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《湖南农业大学》 2002年
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亚种间杂交稻的籽粒灌浆机理及其化学调控研究

王若仲  
【摘要】: 亚种间杂交水稻组合虽有穗大粒多、生长势强的优势,但籽粒充实度较低的问题比较普遍,成为当今亚种间杂交稻选育研究和应用推广的主要限制因子。本论文选用不同籽粒充实度的亚种间杂交稻、品种间杂交稻和常规稻为材料,分别对亚种间杂交稻内源激素的高效液相色谱测定方法、籽粒灌浆特性与籽粒充实度的关系、籽粒灌浆的生理生化机理及其化学调控等方面进行了研究。 研究结果如下: 1 建立了一套适合于测定亚种间杂交稻内源激素的方法。本试验采用PVPP、和DEAE柱连用的方法,对样品进行纯化,再用C_(18)Sep-Pak柱专一性地收集内源激素,且在不同的时间用不同的溶液洗脱,而不必经多次萃取、转移的重复操作,这在一定程度上克服传统测定方法的不足,同时其回收率也大大提高,使样品得到更好的分离。并对该方法的线性关系(相关系数、线性范围和最低检出项)、回收率和重现性等进行了分析,其结果均符合定量要求。 2 尽管亚种间杂交稻粒粒充实不良的现象比较普遍,但确有一些籽粒充实表现好的组合,如本试验材料亚杂一号ISHR1(株1S/广粳1号),其灌浆特征参数与籽粒充实不良的组合明显不同。充实好的组合其起始生长势在强、弱势粒之间差异小,最大灌浆速率与平均灌浆速度相差也小,表现为强、弱势粒灌浆接近同步,而籽粒充实差的则刚好表现与之相反。由此说明部分组合籽粒充实不良,其主要原因是弱势粒灌浆启动期滞后与灌浆速率小。同时,用籽粒充实度不同的常规稻品种进行比较后发现这种情况同样存在。 本研究还表明,同化产物供应量不是限制籽粒充实的主要因子,在很大程度上与其籽粒本身的生理活性有关。 3 籽粒内源激素含量和一些酶的活性能在一定程度上反映出籽粒生理活 性。籽粒发育过程中内源IAA、Z、GA。和ABA含量呈现规律性的变化,与籽粒充实 关系密切。相关分析表明,孕穗期至开花期IAA、Z含量与起始灌浆势(坏L平 均灌浆速率(F_)和籽粒充实率(GFP)均呈显著或极显著正相关,开花期至开 花后15天IAA、z和AB A含量与以、F。和GF P呈显著正相关:开花15天以 后,籽粒内IAA、Z含量与民、Fe和GFP呈显著负相关。GA含量在整个发育 -过程中则与民、F-和GFP的相关性表现不明显。由此表明,提高孕槽期至开花 后15天、尤其是孕穗期至开花期籽粒中的IAA和Z含量是促进亚种间杂交稻籽粒 灌浆和提高籽粒充实率的关键。 在孕穗期至开花期籽粒中植酸、肌醇含量与Ro、F一、GFP均呈极显著正相 关,无机磷含量与RO、F_和GFP呈显著正相关;开花后至开花后25天这一时 期,籽粒内植酸含量与RO、Fmean和GFP呈极显著正相关,而无机磷含量则与RD、 Fm。和GFP呈极显著负相关,肌醇含量与RO、F皿。和GFP无相关性。由此表明 植酸合成酶对籽粒灌浆的启动有十分重要的调控作用,与亚种间杂交稻籽粒充实 率密切相关。 基于以上结果本研究提出了亚种间杂交稻籽粒充实不良的主要原因在于籽粒 发育前期籽粒本身较低的生理活性(即孕穗期至开花期籽粒内源汾素IAA、Z、植 酸、肌醇含量低以及植酸合成酶活性低)。以及通过提高籽粒生理活性而提高亚种 间杂交稻籽粒充实度的可能性。 4 应用化学调控手段能在一定程度上改善亚种间杂交稻的籽粒充实度。本试 验通过单因素试验筛选出了7种能明显提高籽粒充实度的药剂,并采用多重比较 分析从中选出5个主效成分,应用五元二次回归正交旋转组合设计,进行大田试 验,结果从中筛选出能有效提高籽粒充实度的四种配方,并与目前市场上销售的 “谷大壮”、“粒粒饱”进行了对比试验。同时应用计算机进行模拟和优化,得到 了一个优化配方方案。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S511

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