强再生力水稻品种碳氮营养与激素生理特征研究
黄素华, 林席跃, 雷正平, 丁在松, 赵明
作物学报
2021, 47 ( 11):
2278-2289.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.02070
明确强再生力品种腋芽萌发的生理基础与激素调控特点对于再生稻品种筛选和栽培技术调控具有重要意义。本研究利用在江西崇义县建立的再生稻品种筛选平台, 分析了2019年筛选的13个品种头季收获时不同部位的非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate, NSC)及全氮含量, 并对促进和抑制腋芽萌发的主要激素油菜素内酯和独脚金内酯的合成和信号转导关键基因的表达进行了研究。结果表明, 13个品种的再生力存在较大的差异, 变化范围为1.26~2.38; 不同品种之间, 不同节位之间的叶片、叶鞘和茎秆的可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物含量均存在极显著的差异(P值均小于0.001); 而全氮含量除了上下节位茎秆的差异不显著外, 其余的也均存在极显著的差异; 与再生力的相关性分析表明仅有下部节位茎秆的可溶性糖、淀粉和NSC含量与再生力相关性达到显著或极显著水平(R2分别为0.4442*、0.9000**和0.8303**), 而其他均无显著相关性。强再生力品种谷优676中BR合成和信号途径中促进分蘖的基因CYP90A、CYP852A、D2、BRI、BSK和CYCD3表达水平增高, 而抑制分蘖的基因CYP734A1、BZR和BKI表达水平较低。可见, 可以利用下部节位茎秆的淀粉含量作为强再生力品种的筛选指标, 同时以BR途径相关基因表达水平作为辅助指标。
品种类型
Cultivar type | 品种名称
Cultivar name | 品种来源
Variety source | 籼型三系杂交稻
Three-line indica hybrid rice | 谷优676 Guyou 676 (GY676) | 谷丰A×福恢676 Gufeng A×Fuhui 676 | | 赣优7076 Ganyou 7076 (GY7076) | 赣香A×福恢7076 Ganxiang A×Fuhui 7076 | | 泸优明占 Luyoumingzhan (LYMZ) | 泸香078A×华占 Luxiang 078A×Huazhan | 籼型两系杂交稻
Two-line indica hybrid rice | 晶两优534 Jingliangyou 534 (JLY534) | 晶4155S×R534 Jing 4155S×R534 | | 晶两优华占 Jingliangyouhuazhan (JLYHZ) | 晶4155S×华占 Jing 4155S×Huazhan | | 智两优5336 Zhiliangyou 5336 (ZLY5336) | 智农S×闽恢5336 Zhinong S×Minhui 5336 | | 晶两优粤农丝苗 Jingliangyouyuenongsimiao (JLYSM) | 4155S×R1212 | | 隆两优华占 Longliangyouhuazhan (LLYHZ) | 隆科638S×华占 Longke 638S×Huazhan | | 隆两优3463 Longliangyou 3463 (LLY3463) | 隆科638S×R3463 Longke 638S×R3463 | | 晶两优1377 Jingliangyou 1377 (JLY1377) | 晶4155S×R1377 Jing 4155S×R1377 | | 徽两优丝苗 Huiliangyousimiao (HLYSM) | 1892S×五山丝苗 1892S×Wushansimiao | | 深两优7011 Shenliangyou 7011 (SLY7011) | 深08S×福恢7011 Shen 08S×Fuhui 7011 | 籼粳三系杂交稻
Three-line indica-japonica hybrid rice | 甬优4949 Yongyou 4949 (YY4949) | 甬粳49A×F9249 Yongjing 49A×F9249 |
View table in article
表1
试验材料名称、类型及产量特性
正文中引用本图/表的段落
试验材料为进入筛选平台的可用于江西南部水稻生产的品种13个(表1)。试验采用随机区组设计, 小区面积为15.0 m2, 3次重复。头季于4月1日播种, 4月18日移栽, 8月8日至23日收割, 留桩25 cm。再生季于10月25日至11月4日收割。头季稻每公顷施纯N 195 kg、P2O5 156 kg、K2O 195 kg, 氮肥作为基肥、分蘖肥(分蘖中期)和穂肥(孕穗初期)分3次平均分配, 磷肥一次性作为基肥施入, 钾肥分基肥和穂肥2次平均施用; 再生季每公顷施纯氮195 kg、P2O5 45 kg、K2O 120 kg, 1/2的氮和全部磷、钾肥在头季稻开花后15~20 d施用, 另外50%的氮在头季稻收获后3 d施用。田间水分管理遵循“两次晒田, 湿润管理”原则, 重点防控纹枯病、稻瘟病、稻飞虱、螟虫等病虫害。
同一类型同一列数据后不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。缩略词同表1。
缩略词同表1。
缩略词同表1。
缩略词同表1。同一类型柱图上方不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。
缩略词同表1。同一类型柱图上方不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。
缩略词同表1。同一类型柱图上方不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。
研究表明强再生力品种头季具有更高的茎鞘的干物重[7], 近年来进一步研究证明收获后稻桩的干物重[9]以及稻桩的NSC[10]含量均与再生力显著相关。本试验对13个品种的上部2节位和下部其他节位的叶片、叶鞘和茎秆的NSC及氮素含量进行了详细地分析, 结果表明水稻下部节位茎秆的淀粉和NSC含量与再生力具有极显著的相关性, 而与上部节位茎秆的淀粉和NSC含量没有显著的相关性, 而且茎秆主要储藏物质淀粉含量与再生率相关性最大。同时, 上下不同节位的叶鞘及叶片中的淀粉和NSC含量也与再生力没有相关性。可见, 直接为腋芽萌发提供物质和能量的下部节位的茎秆对水稻腋芽生长具有重要意义, 可以将水稻下部节位茎秆的淀粉含量作为强再生力品种筛选的关键指标。再生力强的品种在下部节位茎秆淀粉含量高, 而上部节位茎秆含量并不突出, 反而一些再生力居中的品种如隆两优3446上部节位茎秆的含量较多(图2-C), 暗示其可能高位节腋芽萌发快。下一步需要细化研究下部不同节位在抽穗后不同阶段的淀粉含量与再生芽萌发的关系, 为量化茎秆中淀粉含量作为再生率的筛选指标提供依据。本研究中不同器官的氮素含量与再生力均无相关性, 然而头季齐穗后10~20 d增施氮肥是再生季高产的重要调控措施[11-12,21], 表明氮素本身不直接促进再生芽的萌发, 它可能通过延缓叶片衰老, 维持头季稻花后光合物质生产能力[1], 促进多余的光合产物以淀粉形式储存在茎秆中。
本文的其它图/表
|
