收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

杂草稻遗传多样性及其对稻田生态系统影响的研究

马殿荣  
【摘要】: 杂草稻是指在人工栽培稻田中或稻田周边耕地里,通过种子落粒、休眠和对环境极强的适应能力而自然繁衍,对稻田生态系统产生不利影响的稻属植株或群体。杂草稻目前已成为世界稻作生产中一种严重的杂草类型。本文于2003年~2008年对中国辽宁稻区的杂草稻进行了初步考察、收集和整理,对其植物学特性进行了研究;利用收集到的部分杂草稻、栽培稻和野生稻,采用SSR分子标记方法对杂草稻的遗传多样性、群体分化和起源进行了研究;并研究了杂草稻对稻田生态系统的影响、杂草稻田间自生出苗动力以及杂草稻的耐寒和耐盐特性。主要结果如下: 1、杂草稻广泛分布在辽宁水稻主产区,且杂草稻的发生程度与当地的生产水平和栽培管理水平密切相关。杂草稻作为一种特殊类型的稻田杂草在辽宁乃至东北稻区发生越来越普遍,其正从稻田中逐渐向池埂、沟渠及周边地块扩散。杂草稻通过种子调运、种子销售等可进行跨地区间的大范围远距离扩散;通过农户自己留种和串换种子、农事活动等近距离扩散。辽宁省杂草稻多发现于常规稻中,在多年种植杂交稻的地块中较少发现杂草稻分布。杂草稻在常规稻区和杂交稻区发生程度不同的原因很可能与其种子生产有关。 同一地块中经常有多种杂草稻类型发生;即使在同一地区同一地块中,不同年季间杂草稻发生的类型及程度也有很大的变化。田间早期自生的杂草稻生长发育动态与栽培稻相似,以不同比例分布在行间或行内;田间自生杂草稻表现为持续萌发的特性,甚至持续到生育后期,发生较晚的杂草稻由于受栽培稻的影响多具较少的分蘖,但多数能正常成熟落粒。 2、植物学特性研究表明,辽宁杂草稻变异类型丰富,一般植株较高,分蘖力较强。不同地区杂草稻的株高、分蘖能力、单株穗数及芒长等生物学特性变异较大;杂草稻多具有红色、褐色或白色长芒,多具有红色或褐色的果皮,也有部分杂草稻的果皮为无色;辽宁杂草稻籼粳分化不明显,大部分为介于籼粳之间的中间类型,在亚种分类上大部分属粳型和偏粳型,只有少数为偏籼型。 3、SSR分子标记研究结果表明,辽宁杂草稻具有较高的遗传多样性,30对SSR引物有26对在杂草稻中扩增出多态产物,多态性位点所占的比例(P)为86.67%,Shannon多样性指数平均为0.762。辽宁杂草稻等位基因观察值(N_a)平均为3.923,等位基因有效值(N_e)平均为2.110,群体内基因多样性(H_s)平均为0.067,总的基因多样性(H_T)平均为0.425,群体间基因多样性(D_(sT))平均为0.358。SSR不同位点的变异来源有较大差别,PM437、RM204的变异全部来自群体内,基因分化系数(G_(ST))为0;RM341、RM486、RM169、RM234、RM242的变异全部来自群体间,基因分化系数(G_(ST))均为1;其他位点的变异也主要来自于群体间,基因分化系数(G_(ST))均在0.5以上,且有很多位点的基因分化系数(GST)在0.8以上,甚至接近于1。杂草稻群体的基因分化系数(G_(ST))平均为0.843,这表明杂草稻群体的变异大部分来自群体间,杂草稻群体结构变异较大。 不同群体之间的遗传关系非常复杂,各群体遗传距离的远近与地理分布关系不大,地理分布很远的海城与凡河、老河湾、杨威楼、开原稻区的杂草稻,其遗传关系却非常近,遗传距离仅为0.0666、0.0923、0.0519、0.0814。地理分布很近的新民和法库,其杂草稻群体的遗传关系却较远,遗传距离达到了0.3314。在30个不同SSR位点上,绝大多数杂草稻具有与不同粳稻相同的等位基因。在杂草稻起源与演化中,伴随着少量籼稻基因和野生稻基因的渗入。