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水稻弱势籽粒昼夜灌浆充实的化学调控生理机制研究

作　者: 路桥连
导　师: 赵全志
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 水稻籽粒灌浆化学调控粒重充实度可溶性糖淀粉淀粉合成关键酶
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本实验于2007-2009年在河南农业大学科教园区水稻试验田进行。采用大田试验的方法,以黄淮海流域大面积推广的大穗型粳稻品种-豫粳6号为试验材料,实验设置三种化控剂(PR1、ABA、GA3)处理,以喷清水(加吐温80)为对照,三到四次重复。针对水稻弱势粒充实度差的问题,分别从物质生产与运转,籽粒库容等方面入手,深入系统研究了造成弱势粒充实实度差异的生理机制。研究结果如下：1.化学调控对水稻产量和产量构成要素的影响。结果表明,ABA、GA3和PRl处理提高了2007年和2008年水稻豫粳六号产量,处理间差异达到极显著水平。各处理对产量的提高主要是提高了水稻的结实率、强弱势粒的千粒重和籽粒充实度和相对充实度。PR1处理的效果优于ABA、GA3。2.化学调控对水稻茎鞘非结构性碳水化合物的积累与输出的影响研究。结果表明：不论茎或者是鞘,处理间糖和淀粉含量生育期变化趋势相同。ABA处理主要提高了顶二茎鞘中的糖、淀粉的输出率。PR1处理提高了各节茎中的糖平均含量,提高了顶一茎鞘中的糖、淀粉输出率,启动水稻的早期籽粒灌浆。各灌浆期茎鞘中糖和淀粉含量的日变化并不相同。PR1处理提高了花后28天各时间点的糖含量；生育期间一般顶二、顶三茎鞘夜晚1时的淀粉含量最高。各处理在整个生育期的糖输出量大小为PR1>ABA>GA3,淀粉输出量的大小为ABA>GA3 >PR1,整个生育期以顶二、顶三茎鞘的输出量较多。PR1处理主要提高了顶二茎中糖含量的输出量,ABA处理主要提高了中后期(花后22-34天)的淀粉输出。3.化学调控对不同粒位籽粒粒重和充实度的影响。结果表明：成熟期时强势粒的千粒重和充实度均大于弱势粒的千粒重和充实度；粒位上,除第6个粒位外,成熟期的籽粒千粒重以及籽粒充实度基本上保持与开花灌浆先后顺序一致的顺序。喷药处理提高了各枝梗上的平均籽粒千粒重和充实的,调控效果为PR1>ABA>GA3。各处理间粒重和充实度的差异主要是受弱势粒二次枝梗上除第一粒位外的其他粒位的影响。粒重生育期的变化：强弱势粒前中期籽粒干重增加迅速,以后增加较为缓慢。ABA、GA3处理籽粒干重与CK无显著差异,PR1处理提高了各个时期的强弱势粒的籽粒干重；灌浆期各处理籽粒的相对充实度呈现先降后升的偏“V”型的曲线。ABA和GA3处理提高了花后5天的籽粒相对充实度,PR1处理提高了前中期(花后5天-20)天的籽粒相对充实度。灌浆期日变化：整体上看,灌浆前中期(花后5天-20天),白天灌浆速率较快；灌浆中后期(花后25天-35天)夜晚的灌浆速率较快。白天,7：00-13：00时间段的灌浆速率大于13：00-19：00；夜间,19：00-1：00点的灌浆速率大于1：00-7：00的。ABA处理提高了除花后5天弱势粒一天内的平均粒重；PR1处理提高了整个生育时期强弱势粒一天的平均粒重。4.化学调控对籽粒中糖含量的影响。结果表明：在整个生育期内,弱势粒的籽粒可溶性糖含量均高于强势粒。大部分时期籽粒中19：00时的可溶性糖含量较高,PR1处理条件下天内糖含量的变化较为平缓,GA3处理对提高各个时期内糖含量的调控效果较为明显,ABA次之。5.化学调控对籽粒中淀粉积累的影响。结果表明：整个生育期强弱势粒淀粉积累与籽粒干重的变化趋势一样,呈“S”型变化。弱势粒整个生育期的淀粉积累小于强势粒,并且积累速率较慢。淀粉积累量日变化较为复杂,但总的来说白天的淀粉积累速率较多的快于夜晚的。强、弱势粒一般白天7：00-13：00的淀粉积累速率高于13：00-19：00的,夜晚的19：00-1：00的淀粉积累速率高于1：00-7：00的。6.花后调控对弱势粒籽粒库容酶活性的影响。结果表明：灌浆期弱势籽粒GBSS酶活性高于AGPP酶和SSS酶活性。AGPP酶和SSS酶活性变化呈单峰曲线,花后20天酶活性最高。GBSS酶活性随着生育期呈逐渐升高的趋势。PR1处理提高了前期和末期的AGPP酶活性,提高了整个生育期的SSS酶和GBSS酶活性。三种酶中SSS酶活性与水稻的籽粒充实度关系密切；花后20天可能是影响弱势粒充实的一个关键时期。一天内各时间点的酶活性差异较大,各处理对不同时间点的调控作用亦不相同。较短时间内弱势粒籽粒内活性的变化比较复杂。13：00和19：00是AGPP酶和SSS酶重要的调控点,而次日7：00则是GBSS酶活性的重要调控时间点。7.化学调控对弱势粒中内源IAA、ZR、GA和ABA含量的影响。内源ABA和IAA的总体含量高于GA和ZR; ZR和IAA含量随生育期呈倒“V”型变化,花后15天或20天的含量最高,内源GA和ABA含量随生育期呈“V”型变化,花后15天时的含量最低。外源ABA和PR1对内源激素含量的影响较为明显,提高了生育期的内源激素含量。内源ABA含量日变化与产量和充实度关系密切,较高的内源ABA含量有利于籽粒充实和产量的提高。

