水稻花后叶片衰老相关性状和基因表达对蘖穗氮肥响应研究
水稻花后叶片衰老相关性状和基因表达对蘖穗氮肥响应研究
【摘要】： 水稻叶片是进行光合作用的重要器官,籽粒灌浆所需的碳水化合物绝大部分来自于抽穗后的光合作用,因此叶片寿命长短或组织结构等直接影响光合效率和产物总量,进而影响作物籽粒产量和品质。合理施肥不仅可以延长叶片寿命,增加光合产物,提高水稻产量和品质,而且可以提高氮肥利用率,减少生态环境污染。水稻分蘖肥和穗肥是调控水稻群体结构及产量和品质的重要栽培技术措施。所以,了解水稻花后叶片衰老相关基因表达及其它生理生化性状对不同蘖穗氮肥的遗传响应,对阐明水稻花后叶片衰老的分子调控机制及提高产量和品质均具有重要的理论和实践指导意义。本研究选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号和穗数型高产品种龙稻11号,在盆栽条件下探究供试水稻品种在灌浆成熟期叶片衰老相关化合物、酶活性和基因转录表达量以及产量和品质性状对不同蘖穗氮肥的响应,并对其进行相关分析。研究结果如下:穗重型品种松粳9号总粒数、千粒重、结实率对穗氮肥反应较强烈,表现为这3个性状均增加或提高,进而提高单株粒重;与之相反,穗数型品种龙稻11号对分蘖氮肥反应比穗氮肥更为强烈,使有效穗数显著增加,进而提高单株粒重。两个类型品种稻米品质性状对穗蘖氮肥比例响应相似,均为穗氮肥比例越高,最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度、崩解值和食味值随之越降低,消减值、回复值、蛋白质及直链淀粉随之越上升,穗肥增加不利于改善稻米品质。在灌浆成熟期,土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量对穗蘖氮肥响应为随着穗肥施氮量增加,显著延缓土壤氮素降低速度,使土壤长时间维持较高供氮能力。在灌浆成熟期,叶片内含物对穗蘖氮肥比例响应为,叶片全氮、叶绿素含量随穗肥施氮量增加而增加,在各时间段均表现为T1>T2>T3>T4,而可溶性糖含量和碳氮比表现与之相反,在各时期均表现为T4>T3>T2>T1。两个品种可溶性糖含量对蘖穗氮肥响应存在差异,其中穗重型品种松粳9号可溶性糖含量变化为先上升后降低的单峰曲线变化趋势,而穗数型品种龙稻11号在整个期间表现为逐渐下降趋势。在抽穗和灌浆期间,穗肥施氮量越高,会显著上调光合作用限速酶基因Rubisco家族各同工型基因的转录表达量,并显著延长高表达量时间;两个品种OsRBCL基因和OsRBCS4基因转录表达量呈先上升后下降,呈单峰曲线变化趋势;两个品种OsRBCL基因和OsRBCS4基因转录表达量峰值均出现在抽穗后15d,OsRBCS2和OsRBCS3基因转录表达量呈逐渐下降趋势。在抽穗和灌浆期间,叶片抗氧化酶活性和MDA含量对蘖穗氮肥比例响应为,随着穗肥施氮量提高,显著提高抗氧化酶SOD、POD活性,降低MDA含量。两个供试品种SOD和POD活性大小表现为T1>T2>T3>T4;MDA含量变化与之相反,在整个灌浆过程中表现为T4>T3>T2>T1。在抽穗和灌浆期间,半胱氨酸蛋白酶表达量对穗蘖氮肥比例响应为穗肥施氮量越高,OsVPE2和OsVPE3基因表达量越下调,两个类型品种基因转录表达量呈先上升后下降的单峰曲线变化趋势,其中穗数型品种龙稻11号出现峰值的时间较穗重型品种松粳9号早5d左右。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
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