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江苏省植物生理学会2016年学术年会

作者：陈璐刘贺蒋玉兰夏仕明刘立军扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009

甲烷是最主要的温室气体之一，对全球变暖起重要作用。稻田是甲烷主要排放源，控制稻田甲烷排放对全球气候环境具有至关重要的作用。水稻植株体在稻田甲烷排放过程中起非常重要的作用，大部分稻田甲烷是通过水稻的通气组织排放到大气中... 详细信息

甲烷是最主要的温室气体之一，对全球变暖起重要作用。稻田是甲烷主要排放源，控制稻田甲烷排放对全球气候环境具有至关重要的作用。水稻植株体在稻田甲烷排放过程中起非常重要的作用，大部分稻田甲烷是通过水稻的通气组织排放到大气中，水稻品种是影响稻田甲烷排放的关键因素，但是关于水稻品种改良对稻田甲烷排放的影响仍不是十分清楚。本研究选取江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳水稻品种为材料，依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型，研究了中粳水稻品种改良对水稻产量和稻田甲烷排放的影响。主要结果如下：(1)中粳水稻品种改良显著提高了水稻产量。产量提高主要得益于总颖花量的大幅度提高，而每穗粒数增加是总颖花量提高的主要原因。从20世纪50年代品种到90年代，结实率逐步升高，但2000年以后推广的超级稻品种的结实率较之前品种有所降低，这是限制其产量水平进一步发挥的主要原因。(2)随生育期推进，各年代品种干物质积累显著增加。品种改良显著提高了各年代水稻品种穗分化始期、抽穗期和成熟期等关键时期的干物质积累量。(3)在水稻全生育期内，稻田甲烷排放通量出现两个排放高峰。水稻移栽后甲烷通量呈现不断增长的趋势，在22 d左右出现一个排放高峰，随后急速降低，并且在48～64 d出现一个小的峰值，之后随着水稻的生长，甲烷排放通量开始缓慢下降并在灌浆中期最低，之后变化不显著。稻田甲烷排放通量和排放总量随品种改良显著降低。稻田甲烷排放与水稻的生物量和产量均呈极显著负相关。这些结果表明，选择高产或高生物量的水稻品种有利于降低稻田甲烷排放量。通过合理栽培提高水稻产量或选择高产水稻品种有助于降低稻田甲烷排放。

关键词：中粳稻品种改良甲烷排放产量生物量

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水分胁迫对抗旱能力不同的水稻品种产量和相关形态生理的影响

水分胁迫对抗旱能力不同的水稻品种产量和相关形态生理的影响

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江苏省植物生理学会2016年学术年会

作者：蒋玉兰夏仕明陈璐刘贺刘立军扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009

我国是水稻主要的生产国之一，其稻作面积和稻作总产量分别占全世界的23％和37％，但水稻也是耗水耗能第一大作物。研究明确抗旱能力不同的水稻品种对水分胁迫响应的差异及其机理，对水稻高产节水因种栽培具有重要意义。本研究以两个抗... 详细信息

我国是水稻主要的生产国之一，其稻作面积和稻作总产量分别占全世界的23％和37％，但水稻也是耗水耗能第一大作物。研究明确抗旱能力不同的水稻品种对水分胁迫响应的差异及其机理，对水稻高产节水因种栽培具有重要意义。本研究以两个抗旱能力强的水稻品种扬稻6号、旱优8号和两个抗旱能力弱的品种两优培九、镇稻88为材料，以常规水层灌溉为对照，在盆栽条件下研究了全生育期不同水分胁迫处理对水稻产量及相关形态生理指标的影响。主要结果如下：与对照相比，在中度水分胁迫(土壤水势为-25 kPa)下，抗旱能力较强的品种产量显著提高，抗旱能力较弱的品种产量下降。重度水分胁迫(土壤水势为-50 kPa)下，四个水稻品种产量均显著下降，但品种间降幅不同，抗旱能力弱的品种降幅远高于抗旱能力强的水稻品种。中度水分胁迫提高了主要生育期扬稻6号与旱优8号的地上部干物重、叶片光合速率、根系和叶片中细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)含量以及灌浆早期和灌浆中期籽粒中蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分枝酶活性。两优培九与镇稻88的上述指标在中度水分胁迫条件下均有不同程度降低。重度水分胁迫则均降低了四个水稻品种上述生理指标。这些结果表明，干旱胁迫复水后叶片光合速率、根系和叶片中细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)含量增加以及灌浆早期和灌浆中期籽粒中蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分枝酶活性增强是扬稻6号与旱优8号两品种抗旱性强的主要生理原因。

