再生稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)形成的生理生態(tài)特性及比較蛋白組學(xué)分析.pdf

1、再生稻是利用水稻的再生特性，采用一定的栽培管理措施，在頭季稻收割后利用稻樁上的休眠芽萌發(fā)生長成穗而收割的一季水稻，具有生育期短、日產(chǎn)量高、省種、省工、節(jié)水、調(diào)節(jié)勞力、生產(chǎn)成本低和經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點，近幾年來種植面積逐年擴(kuò)大，單產(chǎn)逐年提高，成為南方稻區(qū)水稻種植的一種重要的輕簡化耕作制度，在保障我國糧食安全中發(fā)揮著越來越重要的作用。但目前在不同地區(qū)再生稻產(chǎn)量水平差異懸殊，就是在光溫分布不存在差異的同一地區(qū)不同田塊間其產(chǎn)量水平也相差較大，可見，

2、再生稻產(chǎn)量高低與栽培技術(shù)體系密切相關(guān)，因此，進(jìn)一步闡明再生稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的栽培調(diào)控機(jī)制，從而實現(xiàn)再生稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)就成為當(dāng)前發(fā)展和推廣再生稻亟待研究解決的問題。本研究從生理水平探討不同栽培模式下再生稻高產(chǎn)形成的生理機(jī)制及頭季不同氮肥運籌方式對再生稻增產(chǎn)的影響機(jī)制；在此基礎(chǔ)上應(yīng)用差異蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)方法，研究不同促芽肥水平調(diào)控再生芽萌發(fā)的機(jī)理以及不同促芽肥水平調(diào)控頭季稻籽粒灌漿的分子生理與級聯(lián)因果，探討不同栽培和農(nóng)藝調(diào)控技術(shù)對再生稻產(chǎn)量的

3、影響，主要結(jié)果如下： 1、不同栽培模式旱稻-再生稻高產(chǎn)形成的生理生態(tài)特性 通過對超高產(chǎn)栽培模式和常規(guī)栽培模式秧苗、頭季、再生季稻株生理生態(tài)特性的研究，結(jié)果表明：與常規(guī)栽培模式相比，超高產(chǎn)栽培模式的旱育秧苗具有矮壯、抗逆、吸收和同化力強(qiáng)四大優(yōu)勢，形成的帶蘗壯秧有利于旱稻的早播抗寒抗旱抗衰老和秧苗移栽后的返青發(fā)根；移栽后，在整個旱稻-再生稻生育期內(nèi)超高產(chǎn)栽培模式稻株的細(xì)胞膜過氧化程度低，抗逆性強(qiáng)，生育后期葉片不早衰，碳、氮代

4、謝和物能轉(zhuǎn)化與運轉(zhuǎn)旺盛，具有更強(qiáng)的干物質(zhì)、能量積累能力和更高的能量運轉(zhuǎn)效率，群體能流更順暢，保持著明顯的生理生化優(yōu)勢，從而其頭季稻株表現(xiàn)出分蘗早、分蘗節(jié)位低、有效分蘗期短、有效穗多、穗粒重的特性，再生季腋芽表現(xiàn)出萌發(fā)早、萌發(fā)快、前期萌發(fā)量大、莖蘗數(shù)高峰出現(xiàn)早、有效腋芽萌發(fā)期短、腋芽起始數(shù)量高、總莖蘗數(shù)和有效穗多的特性，為超高產(chǎn)栽培模式最終實現(xiàn)頭季和再生季高產(chǎn)奠定了重要的生理生態(tài)基礎(chǔ)；但超高產(chǎn)栽培模式頭季、再生季稻株的N素生產(chǎn)效率較低。

5、 2、頭季不同氮肥運籌對旱稻-再生稻產(chǎn)量和氮素利用率影響的生理生態(tài)機(jī)制 在頭季施氮總量固定(225.00 kg·hm-2)的基礎(chǔ)上，通過分析超高產(chǎn)栽培模式下頭季基蘗肥與穗肥不同配比對再生稻光合生產(chǎn)、干物質(zhì)積累運轉(zhuǎn)及氮素利用率的影響，結(jié)果表明：適當(dāng)減少再生稻頭季基蘗肥施N比例，增加穗肥施N比例，顯著提高了再生稻頭季生長中、后期的葉片硝酸還原酶活性、葉綠素含量、凈光合速率，也提高了能反映根系綜合機(jī)能的傷流量，特別是在再生稻頭季

