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作物学报 2025年第5期51卷 1347-1362页

作者：王梦宁谢可冉高逖王飞任孝俭熊栋梁黄见良彭少兵崔克辉作物遗传改良国家重点实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

以热敏感型品种两优培九(LYPJ)和晶两优华占(JLYHZ)、耐热型品种汕优63(SY63)为材料,在盆栽条件下设置幼穗分化期至抽穗期常温和高温2种温度处理,探究幼穗分化期至抽穗期高温对穗分化期颖花和籽粒大小、灌浆期籽粒充实的影响及其与粒重... 详细信息

以热敏感型品种两优培九(LYPJ)和晶两优华占(JLYHZ)、耐热型品种汕优63(SY63)为材料,在盆栽条件下设置幼穗分化期至抽穗期常温和高温2种温度处理,探究幼穗分化期至抽穗期高温对穗分化期颖花和籽粒大小、灌浆期籽粒充实的影响及其与粒重的关系及内在机制。与常温处理相比,幼穗分化期至抽穗期高温导致LYPJ和JLYHZ的千粒重、每穗颖花数、结实率和产量显著降低,但对SY63无显著影响。幼穗分化期至抽穗期高温显著降低LYPJ和JLYHZ颖花和籽粒大小(长度、宽度和厚度), SY63的降幅低于热敏感品种。高温导致LYPJ颖花OsLOGL2基因表达降低、JLYHZ颖花OsCKX5基因表达增加,并显著降低两品种颖花活性细胞分裂素含量。高温对2个热敏感品种成熟期地上部干物质积累无显著影响,显著降低收获指数,降低抽穗期至成熟期单粒增重和平均灌浆速率,对SY63则无显著影响。高温显著降低了LYPJ和JLYHZ籽粒灌浆相关基因(OsFLO2、OsFLO4和OsGIF2)表达和籽粒酸性/中性转化酶、蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶以及LYPJ籽粒淀粉分支酶活性,对SY63无显著影响。本研究表明幼穗分化期至抽穗期高温降低了收获指数,降低了颖花内源活性细胞分裂素含量从而降低颖花和籽粒大小,也抑制了籽粒灌浆相关基因表达和相关酶活性;因此,高温导致粒重和产量下降可能是由于同化物向籽粒分配减少和库活性受到抑制,表现出高温处理的后续效应。

关键词：水稻幼穗分化期-抽穗期高温粒重籽粒形态籽粒充实颖花细胞分裂素含量

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水稻分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下穗发育和产量形成的影响

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 277-289页

作者：赵艺婷谢可冉高逖崔克辉作物遗传改良国家重点实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

【目的】明确分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下水稻穗发育和产量形成的影响,并探究其生理机理。【方法】以两优培九(热敏感型)和汕优63(耐热型)为材料,在盆栽条件下设置全生育期淹灌和分蘖期干旱锻炼、幼穗分化期适温和高温共四种水分... 详细信息

【目的】明确分蘖期干旱锻炼对幼穗分化期高温下水稻穗发育和产量形成的影响,并探究其生理机理。【方法】以两优培九(热敏感型)和汕优63(耐热型)为材料,在盆栽条件下设置全生育期淹灌和分蘖期干旱锻炼、幼穗分化期适温和高温共四种水分和温度处理组合,研究干旱锻炼对高温胁迫下水稻颖花分化与退化、花粉活力、颖花育性、颖花大小、产量及穗生理特性的影响。【结果】与淹灌相比,在适温下干旱锻炼对两个品种产量无显著影响,但高温下干旱锻炼后两优培九和汕优63的产量分别显著提高了54.0%和20.1%,这主要是因为结实率和千粒重显著提高。与淹灌相比,幼穗分化期高温下,分蘖期干旱锻炼显著增强两优培九颖花过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,降低了丙二醛含量,其花粉活力和颖花育性分别显著提高了26.0%和39.0%。与适温相比,全生育期淹灌下,高温显著降低了两个品种的颖花大小和总颖花分化数。与淹灌相比,分蘖期干旱锻炼显著提高了幼穗分化期高温下两品种穗非结构性碳水化合物含量和颖花细胞分裂素(反式玉米素+反式玉米素核苷)含量,两个品种颖花长、颖花宽和总颖花分化数平均显著增加了3.2%、4.4%和15.0%。【结论】分蘖期干旱锻炼可通过增加抗氧化酶活性、非结构性碳水化合物和细胞分裂素含量来促进颖花发育和提高颖花育性,进而缓解幼穗分化期高温对水稻产量的不利影响,研究结果可为高温热害频发地区的水稻生产实践提供理论指导。

