水稻每穗穎花數(shù)的形成與氮素穗肥的調(diào)控機(jī)理.pdf

1、水稻每穗穎花數(shù)是水稻產(chǎn)量的重要構(gòu)成因子，受栽培措施影響較大，而氮素穗肥作為生產(chǎn)上有效的增產(chǎn)措施，對每穗穎花數(shù)有很大調(diào)控作用，因此研究每穗穎花數(shù)的形成及氮素穗肥的影響，對深入了解不同基因型水稻品種每穩(wěn)穎花數(shù)的差異、每穗穎花數(shù)建成的機(jī)理以及氮素穗肥的調(diào)控機(jī)理，為生產(chǎn)上制定相應(yīng)栽培措施，獲取高產(chǎn)有重要意義。本文選用不同基因型水稻品種為材料，研究了不同氮素穗肥處理下不同基因型水稻品種每穩(wěn)穎花數(shù)組成、幼穗生長動(dòng)態(tài)的差異、營養(yǎng)器官碳氮代謝的差異，以

2、及處于發(fā)育不同階段幼穗蛋白質(zhì)組成的變化特征，此外，本研究還分析了水稻根系蛋白質(zhì)表達(dá)對不同氮素供應(yīng)狀態(tài)的響應(yīng)，初步探討氮素肥料引起的全株生理過程的系統(tǒng)性變化。主要研究結(jié)果如下:
　　1.以不同基因型品種為材料，通過多年盆栽試驗(yàn)，考察了不同基因型、不同氮素穗肥水平下水稻每穗穎花數(shù)的組成及分布情況。結(jié)果表明:每穗穎花分化數(shù)、二次枝梗著生穎花數(shù)占每穩(wěn)穎花數(shù)的比例、二次枝梗分化數(shù)、二次枝梗分化數(shù)與一次枝梗分化數(shù)之比均表現(xiàn)為雜交稻＞常規(guī)稻、秈

3、稻＞粳稻，一次枝梗著生穎花數(shù)占每穗穎花數(shù)的比例則表現(xiàn)相反，二次枝梗著生的穎花在穗軸中下部的分布粳稻品種較秈稻品種集中;每穗穎花數(shù)的決定因子不同基因型品種間存在差異，秈稻品種二次枝梗數(shù)為主要決定因子，而粳稻品種則屬于一、二次枝梗并重型;氮素穗肥對所有品種的每穗穎花數(shù)、各級枝梗著生穎花數(shù)、各級枝梗數(shù)、二次枝梗著生穎花所占比例均有促進(jìn)作用，對一次枝梗著生穎花所占比例則有抑制作用，氮素穗肥對穗軸中下部二次枝梗及著生穎花數(shù)的促進(jìn)作用較大，且提高了

4、所有品種二次枝梗數(shù)對每穗穎花數(shù)的影響，受影響的程度雜交品種＞常規(guī)品種、秈稻品種＞粳稻品種。
　　2.以不同基因型品種為材料，通過多年盆栽試驗(yàn)，考察了不同基因型、不同氮素穗肥水平下水稻幼穗鮮重及長度生長狀況，進(jìn)行生長動(dòng)力學(xué)分析，并探討生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)與每穗穎花數(shù)的相關(guān)關(guān)系及氮素穗肥的影響。結(jié)果表明:幼穗鮮重及長度最大生長速率vmax與每穗穎花數(shù)極顯著相關(guān)，而幼穗分化開始至快速增長始期持續(xù)時(shí)間(PI-t1)與每穗穎花數(shù)的相關(guān)性不顯著。幼

5、穗鮮重及長度生長的最大生長速率及幼穗分化開始至快速增長始期持續(xù)時(shí)間(PI-t1)，不同基因型品種均表現(xiàn)為:秈稻＞粳稻、雜交稻＞常規(guī)稻。氮素穗肥施用延長了幼穗分化開始至快速增長始期持續(xù)時(shí)間(PI-t1)，并提高了幼穗鮮重及長度的最大生長速率。
　　3.以武運(yùn)粳7號和2401為材料，研究了穗分化發(fā)育期頂部四葉葉片、葉鞘和莖稈的干物質(zhì)積累、碳氮代謝的差異及氮素穗肥的影響。結(jié)果表明，兩品種差異主要表現(xiàn)在莖稈上，與武運(yùn)粳7號相比，幼穗發(fā)育期

6、2401的莖稈干物質(zhì)積累迅速，且莖稈NSC含量增加，碳氮比增加，而武運(yùn)粳7號莖稈干物質(zhì)積累緩慢，NSC含量及碳氮比均下降;氮素穩(wěn)肥的施用增加葉片干物質(zhì)和NSC的積累，提高了各器官氮水平，降低葉鞘、莖稈的NSC水平和碳氮比，兩品種表現(xiàn)一致。
　　4.對不同發(fā)育時(shí)期及不同氮素穗肥處理水平的幼穗進(jìn)行蛋白質(zhì)組研究，借助于雙向電泳技術(shù)和蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定技術(shù)，共分離得到64個(gè)蛋白在穩(wěn)發(fā)育過程中表達(dá)水平發(fā)生變化，其中受氮素穗肥施用水平影響的蛋白有

7、27個(gè);在64個(gè)差異表達(dá)蛋白中，成功鑒定出52個(gè)，分別為tasselseed-2、蔗糖合成酶、抗壞血酸過氧化氫酶、苯丙氨酸裂解酶等;在功能上，這些蛋白分別參與激素的合成及信號傳遞(4個(gè))、活性氧代謝（2個(gè)）、花器官發(fā)育及育性調(diào)節(jié)(11個(gè))、碳氮代謝(11個(gè))、光合系統(tǒng)建成（8個(gè)）、基因表達(dá)（6個(gè)）、蛋白質(zhì)降解（4個(gè)）、能量代謝（3個(gè)）等過程。
　　5.水培條件下，以0.14mM NH4NO3(低氮水平)、1.07mM NH4NO3

8、(正常氮素水平)和2.14 mM NH4NO3(高氮水平)三個(gè)氮素濃度水平的營養(yǎng)液對水稻根系進(jìn)行處理，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究水稻根系對不同氮素供應(yīng)水平的響應(yīng)。經(jīng)過雙向電泳對根系蛋白進(jìn)行分離后，利用蛋白質(zhì)質(zhì)譜技術(shù)成功鑒定出7個(gè)在高氮水平和低氮水平下均發(fā)生變化的蛋白質(zhì)點(diǎn)，這些蛋白分別參與TCA循環(huán)、能量代謝、苯丙氨酸代謝、蛋白質(zhì)降解等過程。
　　本研究結(jié)果從結(jié)構(gòu)組成、生長動(dòng)力學(xué)及物質(zhì)積累和分配角度揭示了不同基因型品種每穩(wěn)穎花數(shù)的差異和