6、孕穗期，這為硝態(tài)N還原為銨態(tài)N，進(jìn)一步合成為氨基酸提供了酶促條件，并確保了水分、養(yǎng)分的吸收和氨基酸及根源激素的合成，保證了分蘗盛期～孕穗期和頭季穗發(fā)育期間的營養(yǎng)供應(yīng)，減少了頭季無效分蘗，優(yōu)化了群體結(jié)構(gòu)，提高了頭季中、后期的凈同化率和群體生長率，從而提高了頭季中、后期的干物質(zhì)積累，顯著增加了每㎡穎花數(shù)、每穗粒數(shù)及庫容量，加上顯著增加的庫藏物質(zhì)生產(chǎn)量，從而穗大粒多，提高了氮肥利用率，為高產(chǎn)、增產(chǎn)、高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，但對再生季產(chǎn)量和氮肥利用

7、率的影響不顯著。 3、不同促芽肥水平對頭季稻強(qiáng)弱勢粒灌漿影響的比較蛋白組學(xué)分析 采用比較蛋白質(zhì)組學(xué)的方法和技術(shù)，并結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)及相關(guān)生理指標(biāo)，研究不同促芽肥水平影響頭季稻強(qiáng)弱勢粒灌漿后期葉片蛋白質(zhì)組差異表達(dá)的特性及相應(yīng)的生理特性，結(jié)果表明，頭季稻功能葉片中與光合作用和抗性抗衰老相關(guān)的蛋白在再生季施用促芽肥后發(fā)生了顯著的變化，施用促芽肥能明顯減緩頭季稻后期劍葉中與光合作用相關(guān)蛋白的下調(diào)幅度，且能在施肥后不同時期明顯提

8、高頭季稻后期劍葉中與抗性相關(guān)蛋白的表達(dá)量，從而提高了頭季灌漿后期稻株的抗逆性，降低了功能葉片細(xì)胞膜的過氧化程度，延緩了灌漿后期劍葉的衰老速率，相對提高了頭季稻灌漿后期水稻葉片的葉綠素含量和光合速率，延長了頭季稻劍葉的功能期，增加了頭季稻灌漿后期的源供應(yīng)能力和干物質(zhì)積累，提高了頭季稻灌漿后期弱勢粒的最大灌漿速率和平均灌漿速率，從而提高了頭季稻弱勢粒的灌漿強(qiáng)度，增加了弱勢粒不同灌漿時期籽粒粒重的積累，從而顯著提高了頭季稻的結(jié)實率和產(chǎn)量。

9、 4、不同促芽肥水平調(diào)控再生芽萌發(fā)生長的比較蛋白組學(xué)研究 采用比較蛋白質(zhì)組學(xué)的方法和技術(shù)，并結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)及相關(guān)生理指標(biāo)，研究不同促芽肥水平影響再生芽蛋白質(zhì)組差異表達(dá)的特性及相應(yīng)的生理特性，結(jié)果表明，再生芽中與能量代謝相關(guān)蛋白、生長相關(guān)蛋白和抗性相關(guān)蛋白在再生季施用促芽肥后不同時期及不同促芽肥處理不同時期發(fā)生了顯著的變化，施用促芽肥能有效的降低再生芽中能量代謝相關(guān)蛋白核苷二磷酸激酶蛋白表達(dá)量的下調(diào)幅度，提高光系統(tǒng)Ⅱ放氧復(fù)

10、合體和細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體蛋白表達(dá)量上調(diào)幅度，從而使再生芽具有相對較強(qiáng)的能量合成能力和較強(qiáng)光合自養(yǎng)能力，更有利形成大量的光合能量用于碳同化，更好的滿足再生芽分化生長對能量和物質(zhì)的需求；還能相對降低再生芽中生長相關(guān)蛋白肌動蛋白解聚因子、脫落酸誘導(dǎo)蛋白和再生芽分化生長前期類萌發(fā)素蛋白的表達(dá)量，相對提高翻譯控制腫瘤蛋白、再生芽萌發(fā)生長后期類萌發(fā)素蛋白的表達(dá)量，從而抑制了再生芽分化生長前期細(xì)胞壁的形成和加固，提高了再生芽內(nèi)肌動蛋白含量，促進(jìn)了