氮素穗肥对水稻不同时间开花颖花灌浆充实的影响

【摘要】水稻的强弱势粒灌浆一直是作物栽培学界研究的热门话题,水稻尤其是大穗型品种弱势粒灌浆不足是结实率和粒重降低的重要原因之一。由于水稻籽粒灌浆涉及因素多、机制复杂,前人虽然进行了较多研究,但氮素穗肥对水稻籽粒灌浆的影响机制仍然不是十分清楚。本研究以穗粒数差异较明显的常规粳稻品种武运粳23和武育粳3号为材料,设置不同水平的氮素穗肥处理,研究了水稻不同时间开花颖花灌浆充实过程中干物质、淀粉和蛋白质的积累及内源激素含量的变化,观察了胚乳细胞中淀粉粒和蛋白体形成的差异,旨在明确氮素穗肥对水稻籽粒灌浆的影响及其生理机制,为提高水稻产量和品质提供理论依据。主要结果如下：1、明确了氮素穗肥对水稻不同时间开花颖花灌浆充实过程中干物质积累的影响。发现同一稻穗上较早开花的颖花灌浆启动较快、启动势较大,灌浆速率较高,灌浆高峰期较早,活跃灌浆期较短,结实率和粒重较高；而较晚开花籽粒的表现相反,尤其是在灌浆速率峰值、灌浆高峰时间和活跃灌浆期等方面与早开花籽粒的差异明显,最终结实率和粒重显著低于早开花籽粒。氮素穗肥的施用显著降低了颖花的灌浆速率和粒重,扩大了早、晚开花颖花之间灌浆速率、灌浆高峰期、活跃灌浆期和灌浆终止值等的差异,使晚开花颖花的灌浆速率更低、灌浆高峰期更迟、活跃灌浆期更长、结实率和粒重更低。在不施氮素穗肥条件下,第5d开花颖花比第1d开花颖花的灌浆启动势下降0.7～1.0mg·grain-1、平均灌浆速率降低0.46mg·grain-1·d-1左右、灌浆高峰期推迟6-14d和活跃灌浆期延长23-27d；在高氮素穗肥(210kgN/hm2)水平下则分别下降0.4～2.2mg·grain-1、降低0.52mg·grain-1·d-1左右、推迟13～15d和延长31～36d。武运粳23和武育粳3号2品种的表现基本一致。2、明确了氮素穗肥对水稻不同时间开花颖花灌浆充实过程中可溶性糖、淀粉和蛋白质积累的影响。在同一稻穗上,晚开花颖花灌浆期间籽粒中可溶性糖含量高于早开花颖花；灌浆期间淀粉和蛋白质的积累速率和积累量低于早开花颖花,平均积累速率分别降低0.07～0.46和0.026～0.050mggrain-1·d-1,积累量分别减少3.0-6.1和0.3～1.1mg·grain-1;淀粉尤其是蛋白质的积累高峰时间明显推迟,分别推迟9～14和7～21d；胚乳细胞中淀粉粒的形成速度明显慢于早开花颖花、排列较为松散,蛋白体出现的时间明显晚于早开花颖花、体积明显变小。氮素穗肥的施用显著降低了颖花的淀粉和蛋白质积累速率和积累量,尤其是对晚开花颖花的影响较大,其淀粉和蛋白质的积累速率在高氮素穗肥水平下比不施氮素穗肥分别降低了0.14～0.17和降低0.0023～0.0064mg·grain-1·d-1、积累量分别降低了2.7～4.9和降低0.17～0.23mg·grain-1;影响了晚开花颖花胚乳细胞中淀粉粒和蛋白体的形成,使淀粉粒的形成速度更慢、体积变小排列更为松散,蛋白体出现的时间更晚、体积更小。不同品种对氮素穗肥的响应有异,氮素穗肥对淀粉积累的影响武运粳23大于武育粳3号,而蛋白质积累的影响武育粳3号大于武运粳23。3、明确了氮素穗肥对水稻不同时间开花颖花主要内源激素的影响。灌浆初期早开花颖花籽粒中的IAA、GAs、Z+ZR和ABA含量均高于晚开花颖花；进入灌浆中后期不同时间开花颖花籽粒中IAA、GAs和Z+ZR含量的差异较小,而ABA含量的差异较大,早开花颖花明显低于晚开花颖花,降低约30-60%。氮素穗肥对不同时间开花颖花籽粒中GAs和Z+ZR含量的影响不大,而对IAA尤其是ABA的影响较大。与不施氮素穗肥相比较,高氮素穗肥明显提高了晚开花籽粒的ABA含量,其峰值约提高了30-70%；延迟了ABA高峰值出现的时间,延迟了0-15d；拉大了早、晚开花颖花之间的差异。但武运粳23和武育粳3号2品种的表现并不一致,且未出现规律性。4、阐明了氮素穗肥影响水稻籽粒灌浆的部分机制。氮素穗肥的施用拉大了早、晚开花颖花之间干物质和碳氮化合物积累特性、ABA含量、胚乳细胞淀粉粒和蛋白体形成的差异,推迟了晚开花颖花淀粉和蛋白质等物质积累启动时间和灌浆高峰期,降低了晚开花颖花灌浆期间的灌浆速率,提高了晚开花颖花籽粒中ABA含量,减慢了胚乳细胞中淀粉粒和蛋白体的形成速度,使胚乳细胞中淀粉粒和蛋白体体积变小、淀粉粒排列疏松、蛋白体出现的时间变晚,进而影响颖花的灌浆充实。
【作者】张蕊；
【导师】王绍华；
【作者基本信息】南京农业大学，作物栽培学与耕作学，2013，硕士
【关键词】水稻；氮素穗肥；开花时间；灌浆；淀粉；

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