氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究。结果表明：最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显正相关。不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显或极显正相关。相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标。通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源。     

氮高效水稻种质资源筛选的初步研究

采用在遮雨网室盆栽和不同施氮处理对1107份水稻种质资源不同生长时期的苗高、分蘖数和干物重等性状进行了研究.结果表明最高分蘖期相对干物重与不同时期相对苗高和相对分蘖数呈极显著正相关.不同时期相对苗高与相对分蘖数之间亦呈显著或极显著正相关.相对分蘖数、相对苗高和相对干物重在水稻种质资源中存在较大的变异,分蘖数可作为氮高效资源筛选的形态指标.通过比较5个时期苗高和分蘖数的相对生长量及最高分蘖期干物重的相对含量共11个指标,初步筛选出14份氮高效资源.     

水稻微核心种质氮素利用率相关性状的鉴定评价及其相关分析

以中国水稻微核心种质为试验材料,在低氮水平下进行了水稻氮素利用率相关性状的鏊定评价,分析了产量和氮素利用率相关性状的相关关系.结果表明,秸秆舍氮率和单株秸秆含氮量变幅分别为0.56%～1.85%和0.04～0.61 g,子粒舍氮率和单株子粒舍氮量变幅分别为1.28%～3.23%和0.02～1.04 g,植株舍氮量变幅为0.10～1.30 g,氮素子粒产量利用率和氮素生物产量利用率变幅分别为3.85～57.52 s/g和17.56～104.02 g/g,氮素收获指数变幅为7.05%～88.58%.氮素利用率相关性状在品种闻存在较大的差异.秸秆合氮率与舍氮量、子粒含氮率与含氮量和植株含氮量在粳稻和籼稻亚种间没有显著差异;氮素生物产量利用率籼稻略大于粳稻,但差异不显著;氮素子粒产量利用率与氮素收获指数在粳稻和籼稻亚种间存在较明显的差异.氮素子粒产量利用率、氮素收获指数与结实率、单株子粒重和单株有效穗数均呈板显著正相关;认为在低氮水平下,结实率、单株子粒重和单株有效穗数可以作为耐低氮与氮高效水稻种质的筛选指标.     

氮高效利用基因型水稻生育后期氮素分配与转运特性

选择前期筛选出的氮高效利用基因型水稻为试验材料,以低效利用基因型为对照,采用土培试验,在低氮(100 mg·kg^-1)和正常施氮(200 mg·kg^-1)下,研究了高效和低效基因型水稻生育后期不同器官的氮素分配量、转运量和转运效率差异.结果表明: 与低效基因型水稻相比,高效基因型在低氮条件下,仍能保持较高的产量和氮素利用效率,其产量为低效基因型的1.75倍,氮肥利用率高达50.9%,而低效基因型仅为36.4%.与正常施氮相比,低氮更有利于提高氮素在高效基因型穗部的分配量,穗部积累量在扬花期、灌浆期和成熟期分别增加了34.2%、2.5%和0.5%,而低效基因型在灌浆期和成熟期却分别降低了23.5%和15.6%.不同施氮水平下,氮素在高效基因型不同器官的分配比例为扬花期:叶＞茎鞘＞根＞穗,灌浆期:穗＞叶＞茎鞘＞根,成熟期:穗＞茎鞘＞叶＞根,随着生育期的推进,穗部的分配比例明显增加.在低氮和正常施氮下,高效基因型氮素转运量表现为叶＞茎鞘＞根,而低效基因型表现为茎鞘＞叶＞根;高效基因型氮素转运效率分别为60.8%、60.3%,分别为低效基因型的1.67、155倍.因此,高效基因型抽穗后叶片较高的转运效率为籽粒的灌浆结实奠定了良好基础.     

全球水稻分子育种核心种质资源耐低钾品种的苗期筛选

以全球水稻分子育种计划提供的117份核心种质资源为供试材料,进行苗期水培试验,比较两种不同K 浓度处理下的苗期根茎性状表现.结果表明:两种处理条件下,品种间存在显著差异;以发根数、总根长、苗高、地下部干重、地上部干重等5个性状相对指数的平均值构成品种的综合指数,作为筛选耐低钾品种的评判标准,结合稻苗生长情况,从117份核心种质资源中筛选出9个耐低钾品种和32个较耐低钾品种.     

