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杂交水稻强弱势颖花异步灌浆结实特性及其生理机制研究

靳德明  
【摘要】: 强弱势籽粒异步灌浆影响大穗型杂交稻结实率和籽粒充实度。本课题以具有明显的异步灌浆特性的超级杂交稻先锋组合培矮64S/E32等为主要实验材料,通过田间种植和盆栽实验,利用同位素示踪、电镜观察、内源激素检测和外源激素处理等方法,对强弱势籽粒异步灌浆现象及其生理机制进行了系统研究,获得的主要实验结果如下: 1.培矮64s/E32产量构成因素分析表明,其产量构成因素中每穗总粒数的杂种优势很大(48.16%),而千粒重、结实率和单株穗数等产量性状的杂种优势表现并不突出。在同一品种(组合)的群体中,单株谷重、穗长、穗着粒密度指数、每穗总粒数、一次枝梗谷粒数和二次枝梗谷粒数这六个性状相互之间均存在极显著的正相关(r=0.590~0.994),而结实率与上述性状的相关性多不显著。 2.提出并应用着粒密度指数这一指标对不同品种稻穗及其枝梗的着粒密度进行了分析。穗着粒密度指数是籽粒总长度与穗长之比,它与每穗总粒数、单穗谷重存在极显著的正相关。枝梗的着粒密度是枝梗上谷粒的累加长度与谷粒着生的枝梗片段长度之比,该指数等于1时谷粒沿枝梗呈首尾相接状单列排列,而枝梗的着粒密度太大时谷粒在枝梗上的着生过于密集,籽粒呈交叠状聚生,对灌浆结实有负面影响。单穗枝梗数较多、穗着粒密度指数较大,而枝梗着粒密度指数适中是理想的穗型。 3 用Richards方程:W=A(1+Be~(-kt))~(-1/N)模拟水稻籽粒的灌浆过程,对籽粒灌浆曲线及其主要参数的比较表明,穗上部强势籽粒和穗下部弱势籽粒存在很大差异,而在去掉弱势籽粒所在的稻穗上的大多数颖花后,其与强势籽粒的差异明显缩小。 4.水稻植株地上部分各器官中~(32)P主要集中在穗部谷粒中,其放射性比活度和总活度均为最高。籽粒放射性比活度约为营养器官的1.5~5倍。籽粒总活度占全株总活度的70%~80%以上,~(32)P在籽粒中的集中程度可以大致反映茎鞘等营养器官中养分物质向籽粒中转运的效率。 5.水稻强势籽粒的胚乳发育是一个无间断的连续过程,经过游离核期→胚乳细胞化→胚乳细胞分化发育成糊粉层和淀粉质胚乳→合成和累积淀粉、蛋白质等贮藏物质,约在20d以内完成胚乳发育的全过程,不同强势籽粒的胚乳发育进程大体一致。 6.弱势籽粒的胚乳发育在开花后2d产生初生游离核后有二种不同的发育方向,其一是胚乳游离核继续增殖并细胞化,连续发育至成熟:其二是游粒核停止增殖,固缩休眠等待条件适宜时再恢复发育进程。不同弱势籽粒的胚乳发育停滞期的差异很大。 7.强势籽粒游离核的超微形态结构特点表现为具有“珊瑚状”核基质和大而清晰的核仁。而部分弱势籽粒胚乳发育停滞期游离核的核基质均匀凝缩,核仁消失。强势籽粒开花后伴随着游离核的快速分裂增殖,背、腹部内层珠心细胞先后迅速解体。而弱势籽粒在胚乳发育停滞期其珠心细胞保持完整,直至胚乳恢复发育时珠心细胞才开始解体 8.籽粒灌浆速率与籽粒内源激素IAA、ABA和GA_1+GA_3含量之间存在正相关,最 高的相关系数值分别存在于单位鲜重样本的IAA含量(n留9 Fw)与籽粒鲜重的增重速 率之间(r=0.8218**)和单个籽粒IAA含量(n留grain)与籽粒干重的增重速率之间 (r二0.8485**)。路径分析显示,内源IAA、ABA和GAI十GA3都有直接促进籽粒鲜重增 长的作用,而籽粒鲜重的增长会带来随后干重的增长。ABA还具有直接促进籽粒干重 增长的作用。IAA还可能有提高籽粒中ABA含量的作用。路径系数大小依次为,IAA (0.714,0.558)最大;ABA(0.218,0.340)较大;而GAI+GA3(0.187)相对较小。 9.外源激素处理实验结果显示,抽穗期叶面喷施低浓度(10林g/ml)GA处理极显 著地提高了培矮645甩32的结实率(+5 .43%),但IAA和ABA处理对生理性状和产量 性状的影响均不显著。


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