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致谢 4-7摘要 7-91 文献综述 9-16 1.1 水稻籽粒灌浆的含义及影响籽粒灌浆的因素 9 1.2 水稻弱势籽粒充实度差的原因 9-10 1.2.1. 同化物供应能力 9 1.2.2. 籽粒库容 9-10 1.2.3 转化效率 10 1.3 水稻籽粒灌浆化学调控的国内外的研究进展 10-12 1.3.1 化学调控剂的含义和种类 10-11 1.3.2 水稻籽粒灌浆的化学调控研究进展 11-12 1.3.2.1. ABA 11 1.3.2.2. IAA和CTK(cytokinin) 11-12 1.3.2.3 GA 12 1.3.2.4. 乙烯 12 1.3.2.5. 其他 12 1.4 水稻籽粒灌浆的化学凋控的机理研究进展 12-15 1.4.1 水稻籽粒灌浆的遗传机理 12-13 1.4.2 水稻籽粒灌浆的化学调控的酶学机理 13-14 1.4.3 水稻籽粒灌浆的内源激素化学调控机理 14-15 1.5 存在问题和展望 15-162. 引言 16-183. 材料与方法 18-21 3.1 试验设计 18 3.2 测定项目及方法 18-20 3.2.1 植株茎鞘干物质成分及其输出率的测定 18 3.2.2 籽粒干重积累量和灌浆速率的测定 18-19 3.2.3 籽粒充实度及相对充实度的测定 19-20 3.2.4 籽粒淀粉积累量和积累速率的测定 20 3.2.5 籽粒中可溶性糖、淀粉的测定 20 3.2.6 弱势籽粒中淀粉合成关键酶活性的测定 20 3.2.7 考种及品质分析 20 3.3 试验数据分析 20-214 结果与分析 21-74 4.1 不同化学调控剂处理对产量、产量构成要素和充实度的影响 21-23 4.2 不同化学调控剂对水稻茎鞘非结构性碳水化合物的积累及转运的影响 23-33 4.2.1 不同节位茎鞘非结构性碳水化合物积累的生育期变化 23-24 4.2.2 水稻茎鞘非结构性碳水化合物的输出 24-26 4.2.3 生育期各节茎鞘非结构性碳水化合物含量的日变化 26-30 4.2.4 生育期各节茎鞘非结构性碳水化合物日输出量变化 30 4.2.5 各节茎鞘非结构性碳水化合物日输出量与强弱势粒千粒重和充实度的相关性分析 30-33 4.3 不同化学调控剂处理对籽粒充实的影响 33-50 4.3.1 成熟期不同粒位籽粒粒重和充实度变化 33-35 4.3.2 不同化控剂处理对粒重增加的影响 35-50 4.4 不同化学调控剂处理对籽粒可溶性糖含量的影响 50-54 4.4.1 籽粒可溶性糖含量的生育期变化 50-51 4.4.2 化学调控剂对籽粒可溶性糖含量日变化的影响 51-54 4.5 不同化学调控剂处理对籽粒淀粉积累的影响 54-57 4.5.1 籽粒淀粉积累随生育期的动态变化 54-55 4.5.2 化学调控剂对淀粉积累日变化的影响 55-56 4.5.3 各灌浆时期淀粉积累速率日变化与籽粒千粒重的相关性分析 56-57 4.6 不同化学调控剂处理对籽粒中酶活性的影响 57-62 4.6.1 对籽粒酶活性生育期变化的影响 57-58 4.6.2 对籽粒酶活性日变化的影响 58-61 4.6.3 淀粉合成酶与籽粒充实度的相关分析 61-62 4.7 不同化学调控剂处理对弱势粒内源激素含量的影响 62-74 4.7.1 弱势籽粒中内源激素含量的生育期变化 62-64 4.7.2 弱势籽粒中内源激素含量的日变化 64-68 4.7.3 弱势粒内源激素含量与弱势粒充实度、产量的相关性分析 68-745 结论与讨论 74-80 5.1 化学调控对水稻产量的影响 74 5.2 化学调控对籽粒灌浆与籽粒充实的研究 74-75 5.3 化学调控对水稻花后非结构性碳水化合物积累和输出与籽粒充实的关系 75-76 5.4 化学调控下籽粒内糖含量的研究 76-77 5.5 化学调控下籽粒内淀粉含量的研究 77 5.6 化学调控下籽粒酶活性与籽粒充实关系的研究 77-78 5.7 弱势粒籽粒内源激素含量与籽粒充实关系的研究 78-79 5.8 存在的问题 79-80参考文献 80-88ABSTRACT 88-90

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