关键词：干旱锻炼幼穗分化期高温颖花育性颖花发育产量

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高温下钾肥调控水稻产量的研究进展

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作物杂志 2024年第1期 8-15页

作者：谢可冉高逖崔克辉作物遗传改良国家重点实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

全球气候变暖导致的极端高温天气严重影响水稻生产,研究水稻高温伤害机理以及栽培调控措施对阐明水稻高温伤害具有重要意义。本文综述了近年来水稻幼穗分化期、抽穗开花期及灌浆期高温对产量形成的影响及机理,包括花粉发育、颖花育性、... 详细信息

全球气候变暖导致的极端高温天气严重影响水稻生产,研究水稻高温伤害机理以及栽培调控措施对阐明水稻高温伤害具有重要意义。本文综述了近年来水稻幼穗分化期、抽穗开花期及灌浆期高温对产量形成的影响及机理,包括花粉发育、颖花育性、灌浆结实、活性氧产生和清除、糖代谢、激素变化等生理生化过程。钾参与植物多个生理过程的调控,因此本文从“源―流―库”的调节、花粉萌发和花粉管伸长、活性氧和激素的稳态等方面论述了钾肥在缓解水稻高温胁迫中的可能作用,概述了不同栽培措施对高温下水稻产量形成的调控,并结合现有研究对优化钾肥管理、提高水稻的抗热性进行了展望。

关键词：高温胁迫水稻产量形成栽培措施钾肥

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再生稻头季和再生季稻米重金属含量的比较研究

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作物学报 2022年第7期48卷 1822-1831页

作者：袁珅彭少兵作物遗传改良国家重点实验室/湖北洪山实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

稻米镉(Cd)和砷(As)污染已经引起了广泛的关注。再生稻种植面积逐渐扩大并且越来越受农民的欢迎。但是,目前关于再生稻稻米重金属污染的研究还很少。因此,本研究目的是分析再生稻稻米Cd和As含量并比较稻米Cd和As含量在头季和再生季之间... 详细信息

稻米镉(Cd)和砷(As)污染已经引起了广泛的关注。再生稻种植面积逐渐扩大并且越来越受农民的欢迎。但是,目前关于再生稻稻米重金属污染的研究还很少。因此,本研究目的是分析再生稻稻米Cd和As含量并比较稻米Cd和As含量在头季和再生季之间的差异。该研究于2016年在湖北省12个主要再生稻种植地区进行,在每个采样点选取3块有代表性的农民种植的再生稻田块,取样并测定头季和再生季稻米Cd和As元素的含量。与头季相比,再生季稻米Cd含量在5个采样点显著增加,在3个采样点显著降低,在其他4个采样点没有显著变化。与稻米Cd含量表现不同的是,再生季稻米As含量在12个采样点中均显著低于头季。在12个采样点中,再生季稻米As含量为68.6~147.4μg kg^(-1),比头季稻米As含量低36.5%~77.4%。值得注意的是,在所有采样点中,再生季稻米As含量都低于国家规定的稻米As限量标准(GB2762-2012)。试验结果表明,在再生稻生产中不管是头季还是再生季都有可能出现稻米重金属污染的问题,因此关于品种、环境、栽培管理特别是水分管理及这些因素的互作效应对再生稻稻米重金属含量的影响还需要更多的研究,从而为应对稻米重金属污染问题提供理论依据。

关键词：砷镉头季再生季再生稻

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水稻根系特征与氮吸收利用效率关系的研究进展

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作物杂志 2022年第1期 11-19页

作者：刘磊宋娜娜齐晓丽崔克辉作物遗传改良国家重点实验室/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸... 详细信息

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。

关键词：水稻根系特征氮吸收利用效率品种选育栽培调控

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稻再鸭对稻田生态系统的影响及其机理研究

稻再鸭对稻田生态系统的影响及其机理研究

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第二十届中国作物学会学术年会

作者：杜缠缠袁珅王卫斌熊栋梁崔克辉彭少兵黄见良作物遗传改良国家重点实验室湖北洪山实验室中国农业部长江中游作物生理生态与耕作系统重点实验室华中农业大学植物科学技术学院

【研究目的】近年来,化肥农药为作物增产起到重要作用,然而过量化肥,农药施用,将导致肥料利用效率降低,抗药性物种数量增加,同时也对于生态环境和人类身体健康造成了巨大的威胁。因此在保证粮食安全的前提下,探索减肥减药的水稻模式迫... 详细信息