关键词：水稻水分胁迫产量生理指标

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影响水稻遗传群体株系氮素高效吸收的主要根系性状

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中国水稻科学 2015年第4期29卷 390-398页

作者：陈琛羊彬朱正康曹文雅罗刚周娟王祥菊于小凤袁秋梅仲军王熠黄建晔王余龙董桂春扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室/粮食作物现代产业技术协同创新中心/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009 扬州职业大学江苏扬州225009

在群体水培条件下,采用遗传背景相似的染色体单片段代换系114个水稻株系为供试材料,依据成熟期单株吸氮量和单株籽粒产量两个性状进行聚类,将供试群体分为6种类型,并按单株吸氮量从低到高排序分为A、B、C、D、E和F类。结果表明:1)供试... 详细信息

在群体水培条件下,采用遗传背景相似的染色体单片段代换系114个水稻株系为供试材料,依据成熟期单株吸氮量和单株籽粒产量两个性状进行聚类,将供试群体分为6种类型,并按单株吸氮量从低到高排序分为A、B、C、D、E和F类。结果表明:1)供试群体单株吸氮量差异较大,变幅为0.32g^0.91g,最大值是最小值的2.85倍。2)吸氮量和氮素籽粒生产效率均是影响产量的重要因素,但前者对产量的正向贡献度显著大于后者。3)随着吸氮量的增加,产量总体呈上升趋势。但吸氮量类型与产量类型并不完全吻合,高吸氮量仅是产量提高的重要基础,产量可能还受到其他因素的影响。4)不同类型间遗传群体株系活性性状(总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力)差异较小,根系形态性状(根总长、根干质量、最长根长、众数根长)及冠根比差异显著,氮高吸高产型水稻单株不定根总长、单株根干质量、最长根长、众数根长、冠根比显著大于氮低吸低产型水稻。5)综合相关分析、主成分分析和通径分析的结果,影响染色体单片段代换系水稻遗传群体株系氮素高效吸收主要根系性状为单株根干质量、抽穗期冠根比、最长根长和单株不定根总长。通过遗传改良根系的形态性状可实现氮素吸收能力的显著提高。

关键词：水稻染色体单片段代换系氮素吸收根系性状

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稻田甲烷排放与减排的研究进展

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中国农学通报 2015年第3期31卷 160-166页

作者：葛会敏陈璐于一帆陈云刘立军扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009

水稻作为最主要的粮食作物之一,对保证粮食供应和社会稳定起十分积极的作用。但稻田也是农田甲烷排放的主要来源,对全球温室效应有重要作用。从稻田甲烷排放机理、影响稻田甲烷排放的因素以及稻田甲烷减排的技术措施等方面综述了稻田甲... 详细信息

水稻作为最主要的粮食作物之一,对保证粮食供应和社会稳定起十分积极的作用。但稻田也是农田甲烷排放的主要来源,对全球温室效应有重要作用。从稻田甲烷排放机理、影响稻田甲烷排放的因素以及稻田甲烷减排的技术措施等方面综述了稻田甲烷的研究进展,并提出了未来开展稻田甲烷的研究方向,以期为进一步控制稻田甲烷排放提供一定参考。

关键词：稻田甲烷影响因素减排措施

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高粱胚乳细胞与母体组织发育关系的研究

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中国农业科学 2014年第17期47卷 3336-3347页

作者：李栋梁荆彦平李小刚顾蕴洁王忠扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室

【目的】探明高粱颖果发育过程中胚乳细胞与母体组织发育关系及其胞内淀粉体的发育特性。【方法】通过挂牌和记号笔点颖相结合的方法对供试高粱品种KS-304花后发育天数进行精确标记,详细跟踪观测了颖果的生长;采取Spurr树脂包埋、番红-... 详细信息

