水稻品种演替过程中茎鞘非结构性碳水化合物积累与转运特征的变化及其机理研究

发布时间：2018-04-22 01:21

本文选题：水稻 + 品种改良　；参考：《华中农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：水稻茎鞘中储藏的非结构性碳水化合物(NSC,主要包括可溶性糖和淀粉)是籽粒灌浆所需的碳水化合物重要来源,对产量形成具有重要作用。在水稻品种演替过程中籽粒产量逐步增加,但茎鞘NSC积累转运的变化特征及其生理基础仍然不清楚。为此,本研究选取近80年来在全国大面积推广且能代表品种演替进程的21个中季籼稻品种为材料,其中1940s-1950s时期包含5个品种、1960s-1970s时期包含4个品种、1980s-1990s包含6个品种、2000s-2010s包含6个品种。根据育成年代并结合产量变化趋势将历史品种划分为2大类:早期品种(80年代以前的品种)和现代品种(80年代以后的品种)。探究在现代栽培管理条件下不同类型水稻品种茎鞘NSC积累转运在水稻品种演替过程中的变化规律,揭示茎鞘NSC积累转运变化的生理机制,为水稻高产高效栽培与育种提供指导。本试验于2015年和2016年在湖北武穴市大金镇农民田块进行。主要的试验结果如下:(1)品种演替过程中,水稻产量显著增加。总颖花数和每穗颖花数均随着品种演替显著增加。1940s-1950s时期品种到1960s-1970s时期品种,水稻产量增加主要在于提高了收获指数;从1960s-1970s时期品种到2000s-2010s时期品种,水稻产量增加主要在于生物量和收获指数的共同提高,但以生物量增加为主。(2)品种演替过程中,抽穗期茎鞘NSC积累量逐渐增加。与早期品种相比,现代品种茎鞘NSC积累量增加主要是茎鞘NSC浓度和生物量共同增加引起。早期品种茎鞘NSC积累量增加主要以提高茎鞘NSC浓度为主;现代品种茎鞘NSC积累量增加主要以增加生物量为主。(3)与早期品种相比,现代品种茎鞘NSC积累量增加的主要原因是叶片内水解蔗糖的酸性转化酶(INV)和蔗糖合成酶(分解方向)(SSc)活性低,同时合成蔗糖的蔗糖合成酶(合成方向)(SSs)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性更高。此外,茎鞘内腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性也明显更高。(4)灌浆期茎鞘NSC的表观转运量(ATMNSC)、表观转运率(ARNSC)、表观贡献率(ACNSC)在四个类型品种间表现为,1980s-1990s时期品种茎鞘ATMNSC、ARNSC、ACNSC最大,2000s-2010s时期品种和1960s-1970s时期品种次之,1940s-1950s时期品种最小。与早期品种相比,现代品种抽穗后茎鞘ATMNSC、ARNSC、ACNSC均显著更高。(5)与早期品种相比,现代品种抽穗后茎鞘NSC转运能力强的主要原因有三个:从临时“源”的角度来讲,现代品种抽穗期茎鞘NSC积累量更多,抽穗后茎鞘SPS活性更高,有利于茎鞘NSC输出;从“流”的角度来讲,现代品种穗颈节内大、小维管束数目也有大幅增加,提供通畅的物质运输途径;从“库”的角度来讲,籽粒库容增加,籽粒INV和AGPase活性提高,库容纳的同化物量增加以及籽粒中蔗糖-淀粉的转化速度加快,从而有利于NSC转运。(6)与NN处理相比,LN处理下茎鞘NSC积累量显著增加,其主要归结于茎鞘NSC浓度的提高。LN处理下茎鞘NSC浓度提高的主要原因是叶片内水解蔗糖的INV和SSc活性更低,而叶片内合成蔗糖的SSs和SPS活性高,有利于叶片输出更多的蔗糖。(7)与NN处理相比,LN处理下茎鞘NSC转运能力更强,其可能原因有:从临时“源”方面来讲,抽穗时茎鞘NSC积累量高,灌浆期茎鞘α-淀粉酶、β-淀粉酶和SPS活性高,有利于茎鞘内NSC动员以及再分配;从“库”水平上来讲,籽粒内SSc和AGPase活性更高,籽粒中蔗糖-淀粉的转化速度加快。
[Abstract]:In this paper , the changes of stem sheath NSC accumulation in the stem and sheath of rice varieties were mainly caused by the increase of biomass and harvest index . ( 5 ) Compared with early varieties , there are three main reasons for the stronger transport ability of the stem sheath NSC after the spike of the modern variety . In the view of " the source " , the quantity of the stem sheath NSC in the spike sheath of the modern variety is much higher , which is beneficial to the movement of the stem sheath NSC .

【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S511

【参考文献】