论文摘要
分蘖是水稻等禾本科作物在生长发育过程中形成的一种特殊的分枝，是十分重要的株型指标，与籽粒产量密切相关。分蘖及其叶片着生姿态是分蘖性状研究中的核心内容，而分蘖角度控制分蘖和叶片的着生姿态，进而影响植株光能利用和群体内个体间竞争。水稻前期分蘖散生可增加植株截光面积、提早封行和抑制杂草发生，后期分蘖直立则改善群体通风透光、提高抵御病害和倒伏能力。作者及所在课题组在前期研究工作中发现了前期分蘖散生、拔节后分蘖渐趋直立的水稻基因型DI508，经初步研究，表明其分蘖角度的变化与光周期相关。在此基础上，本文以分蘖角度动态型水稻基因型DI508和全生育期分蘖直立型基因型（协优9308或9308）、半散生基因型（M09或DI444）为材料，分析比较它们的形态特征和生长发育特性、光能和养分吸收利用上的差异，利用大田分期播种试验和可控环境条件研究水稻分蘖角度的光周期和温度效应，利用2个重组自交系群体进行分蘖角度的QTL分析，以阐明分蘖角度动态变化的生理生态和遗传机理。主要结果如下：1、分蘖角度动态型水稻DI508表现为分蘖期散生快长、拔节后趋于直立的生长特性，其主茎第1、第2和第3分蘖在始蘖期与水平地面夹角平均分别为59．74°、62．94°和68．54°，与半散生型基因型M09相似，抽穗后分蘖角度几近90°，与直立型基因型9308相似。DI508的分蘖成穗率为68．35％，高于M09；成熟期单株干重达155．54 g，比M09和9308分别高15．84％和64．09％；单蘖干量9．15g，比M09和9308分别高63．69％和44．78％；生育后期上三叶净光合速率值为26．89μmol．m-2．s-1、25．69μmol．m-2．s-1和24．83μmol．m-2．s-1，下降幅度明显小于M09和9308。2、DI508对光环境适应性较强，分蘖盛期和灌浆期的最大净光合速率和光饱和点介于协优9308（分蘖直立型）和DI444（分蘖半散生型）之间。DI508在弱光下光合速率和表观量子效率均要高于其它两个基因型，且光补偿点较低。在各种光强下，DI508的羧化效率在分蘖盛期与另外两个基因型相近，但在灌浆期明显高于DI444；同时，该材料有较高的水分利用效率。3、DI508的分蘖角度在不同施氮条件下均呈动态变化，且植株收敛指数在分蘖盛期后逐渐增大，但施氮水平对分蘖角度和植株收敛指数有明显的影响：200 kg／ha和400 kg／ha施氮水平下，DI508分蘖角度和植株收敛指数明显大于不施氮或100 kg／ha施氮处理。同样，在不同氮-磷-钾施用配比条件下，DI508的分蘖角度亦呈动态变化，但分蘖角度和植株收敛指数在不同养分配比下差异显著，表现为随磷钾施用比例的增加而减小。DI508从植株形态和产量上显示较高的氮利用效率，株高、冠层高度、茎蘖数、成穗率、净光合速率、比叶重、单株叶面积、叶面积指数、干物质和产量等均随着施氮水平和磷、钾肥比例的提高而增加。4、在田间不同播期条件下，DI508分蘖角度从半散生渐趋直立的变化均发生在自然光周期变短（6月21日夏日至）后10-15 d。人工光周期处理条件下，DI508的分蘖角度同样表现出动态变化，短日照（10 h光期）处理促使分蘖角度转变提前，而长日照（14 h光期）处理则延缓转变。结果显示，DI508分蘖角度发生变化的临界光照时数在10 h左右，而温度对分蘖角度的变化无显著影响。5、利用珍汕97B／密阳46杂交后代构建的重组自交系（RIL）群体和协青早B／密阳46杂交后代构建的重组自交系（RIL）群体，对分蘖角度进行QTLs分析。结果表明，在始蘖期2个遗传群体的第1和9染色体上均检测到控制主茎分蘖角度的QTLs；在齐穗期，控制主茎分蘖角度的QTLs较为分散。运用条件变量分析方法和条件QTLs的复合区间作图法，在2个遗传群体中均检测到显著影响主茎分蘖角度的条件QTLs。在珍汕97B／密阳46的RIL群体中，检测到的条件QTLs主要分布在第5和第9染色体上，而在协青早B／密阳46的重组自交系（RIL）群体中，检测到的条件QTLs主要分布于第6、8、9和11染色体上。