超级稻品种穗生长发育和灌浆结实对水分亏缺的响应及其机理

论文摘要

本文通过盆栽和池栽控水试验相结合,研究了不同超级稻品种的水分敏感性差异和穗器官生长发育、籽粒灌浆结实以及籽粒形态对水分亏缺的响应,并探讨了水分亏缺影响超级稻产量的源库机理和部分生理生化特性。结果表明:1.水分亏缺对稻株形态、穗部性状、干物质积累以及产量等农艺性状均有不同程度的影响。穗期全阶段、穗分化10-20d和15-30d、花后0-15d和10-20d的控水处理影响较大,其次是穗分化0-15d和0-10d、花后15-30d和0-10d的控水处理。水分亏缺主要影响稻穗中、下部籽粒,各部位所受影响与穗分化发育历期和籽粒灌浆进程一致。水分亏缺导致减产的主要原因在于颖花数减少,结实率下降和千粒重降低,产量下降幅度与水分亏缺程度正相关。不同品种的水分敏感时段以及受水分亏缺的影响程度不同,水分敏感性强弱依次为:汕优63、Ⅱ优602、天优998、Ⅱ优7号、两优培九、国稻6号。以水分敏感系数、水分敏感指数和水分敏感隶属度和总粒数、实粒数、二次枝梗数、结实率、千粒重、籽粒产量、生物产量、穗长、株高、叶面积为参数指标来综合评价水分敏感性是有效的。2.不同水分条件下,水稻籽粒长度、面积、周长、等效直径及千粒重对水分反应较明显,水分亏缺对籽粒面积和重量的影响引起比粒重变化,粒宽和等效直径对水分反应因品种而异,而长宽比和圆度对水分反应存在一定的复杂性。籽粒的形态性状和千粒重均随水分亏缺程度的加重而有不同程度的下降,各时段控水处理对不同部位籽粒形态的影响与穗分化发育的顺序历期基本吻合。籽粒形态性状之间呈极显著或显著相关,其中籽粒长度、面积、周长、等效直径、长宽比和圆度与粒重之间有极显著或显著的相关性,可以作为抗旱性鉴定有效的籽粒形态指标。3.开花至花后20d以前的重度和中度水分亏缺导致籽粒充实度显著降低。不同水分条件下的籽粒灌浆特性存在明显差异,重度水分亏缺造成籽粒灌浆起始点低,灌浆速率下降,粒重增量减少,轻度水分亏缺的籽粒灌浆起始点高,粒重有所增加。花后15d以前的水分亏缺对强势粒和弱势粒的籽粒灌浆过程均有明显影响,花后15d以后的水分亏缺仅对弱势粒灌浆有影响,重度控水处理均导致强弱势粒的灌浆初始值W0降低,粒重显著下降,轻度控水处理有反向效应。4.水分亏缺均导致叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量明显降低,丙二醛、脯氨酸和可溶性糖的含量明显增加,不同品种的生理响应有差异。丙二醛含量受影响程度随生育时间的增加和控水天数的延长而加重。随着控水持续时间的延长,脯氨酸和可溶性糖的含量及其增加幅度逐渐降低。随叶位的降低,叶片丙二醛含量呈显著上升趋势,水分亏缺导致下部叶片的丙二醛含量显著升高。可溶性糖含量在不同叶位之间的变化与丙二醛含量变化有类似趋势。不同叶位的游离脯氨酸含量变化在不同水分条件下表现不一致。水分亏缺条件下不同叶片丙二醛、脯氨酸和可溶性糖的含量均较对照相应叶片的含量显著增加,剑叶响应较明显。对水分亏缺的生理生化响应存在胁迫强度-效应关系、胁迫时间-效应关系和生育进程-效应关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.1.1 水资源与水稻生产用水
• 1.1.2 水分亏缺对作物的影响及其研究意义
• 1.1.3 研究超级稻对水分亏缺响应的理论与实践需求
• 1.2 国内外相关研究进展
• 1.2.1 水分亏缺对水稻生长发育、生理代谢、产量和品质的影响
• 1.2.2 水分亏缺对稻穗发育和籽粒灌浆的影响
• 1.2.3 水分亏缺对产量形成过程中源库特性的影响
• 1.3 本研究思路和内容
• 第二章 不同超级稻品种水分敏感性的研究与评价
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试品种
• 2.1.2 水分处理与控水方法
• 2.1.3 种植方式与栽培管理
• 2.1.4 测定项目与方法
• 2.1.5 评价参数与数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同水分条件下的农艺性状表现
• 2.2.1.1 产量及其构成因素
• 2.2.1.2 穗部性状
• 2.2.1.3 植株形态性状
• 2.2.1.4 干物质积累与分配
• 2.2.2 不同品种的水分敏感性评价参数
• 2.2.2.1 水分敏感系数
• 2.2.2.2 水分敏感指数
• 2.2.2.3 水分敏感隶属度
• 2.2.3 水分敏感性评价指标筛选
• 2.2.4 不同品种水分敏感性的聚类分析与综合评价
• 2.3 讨论
