不同穗重型水稻的形态、理生化特性及产量潜力的研究

【摘要】： 高产是水稻育种、栽培研究的永恒主题。目前，增大库容量，提高单穗重已作为实现水稻超高产所选择的一个重要的目标性状。重穗型超高产育种途径已成为水稻超高产育种的重要技术路线之一，并已培育出一大批重穗型品种在生产上大面积推广，取得了良好的增产效果。2000-2001年，用16-18个不同穗重型品种在四川温江、江苏扬州进行试验，对不同穗重型品种的形态、生理生化特性和高产潜力进行了系统而全面的研究，以期为水稻超高产育种、栽培提供理论依据。主要研究结果如下： 1．重穗型品种的产量及产量潜力均比中穗型品种高10％左右，而后者又高于轻穗型品种15％以上。重穗型品种比中、轻穗型品种较易获得更高的产量和具有更大的增产潜力，且其产量水平也较稳定。重穗型品种高产的原因是有效穗数有所减少，但穗粒数、库容量有较大幅度的提高，结实率并未降低。 2．重穗型品种穗大粒多，强、弱势粒异步灌浆明显，弱势粒灌浆启动慢，但其生长活跃期长，灌浆时间延后，后期仍有较强的灌浆。如后期生长条件正常，其籽粒充实也能达到中、轻穗型品种的正常水平。 3．重穗型品种的LAI比中、轻穗型品种有适当降低，但齐穗后其LAI的衰减较慢，高效叶面积率、粒／叶(cm~2)比有显著提高。重穗型品种在齐穗后其上部3叶的叶绿素降解较慢，SOD酶活性较高、下降较缓，叶片中光合产物向穗部的输出效率高；重穗型品种在齐穗后剑叶的净光合速率显著高于中穗型品种，而后者又显著高于轻穗型品种，其净光合速率增加的直接原因是其Rubisco酶活性的提高及叶绿素含量的增加；与中、轻穗型品种相比，重穗型品种具有在高、低光强、高温和低CO~2浓度下对CO~2有较强的同化能力的优势，光合“午休”现象较轻，能保持较高的净光合速率，显示其对环境有较强的抗逆性；气孔开度积(单位面积上的气孔密度乘以其气孔开度)大是重穗型品种净光合速率高的重要生理基础。因此，重穗型品种在“源”方面已具备了高产、超高产的潜力。 4．穗颈节间组织包括维管束数目、面积、韧皮部面积、茎横切面面积、茎壁面积及穗部各部位枝梗维管束数目与面积等均是重＞中＞轻穗型品种；随着穗型的增大，韧皮部的库容负荷量并未对籽粒充实产生“结构障碍”；穗颈节间和穗部枝梗输导组织特征与空壳率的大小无关，但它是籽粒充实的重要前提和解剖学基础；穗颈节间茎的粗度、茎壁的厚度与维管束数目、维管束面积、韧皮部面积、每穗总粒数、单穗重呈显著或极显著 如b 个问穗至型水稻的彤态、生理生化特性及产量潜力的研究2 正相关，茎壁面积’。茎横切面积之比与籽粒充实率呈极显著正相关。 5．提高灌浆前期籽粒中 ATP、IAA含量，可加速籽粒灌浆，IAA对籽粒灌浆的调控作用 更明显；灌浆汕期籽粒中ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶、分枝Q酶的活性高，则籽粒 的灌浆起步早、灌浆迅速，且提高灌浆前、中期籽粒中上述3种酶的活性与灌浆期中各 种酶的平均活性，将有助于促进籽粒灌浆和籽粒充实。重穗型品种弱势粒灌浆启动慢、 起步迟，与其籽粒广的生理活性低有关，要进一步提高其籽粒的充实，关键是提高灌浆 前。中期弱势粒）车的牛理活性，加速其灌浆和籽粒充实。 6．重、中、轻型品朴在抽穗前的物质积累差异甚小，但重穗型品种在抽穗后具有较强 的光合生产力，物质积累优势显著，其总生物产量显著高于中、轻穗型品种。且重穗型 品种茎鞘物质向穗部的运转率、运转量和转化率也极显著高于中、轻穗型品种，所以其 了t 大“库”与“源”供应基本相适，但增“源”仍有增产余地。 7．重穗型品种的株高有所增加，但主要是在上部第I、2个节间，基部节间长度与中、 轻穗型品种差异甚个，且茎秆粗壮、机械组织发达、坚韧性强，虽弯曲力矩增加，但茎 秆的抗折力也相应提高，故而倒伏指数并未增大。说明其株高与茎秆物理性状的优化组 合可使株高与倒伏和生物产量的矛盾在更高产量水平上得到统一？重穗型品种冠层3叶 的长度、宽度、面积均显著大于中、轻穗型品种，且它们均与每穗粒数、实粒数、单穗 重呈显著或极显著正相关；重穗型品种剑叶叶角小而挺直，倒2。3叶叶角顺次适当增 大，且上3叶叶位均有所提高，尤其是剑叶，这种较优的叶层结构利于形成较为理想的 受光姿态，提高光能利用率。 8．本研究结果表明，聚合各种优良基因、配合理想的株型因于、注重后代选择的重穗 型水稻品种选育是水稻超高产育种的重要途径之一，而三系重穗型杂交稻育种是目前比 较成功的重穗型水稻品种选育方法。本研究还讨论了有关重穗型品种的栽培技术问题。