【研究目的】近年来,化肥农药为作物增产起到重要作用,然而过量化肥,农药施用,将导致肥料利用效率降低,抗药性物种数量增加,同时也对于生态环境和人类身体健康造成了巨大的威胁。因此在保证粮食安全的前提下,探索减肥减药的水稻模式迫在眉睫。稻鸭共作模式在我国已有400多年历史,鸭子在稻田中活动可以控制病虫草害,提高到田土壤养分,改善土壤透气性,从而减少农药用量,稳定水稻产量,降低温室气体排放。但是目前所报道的稻鸭共作模式一般均为鸭与一季水稻共作。再生稻模式是通过一定的栽培管理措施促使头季收割后的稻桩上的休眠芽萌发成穗的种植模式,其具有生育期短,日产量高,生产成本低,环境效益高的优点。由此我们尝试将再生稻模式和稻鸭共作模式进行有机结合探究再生稻田育鸭是否能够实现再生稻与鸭互利共生。【材料方法】本研究在2020年和2021年在湖北省开展两年的田间试验,评估再生稻单作系统和再生稻鸭共作系统(以下简称"稻再鸭")头季和再生季的水稻产量、病害草害发生规律、温室气体排放;食物当量、能量利用效率、经济效益、碳足迹。我们设置了传统施肥和农药管理的再生稻单作模式(R-HF)、传统施肥与不施农药的稻再鸭模式(RD-H0F)、减施30%肥料与不施农药的稻再鸭模式(RD-H0Fr)、传统施肥和减施农药88%的稻再鸭模式(RD-HrF)、减施30%肥料和88%农药施用量的稻再鸭模式(RD-HrFr)5个处理,3个重复。【结果与分析】结果表明,在再生稻生长头季和再生季,与再生稻单作相比,减施88%农药的稻再鸭模式水稻产量无显著差异,稻再鸭减施88%农药模式可显著降低80.0%病害危害率,99.5%杂草生物量,同时显著降低20.7%稻田温室气体全球增温潜势;与再生稻单作处理相比,稻再鸭减施88%农药处理显著增加了23.1%稻田食物当量(水稻籽粒,鸭,鸭蛋)产出,14.3%稻田能量产出,216.9%经济效益。再者,稻再鸭不施用农药处理与再生稻单作相比,水稻产量显著降低22.5%,从而导致稻再鸭处理能值产出,食物当量显著降低,同时碳足迹显著提高。在稻再鸭模式中,减少30%肥料施用对稻田水稻生长发育和稻田生态环境无显著影响。【结论】综上所述,稻再鸭模式在减少农药88%和肥料30%的情况下,在提高稻田食物产出,资源利用效率,经济效益的同时,可减少稻田环境碳足迹。本研究提出了一种可行的再生稻田养鸭以平衡稻田食物产出和降低环境成本的技术途径。

关键词：稻再鸭食物当量能量利用效率碳足迹经济效益病虫草害防治

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水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累与转运研究进展

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植物生理学报 2020年第6期56卷 1127-1136页

作者：张国崔克辉华中农业大学植物科学技术学院作物遗传改良国家重点实验室农业部长江中游作物生理生态与栽培重点实验室武汉430070

水稻(Oryza sativa)花前茎秆和叶鞘贮藏的非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)可向籽粒分配再转运,是籽粒灌浆的同化物来源之一。茎鞘NSC的积累与转运对水稻增产稳产具有重要意义。本文重点综述了茎鞘NSC积累与转运... 详细信息

水稻(Oryza sativa)花前茎秆和叶鞘贮藏的非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)可向籽粒分配再转运,是籽粒灌浆的同化物来源之一。茎鞘NSC的积累与转运对水稻增产稳产具有重要意义。本文重点综述了茎鞘NSC积累与转运的生理过程及其调控措施,同化物装载、长距离运输和卸载的机制,并讨论了同化物输导组织与同化物转运、产量形成的关系。

关键词：水稻非结构性碳水化合物积累转运同化物装载和卸载产量形成

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水稻颖花育性的高温伤害机理及其栽培调控措施

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植物生理学报 2020年第6期56卷 1177-1190页

作者：胡秋倩闫娜崔克辉作物遗传改良国家重点实验室农业部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 长江大学主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心湖北荆州434025

全球变暖导致的高温频发严重影响水稻生长和产量形成。研究水稻颖花育性的高温伤害机理及缓解颖花育性下降的栽培调控措施对选育耐高温品种有重要意义。本文重点综述了近年来幼穗分化期和开花期高温下水稻颖花育性下降的机理研究,从活... 详细信息

