弱光胁迫已成为水稻生产中日趋严重的逆境,然而关于弱光胁迫对华东地区水稻产量和品质的研究报道仍较少;此外,也应探索合理的氮肥施用措施以减轻弱光胁迫对水稻产量和品质的负面效应。本研究旨在明确遮光(无遮光、花后遮光)和穗肥施用量(NDP,降低穗肥用量;NMP,正常穗肥用量;NIP,增加穗肥用量)对水稻产量和品质相关性状的影响。与无遮光相比,遮光处理下水稻减产9.5%-14.8% (P<0.05),主要是由于较低的结实率和粒重。无遮光处理下,NMP和NIP的产量显著高于(P<0.05)NDP;遮光处理下,不同穗肥施用处理的产量则无显著差异。与NMP和NIP相比,NDP在遮光处理的减产幅度小,这主要是由于其较高的结实率和粒重。与无遮光相比,遮光处理降低了花后叶片光合速率、成熟期干物质、抽穗至成熟期干物质积累量和成熟期茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累量。NDP则提高了遮光处理下的收获指数和NSC运转效率。与无遮光相比,遮光处理降低了稻米糙米率、精米率、整精米率和直链淀粉含量,提高了垩白米率、垩白面积和垩白度以及蛋白质含量。无遮光处理下稻米加工品质以NMP最优,遮光处理下则以NDP最优。在无遮光和遮光处理下,NDP的垩白米率、垩白面积和垩白度均低于NMP和NIP。遮光处理下,NDP的直链淀粉含量和崩解值降低,蛋白质含量和消减值则提高,从而实现了与无遮光处理相近的食味值。本研究结果表明,花后遮光显著恶化水稻产量和稻米品质。遮光处理下,NDP可促进NSC转运、提高收获指数以及库容充实效率,从而降低产量损失;此外,NDP可维持遮光处理下稻米加工、外观和蒸煮食味品质。因此,适当降低穗肥施用可减轻弱光胁迫对水稻产量和品质的负面效应。
叶形是影响陆地棉植株冠层结构和产量的重要农艺性状,同时还与光合效率密切相关,是棉花高光效育种研究的重点。陆地棉叶形根据叶裂深度可分为常态叶、亚鸡脚叶、鸡脚叶和超鸡脚叶,主要由D基因组L-D1位点的等位基因调控,其对陆地棉叶片形态、冠层结构和光合产量的影响尚不清楚。本研究利用病毒诱导基因沉默技术(VIGS)及叶形参数分析发现L-D1等位基因对叶形的调控具有基因剂量效应;打顶前,鲁棉研22亚鸡脚叶品系叶面积系数比常态叶品系分别减少8.54%和4.91%,打顶后分别减少8.48%和11.19%;中部冠层透光率打顶前后分别增加71.35%和134.88%,下部冠层透光率打顶前后分别增加123.14%和41.81%;鲁棉研28号遗传背景下,亚鸡脚叶系中部冠层透光率打顶前后分别增加38.88和93.10%,下部冠层透光率打顶前后分别增加28.15和118.62%。鲁棉研22亚鸡脚叶系净光合速率在大部分生育期内可提高0.93~12.45%,在鲁棉研28遗传背景下可提高7.12~13.84%。在两种遗传背景下,亚鸡脚叶品系的最终生物量比常态叶对照分别增加9.43和19.35%,产量也分别增加8.6和7.05%,且同时对纤维品质无不良影响。
本研究通过比较基因表达量和有机酸含量,发现了一个P3A亚家族成员PbPH5基因的表达量与不同梨系统的苹果酸积累呈高度相关,且与白梨系统、西洋梨系统、砂梨系统和秋子梨系统中的相关性分别是0.932**,0.656*,0.900**和0.518*(*P<0.05或** P<0.01)。在梨果实中过表达PbPH5基因后苹果酸含量增加,沉默PbPH5基因后苹果酸含量降低;亚细胞定位结果显示PbPH5定位于液泡膜。此外,系统发育分析结果表明PbPH5基因是PH5的同源基因,与矮牵牛、苹果和柑橘PH5基因归于同一支。综上所述,这些结果表明PbPH5是一个较为保守的基因,而且,梨果实中苹果酸的积累至少部分与PbPH5基因表达量相关。