗砷含量,降低幅度分别为17.8%~21.4%和31.0%~49.1%。这说明外源硅处理可促进砷胁迫下水稻幼苗的生长;不同砷浓度处理与水稻芽长、根长及幼苗干重之间存在"S"型的剂量-效应关系,且外源硅显著提高了相应的EC50,缓解了砷对水稻幼苗生长的毒性。综上所述,砷胁迫下水稻种子萌发时添加外源硅或采用硅处理液浸种均可促进水稻种子萌发和幼苗生长,并降低了幼苗砷累积和缓解砷对水稻幼苗的毒性。     

La(NO3)3浸种对盐碱胁迫下红小豆幼苗生长和抗氧化酶活性的影响

采用添加NaCl和Na2CO3模拟盐胁迫和碱胁迫的水培方式,研究了La(NO3),浸种对盐胁迫和碱胁迫下红小豆幼苗生长和抗氧化酶活性的影响.结果表明:(1)与无胁迫对照组相比,盐碱胁迫明显抑制了红小豆幼苗的生长;在Na+质量浓度相同的情况下,碱胁迫对红小豆幼苗生长的影响明显大于盐胁迫;(2)使用La(NO3)3浸种可缓解盐碱胁迫带来的不良影响,使受胁迫红小豆的株高、叶面积、总根长、总根数、叶绿素、根活力、SOD活性、POD活性及CAT活性增加,并显著降低幼苗MDA含量水平,且表现出在盐碱胁迫下变化幅度高于无胁迫处理的现象;(3)在本试验条件下,30 mg·L-1La(NO3)3浸种具有显著促进红小豆根系及地上部分生长的作用.     

水稻不同时期吸收的氮素的行为

为研究水稻不同时期吸收的氮素在其体内的行为，作者利用^15NH^4＋和^15NO3^-双标记，对Indica水稻亚种（品种Hinohikari）进行水培，在分蘖期、幼穗分化期、开花期施用，将培养液卢州）20mg／L的NH4NO3换成相同质量浓度的^15TH4NO3或NH4^15NO3；部分水稻在一周后收获，其他分别在分蘖期、幼穗分化期、开花期、成熟期收获。植株分成根系、地上部的底部、地上部的顶部、旗叶和穗部，对各自的全氮、^15N进行测定，计算植物的总吸收量。从施用量、植株总吸收量以及三部分总和的植株氮残存量的比较来研究氮素在两种水稻亚种中的行为。研究结果表明，各个时期的^15NH4NO3或NH4^15NO3处理下水稻的N吸收总量上没有差别，但1周后收获的^15NH4-N处理的水稻中^15N的含量比^15NO3-N要高得多，直到成熟期收获的水稻都有同样的结果，这意味着各个时期吸收的NH4-N和NO3-N有着不同的损失量，吸收的NO3-N比NH4-N要损失得多。水稻叶片的氮素损失可能以N2O和NH3的形式。不同氮肥形态的处理下转移到穗部的氮素的量和来源也不相同，在NH4^15NO3的处理中穗部的^15N主要来自地上部的底部，而在^15NH4NO3的处理中穗部的^15N主要来自分蘖期吸收的^15N，少量来自成熟期并且^15N主要来自植株的各个部分。