源库关系主控作物产量、品质的形成过程，是作物生理研究的经典领域和核心内容。源，泛指光合同化物、氮同化物和矿质元素等养分的供应者，包括叶片、根系等；库，对水稻等禾谷类作物而言主要指籽粒这一养分的储藏器官。传统意义上，节间（internode）是水稻光合同化物等养分的暂存库，其功能在于存纳开花前叶片碳同化物，助推籽粒灌浆启动、加速。近日，南京农业大学水稻栽培团队在FieldCropsResearch在线发表了题为“Dynamicsofdrymatteraccumulationininternodesindicatessourceandsinkrelationsduringgrain-fillingstageofjaponicarice”的研究论文，阐发了节间干物质积累在粳稻源库关系上的指示意义。论文以武育粳3号、武运粳7号、宁粳8号等3个不同时期代表性南方粳稻品种为材料，通过盆栽试验与田间试验相结合，在不同环境条件和栽培措施下，探查了节间干物质积累的时空动态特征及其与叶片功能（源）、籽粒灌浆（库）之间的内在关联。研究发现，与叶片、叶鞘等源器官相比，节间干物质重呈“增加-降低-再增加”的动态特征（图1）。组织化学实验结果显示，第2、第4节间淀粉等非结构性碳水化合物（NSC）在20-30DAF（daysafterfertilization，花后天数）高强度转运，而在成熟期再度积累（图2）。据此，将生殖生长期间粳稻节间干物质积累过程划分为3个阶段（图3）。①同化物暂存阶段（穗分化-10DAF）：节间主要完成自身的生长（穗茎节）并以NSC的形式储存叶片光合产物。②同化物输出阶段（10-30DAF）：节间NSC作为籽粒灌浆的主要养分来源之一，在灌浆启动时发挥关键作用。此时，节间干物质重的急剧降低与籽粒灌浆的最大速率相对应。③同化物再积累阶段（30DAF至成熟）：籽粒灌浆基本完成，叶片制造的同化物大于籽粒灌浆需求，剩余部分积累在节间，致使其干重恢复增加。结合作者新近发表在TheCropJournal上的研究结果（Jiang等，），本文进一步确证了节间是水稻籽粒灌浆的重要养分供应者（contributor）；同时，揭示了节间是源库互作关系的指示器（indicator），其中第2、4节间的物质积累、代谢特征可以作为表征源库关系的生理指标，应用于作物科学研究和生产实践。本文阐释了粳稻节间的新生理功能，拓展了源库关系理论，为作物育种、栽培提供了新视角和新指标。
图1籽粒、叶鞘、节间的干物质积累动态。（A）强、弱势粒粒重呈显著的“S”型曲线变化趋势，在30DAF（花后天数），强势粒基本完成灌浆，弱势粒也完成了80%。（B）叶鞘干物质重在开花当天至40DAF略有降低。（C）节间干物质重呈“增加-降低-再增加”的显著变化趋势。本图数据来源为年田间试验，品种为宁粳8号。
图2第2、4节间淀粉积累的组织化学染色。在20DAF，氮素穗肥处理（N5-5）基本耗尽了第4节间的淀粉库存。蓝紫色显示淀粉I2-KI的染色结果。N5-5和N10-0，基蘖肥和穗肥的比例分别为5:5和10:0。本图数据来源为年盆栽试验，品种为武育粳3号和宁粳8号。
图3粳稻节间干物质积累的阶段特征。节间干物质呈现出明显的阶段性变化特征，即可分为同化物暂存、同化物输出和同化物再积累3个阶段。①同化物暂存阶段。节间干物质重持续升高，特别是节间4-6仍在伸长增重，直到10DAF。在本阶段，节间是一个与籽粒竞争同化物的库器官。②同化物输出阶段。节间干物质重自10DAF开始急剧下降，到30DAF降至谷底，尤以节间2-4为显著。此时，籽粒灌浆对同化物的需求强烈，节间是重要的源器官。在30DAF，强势粒灌浆基本完成，弱势粒完成了80%干物质积累，近90%的产量已经形成。③同化物再积累阶段。节间干物质重显著升高，尤以节间2-4最为明显，其中节间2的干物质回复率高达%。此阶段节间干物质的恢复性增长是叶片光合产物超过籽粒灌浆需求的结果，节间成为叶片过剩产能的缓冲库。本图数据来源为年盆栽试验，为3个品种的平均值。
博士研究生徐宏发为本文第一作者，刘正辉教授、李伟玮博士为共同通讯作者，研究生肖枫、杨壘，李刚华教授、丁艳锋教授，淮阴工学院王尊欣博士，英国洛桑研究所MatthewPaul博士参与了部分工作。本论文得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、计划等项目资助。南农水稻栽培团队长期致力于作物生理学的基础理论与应用研究，近年来与英国洛桑研究所、中科院植物所等单位合作，在胚/胚乳互作、源库关系、理想株型以及新生理性状的发掘与应用中取得新进展。相关研究结果发表在TheCropJournal、FieldCropsResearch、PlantMethods、PlantCellPhysiology、BMCPlantBiology等国际期刊。原文链接：