【目的】探明高粱颖果发育过程中胚乳细胞与母体组织发育关系及其胞内淀粉体的发育特性。【方法】通过挂牌和记号笔点颖相结合的方法对供试高粱品种KS-304花后发育天数进行精确标记,详细跟踪观测了颖果的生长;采取Spurr树脂包埋、番红-甲基紫复染法制作半薄切片,光镜下详细观察了高粱颖果发育各过程中胚乳各部位以及种皮果皮结构的变化差异与联系;采用扫描电镜研究发育中后期及成熟时颖果断面不同部位细胞内淀粉体的形态;应用冰冻切片,荧光显微镜观察了成熟颖果横断面的结构。【结果】颖果发育分形成期、乳熟期、蜡熟期与完熟期,内胚乳发育分为游离核期、细胞化期、分化期、发育期及成熟期;其中颖果发育形成期与胚乳发育的前3个时期相对应,乳熟期对应发育期,而蜡熟期与完熟期对应胚乳的成熟期。颖果发育早期,珠心组织存留时间较长,珠心表皮细胞约在花后15 d消失。花后7 d,表层胚乳细胞开始积累脂质体,11 d时转为糊粉层细胞,成熟时糊粉层为1层,其细胞内除常规糊粉粒圆球体外,还含有少量单粒淀粉体,粒径约3μm。亚糊粉层细胞位于糊粉层细胞与内胚乳细胞之间,兼糊粉层与内胚乳细胞特点,贮藏大量蛋白体,细胞内淀粉体构成复杂。内胚乳发育存在区域差异,中央近胚处的细胞物质积累滞后于周缘胚乳细胞,成熟时,前者淀粉体充实较为疏松,发育为粉质胚乳,后者充实紧密,淀粉体彼此受到挤压呈多面体,最终发育为角质胚乳。高粱胚乳细胞内存在于不同于其他谷物颖果胚乳淀粉体的"发生中心"结构,主要表现为淀粉粒在管状质体内生长,随着体积的增长,后期与"发生中心"分离而形成新的淀粉体。果皮发育前期增厚,中后期呈缓慢减薄的趋势,中果皮发育后期细胞内观察到淀粉体存在特殊的二次增长,构成从前期复粒淀粉体为主转为单粒;"种皮"来源于珠心、珠被细胞依次降解后的胞壁残留堆叠而成,中间含有透明角质层。【结论】白高粱KS-304胚乳发育与玉米颖果胚乳类似,最终形成角质与粉质胚乳;颖果胚乳淀粉体发育存在独特的"发生中心";中果皮发育后期其细胞可能行使积累同化产物"库"的作用。

关键词：高粱胚乳淀粉体糊粉层果皮种皮

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稻茬小麦公顷产量 9000 kg 群体钾素积累、分配与利用特性

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作物学报 2014年第6期40卷 1035-1043页

作者：丁锦峰訾妍杨佳凤潘婷封超年朱新开李春燕彭永欣郭文善扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室扬州大学小麦研究中心江苏扬州225009

在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,通过基本苗和氮肥施用量、施用时期及比例的调控,建立不同产量水平群体,研究籽粒产量9000 kg hm–2群体钾素积累、分配与利用特性。结果表明,籽粒产量≥9000 kg hm–2(超高产)群体钾素吸收高峰期出... 详细信息

在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,通过基本苗和氮肥施用量、施用时期及比例的调控,建立不同产量水平群体,研究籽粒产量9000 kg hm–2群体钾素积累、分配与利用特性。结果表明,籽粒产量≥9000 kg hm–2(超高产)群体钾素吸收高峰期出现在拔节至开花期,吸收的钾素占一生吸收钾素的52%~68%;开花期和成熟期钾素积累量均极显著高于<9000 kg hm–2(高产)群体。成熟期叶片、茎鞘、颖壳+穗轴和籽粒钾素积累量与籽粒产量均呈极显著线性正相关;花后茎鞘钾素转运量与产量呈极显著线性正相关,颖壳+穗轴钾素转运量与产量呈极显著线性负相关。超高产群体开花期和成熟期钾素积累量分别为430~450 kg hm–2和366~408 kg hm–2;成熟期钾素积累量,茎鞘中最高,为244~269 kg hm–2,其次是叶片和颖壳+穗轴,分别为46~49 kg hm–2和40~46 kg hm–2,籽粒中仅为35~46 kg hm–2;花后茎鞘钾素转出量为46~52 kg hm–2,颖壳+穗轴钾素积累量为9~17 kg hm–2。超高产群体每100 kg籽粒的吸钾量需达4.57~4.87 kg,此时的钾素利用效率为20.56~22.02 kg kg–1,钾收获指数为0.095~0.112。