籼稻基因的渗入很可能与长期的籼粳稻杂交育种有关,而野生稻基因的渗入途径及时间还有待于深入研究。中国辽宁杂草稻与当地的粳型栽培稻血缘关系很近,与籼稻和野生稻的遗传关系较远,很可能起源于当地栽培稻品种,杂草稻很可能是栽培稻种个体间自然杂交、回复突变等产生的退化类型,辽宁杂草稻的发生与育种手段和栽培措施的弱化有关。 4、在每平方米分别有9株、7株、5株、3株、1株杂草稻时,栽培稻产量分别减少44.65%、36.89%、24.67%、17.58%、1.37%。当每平方米杂草稻密度超过3株时,杂草稻对栽培稻产量产生极显著影响,而且随着杂草稻密度的增大,栽培稻减产加剧;栽培稻单株穗数、每穗粒数、结实率和千粒重随杂草稻密度的增大均有显著或极显著降低的趋势,栽培稻产量降低的原因是由单株穗数、每穗粒数、结实率和千粒重共同降低所致。 杂草稻的竞争对栽培稻群体株高、体叶片性状、光合作用及蒸腾速率影响不大,对栽培稻群体中、下部的光照影响显著,明显降低了群体中、下部的光照强度。群体内杂草稻密度较大时(9株/m~2、7株/m~2),群体日平均气温、白天平均气温、夜间平均气温、日最高气温和日最低气温都与对照(不插杂草稻的处理)有极显著差异。日平均气温、白天平均气温、夜间平均气温、日最高气温和日最低气温均与杂草稻的密度呈负相关,其中日平均气温、白天平均气温和日最高气温与杂草稻密度均达到极显著水平。随着杂草稻密度的增大,栽培稻群体相对湿度有增大的趋势,群体日平均湿度、白天平均湿度和日最高湿度都与杂草稻的密度呈显著正相关。 5、在辽宁发现的部分杂草稻具有较强的中胚轴伸长特性和芽鞘节间伸长特性。在播种深度较浅时,杂草稻依赖于中胚轴的伸长顶土发芽;当覆土较深时,杂草稻中胚轴伸长特性更加明显,伸长长度加大,同时杂草稻的芽鞘节间也明显伸长,中胚轴和芽鞘节间的共同伸长为深覆土条件下杂草稻的出苗提供了动力基础。 黑暗条件下参试的辽宁省杂草稻材料和栽培稻材料的幼苗中胚轴均有不同程度的伸长,杂草稻的中胚轴平均伸长长度(1.03cm)>籼稻(0.71cm)>粳稻(0.43 cm)。以中胚轴长度为指标的聚类分析结果显示,参试的材料可以分为长、中、短中胚轴三种类型。大部分栽培稻(除籼稻IR70)中胚轴伸长能力较差,属于短中胚轴类型。杂草稻中胚轴伸长能力较强,57%的杂草稻材料属于中、长中胚轴类型。根据聚类分析结果,筛选出7个长中胚轴杂草稻材料,分别为WR04-6、WR04-8、WR04-32-2、WR04-7、WR04-24、WR05-6和WR04-46。 研究还发现,黑暗条件下培养前三天,杂草稻中胚轴伸长极短,萌发到第4 d到第5 d时伸长最快,到第7 d后中胚轴伸长逐渐停止。杂草稻中胚轴伸长较明显,伸长的速度也较快,栽培稻品种辽粳294中胚轴伸长速度较慢且较短。杂草稻中胚轴伸长过程中,籽粒a-淀粉酶、β-淀粉酶活性逐渐增强,可溶性糖含量逐渐升高,这为中胚轴伸长提供了能量基础;细胞壁离子型结合POD、蛋白含量抑制杂草稻中胚轴的伸长,共价结合型蛋白与中胚轴伸长无明显的联系。内源生长激素对杂草稻中胚轴伸长有较大影响。内源对GA_3、内源IAA、内源CTK对中胚轴的伸长生长起促进作用,而内源ABA则抑制中胚轴的伸长生长。.采用经典数量遗传学方法分析了长中胚轴杂草稻与短中胚轴栽培稻的杂交后代F_1和F_2的表型值,结合双亲表型值。研究初步表明,控制杂草稻WR04-6(P_2)中胚轴伸长的性状为2对加性-显性-上位性主基因+多基因混合遗传,初步认为杂草稻WR04-6中胚轴伸长长度由两对隐性主基因控制,同时受微效多基因的影响。利用长中胚轴杂草稻与短中胚轴栽培稻杂交衍生的F_2群体,采用SSR分子标记的方法对控制杂草稻中胚轴伸长特性的数量性状位点(QTLs)进行了初步检测。由于多种原因未能检测到控制杂草稻中胚轴伸长特性的数量性状位点(QTLs)。