水稻不同基因型耐低氮能力差异评价

以水稻单株谷重及其氮素反应指数作为耐低氮能力指标,分析不同施氮水平下水稻种质资源的耐低氮能力以及单株谷重及其氮素反应指数与其他农艺性状的相关关系。结果表明,水稻种质资源的耐低氮能力在不同施氮水平间均有较大差异,多数农艺性状的表型差异顺序为未施氮〉施低氮〉普通施氮;不同施氮水平间单株谷重、单株草重和穗数的差异大于其他农艺性状。在不同施氮水平下,单株谷重与单株草重均呈极显著正相关;单株谷重的氮素反应指数与单株谷重、单株草重和谷草比均呈极显著正相关。在未施氮水平下,单株谷重与株高、穗数、穗粒数和单株草重的相关性以及单株谷重的氮素反应指数与穗数、单株谷重、单株草重和谷草比的相关性比施低氮或普通施氮水平更为密切。花峰稻、中作9059、旱稻9号、旱稻502和IRAT359等种质资源表现较迟钝的氮素反应,具有较强的耐低氮能力。     

氮肥处理对氮素高效吸收水稻根系性状及氮肥利用率的影响

2011—2012年在土培条件下,以氮素吸收效率差异较大的15个常规籼稻为供试材料,研究氮肥运筹对不同氮效率品种根系性状、成熟期吸氮量及氮肥利用率的影响,分析影响氮高效水稻氮素吸收的主要根系性状。结果表明:(1)各氮肥处理下,成熟期吸氮量均表现为氮高效品种氮中效品种氮低效品种。适量增施氮肥及基肥+促花肥处理有利于氮高效品种吸氮量的增加,氮素吸收受品种、氮肥处理的显著影响。(2)在施氮量处理下,氮高效品种单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长大或较大,单株根活力在常氮(N2)、高氮(N3)处理下有一定的优势;在施氮时期处理下,氮高效品种单株不定根数、单株不定根总长、单株根干重、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积、抽穗期冠根比多数处理有优势;增施氮肥有利于促进氮高效品种单株不定根总长和单株根活力的提高,适量施氮有利于单株不定根数、单株根干重增加,前期施氮可促进不定根的发生和伸长,后期施氮有利于不定根的充实和根系生理性状的提高。此外,增施氮肥可提高各类品种冠根比;(3)在常氮、高氮处理下,氮高效品种氮肥利用率大于氮中效、氮低效品种。(4)提高单株不定根数、单株不定根总长、单株根活力及抽穗期冠根比有利于各类品种吸氮量的提高,增加根干重对氮高效品种吸氮量的提高也有显著的促进作用。结合相关分析与通径分析结果,抽穗期冠根比及单株不定根数、单株根活力、单株不定根总长、单株根干重是影响氮高效品种吸氮能力的主要根系性状。     

水稻苗期磷高效基因型筛选研究

采用难溶性磷酸盐Ca3 (PO4) 2 为唯一磷源 ,在pH值为 5 .5条件下产生相对高浓度低磷胁迫及以NaH2 PO4为磷源配制P浓度为 0 .5mg·L-1的相对低浓度低磷胁迫的两个水培环境 ,分别对不同基因型水稻的磷效率进行评价 .以相对分蘖干重 (RTW )、相对总生物量 (RPW )、相对分蘖数 (RTN)、相对根系干重(RRW )、相对地上部干重 (RSW )、相对叶龄 (RLA)和相对株高 (RPH)作为耐性指标进行相关分析 .结果表明 ,供试材料的磷效率存在极显著差异 ,若以能产生分蘖的相对高浓度低磷胁迫进行筛选时 ,相对分蘖干重、相对地上部干重、相对总生物量可作为较好的筛选指标 ,其中相对分蘖干重不仅与其它指标间的相关性强 ,且品种间差异和变异系数均较大 ,能准确、灵敏地反映不同基因型间的耐低磷胁迫能力 ;若采用相对低浓度的低磷胁迫对不同基因型水稻进行耐低磷种质筛选时 ,筛选指标则不同 ,最好的单一筛选指标应是相对地上部干重或相对总生物量 .     

水稻分蘖氮响应调控机理研究进展

氮肥是作物产量增加最主要的驱动因素,然而氮肥滥用会造成生态环境的严重破坏。因此,提高作物氮素利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)对未来农业可持续发展至关重要。产量性状对氮素的敏感性是衡量作物氮素利用效率的重要指标。禾本科作物的分蘖数、穗粒数和粒重是产量的直接决定因子,虽然影响三者本身的分子机制已有大量研究,但氮素对这些性状的调控机理仍知之甚少。分蘖数是对氮素响应最为敏感的性状之一,也是氮肥促进作物增产的关键要素。因此,研究氮素如何调控水稻的分蘖发育对于提高作物产量尤为重要。本文总结了水稻氮素利用效率的影响因素和分蘖发育的调控机理,聚焦氮素如何调控水稻分蘖发育的机制,并对该领域未来研究工作进行了展望,以期为作物氮高效精准改良提供参考。     

耐低氮茄子基因型的筛选

在正常供氮和低氮胁迫条件下,比较了10个茄子不同基因型的果实产量、地上部生物量和氮素吸收总量的变化。结果显示,与正常供氮相比,在低氮胁迫条件下,供试基因型的果实产量、地上部生物量和氮素吸收总量均有下降,但不同基因型下降幅度不同。在低氮胁迫条件下,06—991的果实产量、地上部生物量和氮素吸收总量的相对指数均显著高于其他基因型,是一个理想的耐低氮茄子基因型。     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

