水稻近等基因系的抗旱性和水分利用效率差异及机理研究

论文摘要

本研究以遗传背景为珍汕97和IRAT109的18份水稻材料(16份近等基因系和2份亲本)为研究对象,在盆栽条件下,研究其在正常水分和干旱处理下的根部性状特性,调查其形态特征和生理特性,并在收获期取样考察其产量与产量构成因素,综合分析各试验材料的抗旱表现,探讨其抗旱性差异的原因。同时以这18份水稻材料为研究对象,进行盆栽试验,探讨正常水分条件下水分利用效率差异的原因。主要研究结果如下：1)干旱胁迫下,来源于ZS97的水稻材料的卷叶较为缓慢,其耐脱水能力强于来源于IRAT109的水稻材料,而来源于IRAT109的水稻材料的避旱性强于来源于ZS97的水稻材料。2)以抗旱指数和综合抗旱指数为基础,综合考虑其农艺性状表现可得,来源于ZS97的水稻材料N19、N23和N24的抗旱性高于其亲本,来源于IRAT109的水稻材料N4、N11的抗旱性高于其亲本。3)探讨其抗旱性高的原因,并鉴定其表现性状是否与其QTL定位的性状相符。N19和N23抗旱性高于ZS97主要是因为其相对结实率(干旱胁迫下的性状表现/正常水分条件下的性状表现)较高,这与N23的QTL定位性状相符。N24抗旱性高则是因为其强大的根系,相对单株颖花数和相对千粒重较高。相对千粒重较高这与其QTL定位结果相符,但2010年这一性状表现不明显。N4抗旱指数高于IRAT109主要因为其每穗颖花数较高,而N11主要因为其相对结实率较高。在正常水分条件下,N11的根系总体积最大,在干旱胁迫下,N15最大扎根深度最大,这些性状都与其QTL定位的结果相符。但N15的相对结实率显著低于IRAT109,因此其抗旱指数低于IRAT109。4)比较其水分利用效率,探讨其水分利用效率差异的原因。来源于ZS97的水稻材料N6的产量水分利用效率显著高于亲本ZS97,而N19、N20、N23和N24的产量水分利用效率显著低于ZS97。N6产量水分利用效率较高主要因为其耗水量较低,N19和N20主要因为其单株产量较低。N19的单株产量较低的原因是因为其粒重和结实率较低；而N20主要是因为其每穗颖花数和结实率较低。N24的单株产量较高主要是因为其每穗颖花数较高,但是N24的耗水量较大,所以其水分利用效率较低。来源于IRAT109的水稻材料N12、N15、N36和N37的产量水分利用效率显著低于亲本IRAT109。N37和N15主要是因为耗水量过大,结实率较低而引起产量水分利用效率低；N12和N36却主要是因为单株产量过低。N12的单株颖花数、每穗颖花数和粒重与IRAT109相比无显著差异,但是其结实率却较为偏低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩写符号列表
• 1 研究背景
• 1.1 作物抗旱性概念和适应机制
• 1.1.1 避旱性
• 1.1.2 耐旱性
• 1.1.3 逃旱性
• 1.2 作物形态对干旱胁迫的响应
• 1.2.1 水稻叶片对干旱胁迫的响应
• 1.2.2 水稻根系对干旱胁迫的响应
• 1.3 作物对干旱胁迫的生理响应
• 1.3.1 光合作用对干旱胁迫响应
• 1.3.2 叶绿素荧光对干旱胁迫的响应
• 1.3.3 渗透调节对干旱胁迫的响应
• 1.4 水分利用率的内涵
• 1.4.1 单叶水平上的水分利用效率
• 1.4.2 作物群体的水分利用率
• 1.4.3 产量水平上的水分利用率
• 1.5 作物品种间水分利用效率差异
• 1.6 植物水分利用效率的影响因素
• 1.6.1 内在因素
• 1.6.2 环境条件
• 1.7 水分利用效率与抗旱性的关系
• 1.8 研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 水稻近等基因系的抗旱性机理研究
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 测定项目与方法
• 2.1.4 抗旱性评价指标
• 2.1.5 统计分析
• 2.2 水稻近等基因系的水分利用效率机理研究
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验设计
• 2.2.3 测定项目与方法
• 2.2.4 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 水稻近等基因系的抗旱性
• 3.2 抗旱水稻材料的生理特性
• 3.2.1 根系特性
• 3.2.2 产量性状
• 3.2.3 相对电导率和伤害度
• 3.2.4 气孔导度
• 3.2.5 相对含水量和离体叶片失水速率
• 3.3 水稻近等基因系的水分利用效率
• 3.4 不同水分利用效率的水稻近等基因系的生理特性
• 3.4.1 产量性状
• 3.4.2 根系性状
• 3.4.3 相对含水量和离体叶片失水速率
• 3.4.4 光合特性和荧光特性
• 4 结论与讨论
• 4.1 不同遗传背景的水稻近等基因系的抗旱机制分析
• 4.2 不同遗传背景的水稻近等基因系的水分利用效率差异性分析
• 参考文献
• 致谢