Plants丨中施硅促进水稻产量、硅积累并上调硅转运体基因表达

论文内容

研究背景：

水稻是世界上主要的谷类作物和主食，由于人口的快速增长，对水稻的需求正在稳步增长。因此，需要增加水稻产量以满足消费者的需求，但农民正面临气候变化、植物病虫害蔓延和水稻种植面积减少等挑战。营养管理被认为是提高水稻产量的有效方法。然而，仅施用大量营养元素(氮、磷和钾)肥来改善植物生长和生产力可能不适合水稻集约化栽培。此外，长时间的水稻集约栽培和每个种植季节定期去除秸秆会减少植物有效养分库，如N、P、K，尤其是Si。

硅(Si)不被认为是植物生长和生产的必需元素，但众所周知，它是一种有益元素，特别是在水稻中，可以帮助缓解生物和非生物胁迫。水稻是高硅积累的植物，在生产力方面对硅肥表现出积极的响应。一些研究表明，充足的硅供应通过增加每株的穗数、颖花数和灌浆率来提高水稻产量。此外，研究发现施硅增加籽粒产量与茎部和籽粒中的硅浓度有关。植物组织中高浓度的硅已被证明通过增加茎的强度、叶片的直立性和光合速率在水稻的生长和生产力中发挥重要作用。

研究内容:

本研究评估了施硅量对稻米产量、硅浓度和OsLsi6基因表达的影响。因此，从生理和分子两个方面了解水稻品种对施硅对产量和水稻植株硅浓度的响应，将有助于通过硅肥管理和高硅水稻育种计划提高水稻产量。

试验采用因子完全随机设计，设3个独立重复。本试验选用3个现代水稻品种Chainat 1 (CNT1)、Pathumthani 1 (PTT1)和Khao Dawk Mali 105 (KDML105)，分别选择稻壳硅含量为8.7%、7.1%和6.7%的稻壳硅含量。植物种植在直径15厘米的花盆中，内含4公斤土壤。实验中使用的土壤的化学成分是三赛系列，一种砂壤土质地的土壤。土壤pH 6.4(1:1，土:水)，有机质1.38% (Walkley - Black法);总氮0.07%(凯氏定氮法);有效磷35.06 mg/kg (Bray II)，交换性钾39.87 mg/kg (NH4OAc, pH 7)，可提取锌0.73 mg/g (DTPA)。成熟时，收获植株样品并评估籽粒产量、秸秆干重和产量成分(每株分蘖数和穗数、灌浆率和千粒重)。将样品分为秸秆、旗叶和稻壳，进行Si浓度分析。收集的样品用蒸馏水洗涤两次，然后在75℃下烘干48小时。干燥后的样品在锤磨机中机械研磨，用于Si浓度分析。

结果表明在较高的硅用量下，每株分蘖数和穗数以及结实率都增加了。多项研究表明，高施硅率可以促进水稻茎秆强度，增加叶绿素含量和光合活性，从而提高水稻产量。

研究结论：

施硅是提高水稻产量和硅浓度的有效途径，其效果与高表达OsLsi6基因有关。本研究表明，不同水稻品种施硅量对籽粒产量、硅浓度、总硅吸收量和一个硅转运体基因的表达有不同的响应，所有水稻品种的籽粒产量均随施硅量的增加而增加。然而对硅施肥的需求取决于水稻品种、管理措施和土壤中植物可利用硅的水平。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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