氮高效玉米主要性状的遗传分析

采用两个氮高效玉米杂交组合的P1、P2、F1、F2、B1、B2世代,随机区组试验设计,对氮高效玉米主要性状的遗传力进行了研究。研究结果表明,不同氮水平下氮高效玉米各性状的遗传力是不同的。低氮处理中,广义遗传力介于0.78～0.46之间,狭义遗传力介于0.68～0.23之间;高氮处理中,广义遗传力介于0.76～0.49之间,狭义遗传力介于0.67～0.25之间。低氮条件下,氮高效玉米主要性状中抽丝期穗位叶叶绿素含量、氮效率、穗重和穗位叶叶面积,高氮条件下,抽丝期生物量、穗重、抽丝期穗位叶叶绿素含量和成熟期生物量等性状的遗传力较高,可分别在低氮、高氮条件下,对其进行早代选择。     

试论野生稻高蛋白种质在水稻育种中的应用

本文探讨野生稻高蛋白种质在水稻育种中应用的必要性、意义和可行性,提出研究应用的发展重点;认为水稻品质育种应利用野生稻高蛋白种质,加强专用水稻育种和高蛋白种质分子学研究。     

“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。     

Nitrogen Mediates Flowering Time and Nitrogen Use Efficiency via Floral Regulators in Rice

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水稻高光效育种研究进展

水稻是世界重要的粮食作物,其较低的光合效率是限制水稻产量的重要因素之一,提高水稻的光能利用率对于进一步提高水稻产量具有关键的作用,本文简要回顾国内外水稻高光效育种的发展历程和研究进展,并对杂交选育、基因工程技术、株型改良等水稻高光效育种研究途径进行了总结与展望。     

Effects of Irrigation and Nitrogen on the Performance of Aerobic Rice in Northern China

Aerobic rice is a new production system in which specially-developed varieties are grown under non-flooded, non-puddled, and non-saturated soil conditions. In 2003-2004, irrigation x Nitrogen experiments were carried out near Beijing using variety HD297. Water treatments included four irrigation levels, and Nitrogen treatments included different fertilizer N application rates and different numbers of N splits. The highest yields were 4460 kg/ha with 688 mm of total (rain plus irrigation) water input in 2003 and 6 026 kg/ha with 705 mm of water input in 2004. Because of the quite even distribution of rainfall in both years, the four irrigation treatments did not result in large differences of soil water conditions. There were few significant effects of irrigation on biomass accumulation, but yield increased with the total amount of water applied. High yields coincided with high harvest index and high percentages of grain filling. The application of fertilizer N either reduced biomass and yield or kept it at the same level as 0 N and consistently reduced the percentage grain filling and 1 000-grain weight. With the highest water application, five splits of N gave higher yield than three splits, whereas three splits gave higher yield than five splits with lower water applications.     

茄子氮素利用效率相关性状的配合力分析

在筛选氮素利用高效茄子自交系的基础上,利用Griffing-Ⅱ设计,在两个氯素水平下(450kg/hm2争不施氮)分析了7个茄子自交系氮素利用效率相关性状的配合力.结果表明,两个氮素水平下,氮效率受加性效应和非加性效应的共同控制;氮素吸收总量和氮素利用效率则以加性遗传为主.氮高效育种中,自交系609和749在两个氮素水平下均有较高的氮效率一般配合力.与高氮处理相比,低氮条件下氮素利用效率相关性状的广义遗传力有所增大,而狭义遗传力多为递减趋势.     

水稻孕穗期耐热种质资源的初步筛选

在人工气候室设定极端高温条件下,对来源于不同国家和地区的58份处于温度敏感期的水稻品种耐热性进行鉴定,以结实率下降的百分率为指标,通过方差分析,对水稻种质资源的耐热性进行评价。结果表明,种质间的耐热性存在显著差异,筛选出极端耐热品种2份（IRAT118和冷水白）。     

Sources of Nitrogen in Combination with Systems of Irrigation Influence the Productivity of Modern Rice (<i>Oryza sativa</i> L.) Cultivars during Dry Season in Sub-Tropical Environment

In irrigated agricultural systems, nitrogen (N) and water are the vital resources for sustainability of the crop production in the modern era of climate change. The current study aimed to assess the impact of water and N management on the productivity of irrigated rice cultivars. In the context, a field observation was done at the research farm of Bangladesh Agricultural University, Mymensingh, during dry seasons in consecutive two years (2018–2019 and 2019–2020). The experiments were set up following split-plot design assigning water management in the main plots, nitrogen management in the sub-plots, and the cultivars were approved in the split-split plot with three replications. After two years observation, it was revealed that rice cultivar Binadhan-8 gave the maximum value of leaf area index, number effective tillers hill^-1 and grains panicle^-1 which lead to the higher grain yield (GY). Substantial relationships were observed among the concentration of N, growth, total dry matter (TDM) and N content, N uptake, N utilization effectiveness, and GY. However, with little exception, the Combined effect of water and N, cultivars and water management were varied significantly for all parameters. Finally, the results of the current study concluded that application of irrigation at 8 days after the disappearance of ponded water and source of 105 kg N ha^-1 from PU + Poultry manure are the best management approach for the excellent performance of rice cultivar Binadhan-8.