全球变暖导致的高温频发严重影响水稻生长和产量形成。研究水稻颖花育性的高温伤害机理及缓解颖花育性下降的栽培调控措施对选育耐高温品种有重要意义。本文重点综述了近年来幼穗分化期和开花期高温下水稻颖花育性下降的机理研究,从活性氧产生和清除、糖代谢过程、激素变化等方面阐述了高温影响生殖器官发育的机理;从花药开裂、散粉、花粉管伸长等过程阐述了花期高温导致颖花不育的机理;概述了栽培调控措施对高温下水稻颖花育性的调控及其生理机理,并结合现有的研究对未来高温影响颖花育性的研究方向进行了展望。

关键词：高温胁迫水稻颖花育性生殖器官栽培调控措施

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水稻穗颈维管束特征及其与茎鞘同化物转运和产量的关系

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植物生理学报 2019年第3期55卷 329-341页

作者：李国辉张国崔克辉作物遗传改良国家重点实验室农业部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 江苏省作物遗传生理重点实验室江苏省作物栽培生理重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心农业部长江流域稻作技术创新中心扬州大学农学院江苏扬州225009

本研究以来源于‘珍汕97’和‘明恢63’重组自交系群体的4个家系R46、R94、R118和R232为材料,在低氮和高氮处理下分析了水稻穗颈大、小维管束形态解剖特征及其与茎鞘非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)转运和产量形... 详细信息

本研究以来源于‘珍汕97’和‘明恢63’重组自交系群体的4个家系R46、R94、R118和R232为材料,在低氮和高氮处理下分析了水稻穗颈大、小维管束形态解剖特征及其与茎鞘非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)转运和产量形成的关系。研究结果表明,不同家系穗颈大、小维管束数量表现出基因型差异。增施氮肥分别增加了大、小维管束的数量、横截面积和韧皮部面积。大、小维管束的数量、总横截面积分别与茎鞘NSC转运、结实率、千粒重和产量显著正相关,小维管束的相关系数高于大维管束;小维管束韧皮部面积与茎鞘NSC转运显著正相关,而大维管束无显著相关性;小维管束与大小维管束的总数量比、总横截面积比、总韧皮部面积比、以及小维管束韧皮部面积与大小维管束总横截面积比分别与茎鞘NSC转运、结实率、千粒重和产量正相关,而大维管束表现为负相关。这些结果表明小维管束对茎鞘NSC转运和产量形成的作用比大维管束大,大、小维管束韧皮部在茎鞘NSC转运中的功能差异可能是主要原因。因此,选择穗颈维管束多且小维管束多的水稻品种或采用适当栽培管理改良维管束特征,尤其是增加小维管束数量和韧皮部面积有利于茎鞘NSC向籽粒转运和增加产量。

关键词：水稻穗颈维管束解剖性状非结构性碳水化合物产量形成

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氮对水稻叶蔗糖磷酸合成酶的影响及其与同化物积累和产量的关系

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植物生理学报 2018年第7期54卷 1195-1204页

作者：李国辉崔克辉作物遗传改良国家重点实验室农业部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心湖北荆州434025

蔗糖磷酸合成酶是植物体内蔗糖合成、碳同化与分配的一个关键调节酶。以3个水稻品种‘两优培九’、‘汕优63’和‘黄华占’为材料,在低氮和高氮处理下分析了水稻幼穗分化至抽穗不同阶段叶片蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,S... 详细信息

蔗糖磷酸合成酶是植物体内蔗糖合成、碳同化与分配的一个关键调节酶。以3个水稻品种‘两优培九’、‘汕优63’和‘黄华占’为材料,在低氮和高氮处理下分析了水稻幼穗分化至抽穗不同阶段叶片蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)的基因表达和活性及其与植株同化物积累和产量形成的关系。研究结果表明,所有SPS基因(Os SPS1、Os SPS2、Os SPS6、Os SPS8和Os SPS11)的相对表达量均随植株生育进程推进而下降;SPS活性的变化趋势与SPS基因表达量一致。与高氮处理相比,低氮处理下SPS基因的相对表达量和SPS活性增加。相关分析表明,SPS基因的相对表达量和SPS活性均与叶片非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)浓度显著正相关,Os SPS1表达和SPS活性状态均与每穗颖花数和籽粒产量显著正相关,Os SPS2、Os SPS6和Os SPS8表达均与结实率和千粒重显著正相关。因此,适当减少氮肥施用有利于提高SPS基因表达和活性,进而增加植株NSC积累和促进产量形成。

关键词：水稻蔗糖磷酸合成酶非结构性碳水化合物基因表达产量形成

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