• 2.3.1 不同水稻品种的水分敏感性差异
• 2.3.2 水稻水分敏感性（抗旱性）评价指标与方法
• 2.4 总结
• 第三章 超级稻品种籽粒形态对水分亏缺的响应
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料与种植方法
• 3.1.2 处理设置与水分控制
• 3.1.3 籽粒形态检测方法及测定项目
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 籽粒长度和宽度
• 3.2.2 籽粒面积
• 3.2.3 籽粒周长
• 3.2.4 籽粒等效直径和圆度
• 3.2.5 籽粒形态与粒重的关系
• 3.2.6 籽粒比粒重
• 3.3 讨论
• 3.3.1 水稻籽粒形态对水分亏缺的响应
• 3.3.2 水稻抗旱性鉴定的籽粒形态指标
• 3.3.3 水稻籽粒的比粒重概念及其理论意义
• 3.4 总结
• 第四章 超级稻品种穗生长发育对水分亏缺的响应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 穗期盆栽试验设计
• 4.1.2 测定项目与方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 水分亏缺对稻穗生长发育的影响
• 4.2.1.1 穗长
• 4.2.1.2 穗重
• 4.2.1.3 一次枝梗
• 4.2.1.4 二次枝梗
• 4.2.1.5 颖花
• 4.2.2 水分亏缺对产量及其构成因素的影响
• 4.2.2.1 籽粒产量
• 4.2.2.2 有效穗
• 4.2.2.3 实粒数
• 4.2.2.4 结实率
• 4.2.2.5 千粒重
• 4.2.2.6 产量及其因素之间的相关性
• 4.2.3 水分亏缺对营养生长及干物质积累的影响
• 4.2.3.1 冠层叶片
• 4.2.3.2 株高
• 4.2.3.3 抽穗程度
• 4.2.3.4 生物产量与经济系数
• 4.2.3.5 各器官干物质积累与分配
• 4.3 讨论
• 4.4 总结
• 第五章 超级稻品种籽粒灌浆结实对水分亏缺的响应
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 结实期盆栽试验设计
• 5.1.1.1 试验材料与种植方法
• 5.1.1.2 处理设置与水分控制
• 5.1.1.3 测定项目与方法
• 5.1.2 池栽试验设计
• 5.1.2.1 试验材料与种植方法
• 5.1.2.2 处理设置与水分控制
• 5.1.2.3 测定项目与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 水分亏缺对产量及其构成因素的影响
• 5.2.2 水分亏缺对籽粒充实度的影响
• 5.2.2.1 全穗籽粒充实度
• 5.2.2.2 各部位籽粒充实度
• 5.2.2.3 不同部位籽粒充实度之间及其与产量性状之间的相关性
• 5.2.3 不同水分条件下的籽粒灌浆特性
• 5.2.3.1 粒重动态变化
• 5.2.3.2 籽粒灌浆速率
• 5.2.3.3 籽粒灌浆参数方程
• 5.3 讨论
• 5.4 总结
• 第六章 超级稻对水分亏缺响应的部分生理生化特性
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料与种植方法
• 6.1.2 处理设置与水分控制
• 6.1.3 测定项目与方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 光合色素的响应
• 6.2.1.1 水分亏缺对叶绿素Chla 的影响
• 6.2.1.2 水分亏缺对叶绿素Chlb 的影响
• 6.2.1.3 水分亏缺对叶绿素总量的影响
• 6.2.1.4 水分亏缺对类胡萝卜素含量的影响
• 6.2.2 丙二醛含量的响应
• 6.2.2.1 不同生育时段控水的影响
• 6.2.2.2 不同控水持续期的影响
• 6.2.2.3 不同叶片丙二醛含量的响应
• 6.2.3 游离脯氨酸含量的响应
• 6.2.3.1 不同生育时段控水的影响
• 6.2.3.2 不同控水持续期的影响
• 6.2.3.3 不同叶片脯氨酸含量的响应
• 6.2.4 可溶性糖含量的响应
• 6.2.4.1 不同生育时段控水的影响
• 6.2.4.2 不同控水持续期的影响
• 6.2.4.3 不同叶片可溶性糖含量的响应
• 6.3 讨论
• 6.4 总结
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历