关键词：稻茬小麦高产钾素积累、分配与利用

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水稻抽穗期高温胁迫对不同品种受粉和受精作用的影响

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作物学报 2014年第2期40卷 273-282页

作者：张祖建王晴晴郎有忠王春哥朱庆森杨建昌扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009 苏州农业职业技术学院江苏苏州215008

水稻抽穗期高温障碍导致结实性降低已经成为长江中下游水稻的重要自然灾害之一。以现代常规粳稻、三系杂交籼稻和两系杂交籼稻为试料,研究了抽穗期高温处理对现代水稻品种和组合受精率的影响。现代粳型品种表现出较好的抽穗期高温耐性;... 详细信息

水稻抽穗期高温障碍导致结实性降低已经成为长江中下游水稻的重要自然灾害之一。以现代常规粳稻、三系杂交籼稻和两系杂交籼稻为试料,研究了抽穗期高温处理对现代水稻品种和组合受精率的影响。现代粳型品种表现出较好的抽穗期高温耐性;杂交稻特别是两系杂交稻抽穗期高温耐性相对较弱,抽穗期39℃的高温胁迫下,受精率接近于零;在杂交稻中,汕优63在较轻高温胁迫下表现较好耐性,但在较强的高温胁迫下高温耐性迅速下降。相同处理下抽穗期高温耐性在品种间有较大差异。2个两系超级杂交稻的单药花粉数均在1750粒以上,数量最多,宁粳1号数量最少,为每花药979.8粒。总体趋势为杂交稻多于常规稻,籼型品种多于粳型品种,分析表明单药花粉数与高温耐性不相关。高温胁迫导致花药开裂系数显著下降,宁粳1号在较强的高温胁迫条件下还能维持一定程度的纵裂率,开花后柱头上花粉数量相对较多。可见水稻抽穗期高温耐性与花粉生产能力无关,与花药开裂和柱头捕获的花粉量关系较大。

关键词：水稻抽穗期高温胁迫花粉数花药开裂系数柱头花粉量

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两个玉米品种胚乳发育的比较

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玉米科学 2014年第1期22卷 79-85页

作者：荆彦平李栋梁刘大同余徐润王萍熊飞顾蕴洁王忠扬州大学/江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009

以农乐988和扬糯1号两个品种的玉米颖果为材料，利用树脂半薄切片、组织化学染色及生理测定等方法研究胚乳组织和细胞的发育过程。结果表明，两个玉米品种粒重及淀粉含量的变化呈S形生长曲线；可溶性糖变化呈单峰曲线，授粉后12d含量最... 详细信息

以农乐988和扬糯1号两个品种的玉米颖果为材料，利用树脂半薄切片、组织化学染色及生理测定等方法研究胚乳组织和细胞的发育过程。结果表明，两个玉米品种粒重及淀粉含量的变化呈S形生长曲线；可溶性糖变化呈单峰曲线，授粉后12d含量最高；总蛋白含量在授粉后6d较高。颖果粒重和总蛋白含量农乐988〉扬糯1号；可溶性糖及淀粉含量扬糯1号〉农乐988。授粉后0～2d胚乳处在游离核期，授粉后3～5d胚乳处在细胞化期，授粉6d以后胚乳细胞开始分化，内胚乳细胞出现淀粉体和蛋白体。胚乳中淀粉的积累由颖果顶端向基部、由胚乳外层向中央推进。扬糯1号胚乳发育较提前，失活较晚；农乐988胚乳发育相对滞后，失活较早。玉米胚乳发育和颖果发育关系紧密，胚乳游离核期和细胞化期相当于颖果形成期，胚乳分化期相当于颖果乳熟期，胚乳成熟期相当于颖果蜡熟期与完熟期。

关键词：玉米胚乳淀粉体蛋白体

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水稻根系分泌物有机酸、多胺与稻米蒸煮品质及蛋白质组分的关系

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2014年第3期35卷 48-53页

作者：刘立军常二华熊溢伟卞金龙王志琴杨建昌扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室江苏扬州225009

以粳稻、籼稻、爪哇稻和粳/籼亚种间杂交稻等不同类型水稻为材料,研究结实期水稻根系分泌的有机酸、多胺及其与稻米蒸煮品质、淀粉谱和蛋白质组分之间的关系。结果表明:稻米蒸煮品质、淀粉谱崩解值、消减值和蛋白质组分存在明显的基因... 详细信息