6、对辽宁地区的杂草稻幼苗期耐寒性进行鉴定结果表明,大多数杂草稻材料的苗期耐寒性强于对照品种秋光。在苗期低温条件下,供试材料随胁迫强度增强,酶系统活性和渗透调节物质含量先升高后降低,幼苗期耐寒性较强的杂草稻WR03-45,WR04-35比对照栽培稻秋光具有较强的清除自由基的酶系统活性,同时其可溶性糖和游离脯氨酸含量也保持了较高水平,而MDA含量相对较低,表明WRO3-45,WRO4-35具有一定的抵抗低温能力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 仲维功;杨杰;陈志德;汤陵华;王才林;施积文;肖跃成;;江苏扬中“杂草稻”的籼粳分类[J];江苏农业学报;2006年03期
2 李茂柏;马殿荣;徐正进;陈温福;;辽宁省杂草稻生物学特性研究[J];安徽农业科学;2006年20期
3 徐世林;陈德辉;李群;张鹏;;稻田杂草稻发生规律及控制技术探讨[J];耕作与栽培;2006年06期
4 徐世林;陈德辉;李群;张鹏;;稻田杂草稻发生规律及控制技术探讨[J];作物研究;2007年01期
5 曹海;田奉俊;曹海鑫;朴燕;;杂草稻的发生特点 危害及防控措施[J];农业与技术;2007年06期
6 马国兰;刘都才;刘雪源;;杂草稻的发生及其控制措施[J];杂草科学;2008年01期
7 钱卫红;陈立勇;秦礼宝;郭锡平;方连平;;水稻田杂草稻的发生特点和防控措施[J];中国种业;2008年05期
8 马殿荣;李茂柏;孙健;王楠;徐正进;陈温福;;辽宁省杂草稻生物学多样性及其遗传分化研究[J];沈阳农业大学学报;2008年03期
9 杨巍;吴其褒;陈惠哲;朱德峰;;杂草稻生物学特性、危害与防治方法[J];中国稻米;2008年03期
10 钱卫红;;水稻田杂草稻的发生与防控[J];农村百事通;2008年17期
11 梁帝允;强胜;张绍明;沈国辉;;稻田杂草稻发生趋重 水稻生产受到威胁[J];中国植保导刊;2009年02期
12 冯成玉;沈宝祥;孟宝国;吴宝龙;王俊宏;张维根;;稻田杂草稻发生情况调查[J];中国野生植物资源;2009年02期
13 戴伟民;宋小玲;吴川;张连举;左然林;张峥;李淑顺;曹旦;左娇;杨琳;刘琳莉;强胜;;江苏省杂草稻危害情况的调研[J];江苏农业学报;2009年03期
14 贾东升;查联群;缪文华;景利民;高联义;翁明;;泰州地区杂草稻发生特点及防控技术[J];安徽农学通报(下半月刊);2009年14期
15 吴宝龙;颜皆曙;;水稻田杂草稻的发生与防治对策[J];安徽农学通报(下半月刊);2009年16期
16 王黎明;陈勇;;杂草稻研究现状及利用展望[J];植物保护;2009年05期
17 刘训宝;陆玉权;;盐城市稻田杂草稻防治措施[J];大麦与谷类科学;2009年03期
18 王红春;娄远来;李宜慰;储西平;;杂草稻的研究进展[J];江苏农业科学;2009年06期
19 侍爱邦;蔡长庚;李霞银;曹方元;仇学平;仇广灿;丁大见;陈志元;冯正娣;;稻田杂草稻的发生特点及防控措施[J];现代农业科技;2010年11期
20 杨百战;杜绍印;宋小玲;谢华玉;陈峰;;移栽稻田杂草稻的发生特点及其防控措施[J];种子科技;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 杨杰;仲维功;陈志德;王军;汤陵华;王才林;;江苏“杂草稻”的杂草性研究[A];江苏省遗传学会植物分子育种学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年
2 代磊;戴伟民;宋小玲;强胜;;杂草稻苗期强竞争力源自高光合效率的解剖结构学基础[A];第十届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会会议报告摘要[C];2012年
