不同水稻碳氮代谢特征及水稻高蛋白高产优化栽培技术研究

【摘要】： 为了给大面积推广应用高产高蛋白水稻提供理论依据,本文以不同水稻品种(组合)为供试材料,采用田间试验,研究了不同水稻品种(组合)在高蛋白高产综合栽培技术条件下功能叶和籽粒中碳、氮代谢关键酶活性,叶片、茎鞘、籽粒和糙米中全氮与蛋白氮含量以及水稻籽粒产量、蛋白质产量的差异。并采用田间裂区试验探讨了习惯栽培法、高蛋白高产栽培综合技术体系、综合栽培改良Ⅰ、综合栽培改良Ⅱ四种不同栽培法对水稻功能叶和籽粒碳氮代谢关键酶—硝酸还原酶、蛋白水解酶、谷草转氨酶、蔗糖磷酸合成酶、ADPG焦磷酸化酶活性以及产量、糙米氨基酸组成及含量、糙米蛋白质含量与产量的影响。所得结果如下: 1.早稻品种湘早143、湘早籼29、湘早籼24产量较高,分别比产量最低的株两优99高33.13%,26.55%和24.46%;晚稻品种金优207、新香优80、培两优210产量较高,分别比产量最低的汕优46高15.66%,8.34%和9.69%。 2.早稻品种(组合)中湘早143、湘早籼29和金优402其功能叶和籽粒中ADPG焦磷酸化酶、蔗糖磷酸合成酶活性较强;晚稻品种(组合)中金优207、培两优210和新香优80其功能叶和籽粒中ADPG焦磷酸化酶、蔗糖磷酸合成酶活性较强,且各与品种(组合)相比差异明显。湘早籼29和湘早籼24其功能叶氮代谢关键酶(硝酸还原酶、蛋白水解酶)活性均高于其他早稻品种(组合),培两优210和新香优80其功能叶氮代谢关键酶活性也均高于其他晚稻品种(组合)。 3.早稻品种(组合)中湘早籼29和湘早籼24其叶片和茎鞘中全N、蛋白N含量、水稻后期蛋白N的减少量均高于其他早稻品种(组合);晚稻品种中培两优210、新香优80和金优207其叶片和茎鞘中全N、蛋白N含量、水稻后期蛋白N的减少量都高于其他晚稻品种。早稻品种湘早籼29与湘早籼24,晚稻品种培两优210,新香优80,金优207其糙米中全N、蛋白N含量,蛋白质产量明显高于其他品种(组合),湘早籼29与湘早籼24其蛋白氮含量比最低的湘早143分别高35.10%,23.73%,蛋白质产量比最低的株两优99分别高43.45%、43.43%。晚稻品种(组合)培两优210,新香优80,金优207其蛋白N含量比含量最低的威优644分别高15.33%,12.36%、8.80%,蛋白质产量比最低威优644分别高27.60%、26.71%、25.07%。 4.早稻品种(组合)中湘早143、湘早籼29和晚稻品种(组合)金优207,培两优210,新香优80其碳、氮代谢指标与其他各品种组合相比具有明显的优势,其蛋白质含量和产量都较高,因而,湘早143、湘早籼29可作高蛋白高产早稻品种推广应用,金优207,培两优210,新香优80可作为高蛋白高产晚稻品种推广应用。 5.与习惯栽培法相比,综合栽培改良Ⅰ能明显提高水稻功能叶硝酸还原酶,蛋白水解酶,蔗糖磷酸合成酶和籽粒ADPG焦磷酸化酶及功能叶和籽粒中谷草转氨酶活性,增强水稻氮素吸收、同化及氨基转移的能力,促进功能叶光合作用产生的碳水化合物向蔗糖转化及籽粒淀粉合成效率的提高,有利于水稻高产高蛋白高必需氨基酸的形成。 6.与综合栽培改良Ⅱ、综合栽培和习惯栽培法相比,水稻综合栽培改良Ⅰ能明显提高水稻产量、糙米中的蛋白质含量和蛋白质产量。综合栽培改良Ⅰ早稻产量达5767 kg/hm~2,分别比综合栽培改良Ⅱ、综合栽培和习惯栽培法提高了4.55%、6.15%、13.81%,晚稻产量达6108 kg/hm~2,分别提高了2.95%、5.31%、9.23%;早稻全氮和蛋白氮含量分别为19.63 g/kg、19.32 g/kg,晚稻全氮和蛋白氮含量分别为18.80g/kg、17.80 g/kg,相当于早稻糙米粗蛋白含量提高了0.24、3.87、16.96 g/kg,蛋白质含量提高了0.24、4.70、17.08 g/kg,晚稻糙米粗蛋白含量提高了5.00、7.85、18.98g/kg,蛋白质含量提高了4.22、6.31、18.86 g/kg;早稻蛋白质产量达545 kg/hm~2,分别提高了8.13%、8.35%、34.57%,晚稻蛋白质产量达546 kg/hm~2,分别提高了7.69%、13.04%、31.57%。 7.与综合栽培改良Ⅱ、综合栽培和习惯栽培法相比,综合栽培改良Ⅰ能明显提高水稻糙米氨基酸总量以及水稻第一、二、三限制性必需氨基酸赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸的含量,改善糙米氨基酸的构成。与其它3种栽培法相比,其氨基酸总量为121.36g/kg,分别提高了8.36%、10.54%、67.54%,赖氨酸含量为4.84 g/kg,分别提高了16.21%、18.34%、71.94%,苏氨酸含量为4.48 g/kg,分别提高了11.03%、11.72%、65.01%,蛋氨酸含量为1.55 g/kg,分别提高了11.91%、12.32%、105.30%。赖氨酸、蛋氨酸、人体必需7种氨基酸占氨基酸总量的比例也以综合栽培改良Ⅰ较高,其赖氨酸占氨基酸总量的比例为3.99%,比其它三种栽培法分别高出0.27%、0.26%、0.10%,蛋氨酸为1.28%,分别高出0.23%、0.02%、0.04%,人体7种必需氨基酸为33.31%,分别高出0.19%、0.07%、0.34%。