水稻多胺水平时空分布及其与产量和品质形成的关系

多胺在植物生长发育中具有重要的生理功能，但对于多胺在作物产量形成，特别是在水稻品质形成中的作用与机理，人们知之甚少。本项目主要研究：(1)水稻内源多胺水平(腐胺、亚精胺和精胺浓度/含量及多胺合成有关酶活性)时(不同生育期)空(根、叶、穗)分布及其与产量形成(分蘖发生、颖花分化与退化、胚乳发育、籽粒充实)和品质 (含蛋白质组分、氨基酸组分和含量)形成的关系；(2)内源多胺水平时空分布-细胞分裂素和乙烯水平时空分布-籽粒核糖核酸水平-蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性-产量/品质形成的内在联系；(3)矿质营养、土壤水分、灌溉方式及化控物质对水稻内源多胺水平时空分布的调节作用。阐明水稻内源多胺水平时空分布及其与产量和品质形成的关系，揭示内源多胺在产量和品质形成中的作用机理，明确有利于产量和品质形成的内源多胺水平时空分布特点，提出调控内源多胺水平时空分布、改善产量和品质的技术途径。

为了解多胺在水稻产量和品质形成中的作用及其机理，本项目研究了水稻内源多胺的时空分布特点及其与产量和品质的关系、多胺的作用机理以及肥水对水稻内源多胺产生的调控作用。获得了以下主要结果：.1、水稻内源多胺含量在品种间、器官间和生育期间差异很大。精胺(Spm)或亚精胺(Spd)含量与分蘖数、每穗颖花数、稻米出糙率、精米率及氨基酸含量等呈显著正相关。根系分泌的Spd浓度与稻米醇溶蛋白呈极显著负相关，与球蛋白呈显著正相关；根系腐胺(Put)浓度与稻米醇溶蛋白呈极显著正相关，与球蛋白呈显著负相关；根系Spd/Put浓度比值与醇溶蛋白呈极显著负相关，与球蛋白含量呈极显著正相关。.2、结实期籽粒多胺浓度变化与籽粒灌浆速率有密切关系。在灌浆初期对稻穗喷施Spd或Spm，增强了弱势粒中蔗糖合酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合酶活性，提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重，喷施Put或多胺合成抑制剂（MGBG）的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控，弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。.3、与保持浅水层(WW)相比，灌浆期土壤轻度落干(MD）可以增加弱势粒的胚乳细胞分裂速率、籽粒灌浆速率和粒重。土壤轻度落干增加了弱势粒中游离亚精胺和精胺含量、S-腺苷-L-甲硫氨酸脱羧酶和亚精胺合成酶活性以及多胺合成相关基因的表达，降低了弱势粒中乙烯释放速率、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)和过氧化氢含量、ACC合成酶、ACC氧化酶和多胺氧化酶活性以及乙烯合成相关基因的表达。土壤重度落干结果则相反。对稻穗施用Spd、Spm或乙烯合成抑制剂显著降低了弱势粒中乙烯和ACC含量，显著增加了弱势粒中Spd和Spm含量、籽粒灌浆速率以及粒重。施用ACC或多胺合成抑制剂结果则相反。说明多胺和乙烯的生物合成对土壤落干的响应存在着互作，由此调控水稻弱势粒灌浆。.4、采用轻干湿交替灌溉技术和适量施用氮肥可以增加水稻内源Spd和Spm含量，提高产量和品质；在干旱和高温条件下于灌浆初期喷施Spd或Spm可以减轻干旱或高温对水稻的伤害，提高结实率。.发表论文22篇, 其中SCI论文11篇。