3 张娟;余柳青;马琨;;江苏省泰州杂草稻的起源及其遗传多样性研究[A];中国第三届植物化感作用学术研讨会、第八届全国杂草科学大会、联合国粮农组织——中国“水稻化感作用论坛”论文摘要集[C];2007年
4 张忠林;彭桂峰;田卫东;谭学林;;杂草稻种质资源农艺性状的主成分及聚类分析[A];云南省作物学会2000—2003年优秀论文选集[C];2004年
5 余柳青;陆永良;张建萍;周勇军;玄松南;;杂草稻落粒粳(Oryza sativa L.)种子的耐冷生物学特性研究[A];科技创新与绿色植保——中国植物保护学会2006学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 曹前进;辽宁杂草稻(Oryza sativa f.spontanea)的遗传多样性及其对水稻的影响[D];复旦大学;2006年
2 夏寒冰;异交率、遗传结构和种子萌发揭示的杂草稻适应进化[D];复旦大学;2010年
3 马殿荣;杂草稻遗传多样性及其对稻田生态系统影响的研究[D];沈阳农业大学;2009年
4 丁国华;耐旱杂草稻对干旱胁迫的生理响应与表达谱分析[D];沈阳农业大学;2013年
5 张连举;利用SSR和特殊基因序列对中国杂草稻的遗传多样性与起源的分析研究[D];南京农业大学;2010年
6 孙健;东北粳稻及其伴生杂草稻的遗传演化[D];沈阳农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑承志;东北地区杂草稻几种特异性状的研究[D];延边大学;2010年
2 曾传广;邵阳县杂草稻的发现与防控[D];湖南农业大学;2010年
3 曹卿;江淮流域杂草稻遗传多样性的研究[D];安徽农业大学;2011年
4 俞国琴;辽宁杂草稻的遗传多样性及群体分化研究[D];浙江大学;2004年
5 李玉融;杂草稻杂草化特性、与栽培稻竞争关系以及化感潜力的研究[D];南京农业大学;2011年
6 江竺栖;栽培稻基因渐渗对杂草稻种群遗传分化的影响[D];复旦大学;2011年
7 熊海波;水稻种间、亚种间和品种间杂交揭示杂草稻的起源和进化[D];云南农业大学;2012年
8 沈雁君;杂草稻的生物学特性与综合防除技术研究[D];上海交通大学;2010年
9 周索童;杂草稻的分类与起源分析[D];大连工业大学;2011年
10 黄俊浩;上海郊县地区稻田杂草稻种子萌发特性与抗冻性探究[D];上海交通大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 必强 记者 桂冕;专家:江苏防治杂草稻刻不容缓[N];江苏经济报;2009年
2 上海农科热线供稿;怎样识别和防治杂草稻?[N];东方城乡报;2008年
3 陈晓春;杂草稻巨大隐患不可忽视[N];新华日报;2009年
4 中化化肥高级顾问、中国农业大学教授 肖悦岩;稻田新“鬼”杂草稻[N];农民日报;2010年
5 龙要;尽快指导农民防除杂草稻[N];农民日报;2011年
6 河北省农林科学院滨海农业研究所 孟令启;拔除杂草稻正当时[N];河北科技报;2011年
7 沭阳县农委 周乙志;杂草稻难治,早防是关键[N];江苏农业科技报;2012年
8 江苏省苏科农化有限责任公司 邱光 李建伟;杂草稻综合防控措施[N];江苏农业科技报;2014年
9 何永梅;防除杂草稻 控制种源是关键[N];农资导报;2014年
10 姚玉 罗兵前;“红米稻”发生呈上升趋势[N];江苏农业科技报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978