以粳稻、籼稻、爪哇稻和粳/籼亚种间杂交稻等不同类型水稻为材料,研究结实期水稻根系分泌的有机酸、多胺及其与稻米蒸煮品质、淀粉谱和蛋白质组分之间的关系。结果表明:稻米蒸煮品质、淀粉谱崩解值、消减值和蛋白质组分存在明显的基因型间差异。水稻根系分泌的苹果酸、琥珀酸、精胺浓度、精胺/腐胺浓度比值与稻米淀粉谱的崩解值呈显著或极显著正相关,与淀粉谱的消减值、稻米醇溶蛋白含量呈显著或极显著负相关;根系分泌的酒石酸和柠檬酸浓度与淀粉谱的崩解值呈极显著负相关,与淀粉谱的消减值呈极显著正相关;根系分泌的乳酸浓度与稻米胶稠度、碱化值呈显著负相关,与直链淀粉含量呈显著正相关。通过品种选育或栽培措施调控水稻根系有机酸和多胺分泌水平将有助于调控稻米品质。

关键词：水稻根系有机酸多胺稻米品质

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不同类型水稻品种胚乳发育的研究

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中国农业科学 2014年第19期47卷 3757-3768页

作者：李栋梁李小刚顾蕴洁王忠扬州大学生物科学与技术学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室

【目的】探明不同水稻品种胚乳发育过程的异同。【方法】以日本晴(粳)、扬稻6号(籼)、武育糯16号(粳糯)和扬辐糯4号(籼糯)4个水稻品种为试验材料,通过精确标记颖果受精后的发育天数,观测颖果的生长;采用碘-碘化钾、TTC染色法观察胚乳细... 详细信息

【目的】探明不同水稻品种胚乳发育过程的异同。【方法】以日本晴(粳)、扬稻6号(籼)、武育糯16号(粳糯)和扬辐糯4号(籼糯)4个水稻品种为试验材料,通过精确标记颖果受精后的发育天数,观测颖果的生长;采用碘-碘化钾、TTC染色法观察胚乳细胞发育过程中淀粉的积累和生理活性的变化差异;采取树脂包埋法制作半薄切片,用光镜详细观察水稻内胚乳细胞和糊粉层细胞在颖果发育过程中结构的变化差异;用扫描电镜研究水稻成熟籽粒断面的超微结构,并使用能谱仪对其相关部位元素组成的差异进行探测。【结果】粳稻与籼稻颖果长、宽、高的变化存在明显区别,二者粒型存在显著差异,是否为糯性并不影响颖果的外形发育。供试的4种水稻颖果中,2个籼稻品种,扬稻6号与扬辐糯4号发育要快于粳稻品种;2个糯稻品种,武育糯16号与扬辐糯4号有着近乎一致的干重增长曲线;随着细胞内淀粉体和蛋白体的充实,内胚乳细胞在发育的中后期会发生核变形而衰亡;细胞核衰亡以后,胞内淀粉体仍可膨大生长。4种水稻内胚乳细胞所含淀粉体均为复粒;直链淀粉含量高的非糯品种,其胚乳淀粉充实程度高;2个籼稻品种的糊粉层细胞体积要大于2个粳稻品种;粳糯品种武育糯16号P、K、Mg、S等矿质元素含量低于其他3个供试品种;籼糯品种扬辐糯4号糊粉层含有少量单粒淀粉体,O元素含量高于其他品种。【结论】水稻颖果胚乳发育是一种特殊的细胞程序性死亡方式,细胞核的死亡并不影响胚乳同化产物的积累,淀粉体在内胚乳细胞内都是以复粒淀粉形式存在。以上这几点,供试的4个品种水稻之间几乎没有区别。而在总体发育进程、分化、细胞形态、活性变化、同化产物积累、淀粉体形态大小及在不同部位的分布上,4种水稻品种各自呈现了一定程度的差异与联系。粳稻2个品种与籼稻2个品种间差异更多体现在颖果发育进程上;而糯稻与非糯稻的区别则更多体现在淀粉体的形态与灌浆的充实程度上。

关键词：水稻胚乳细胞淀粉体糊粉层糯稻籼稻

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