水稻的遗传生理研究

论文题目: 水稻的遗传生理研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 陈海生

导师: 王熹

关键词: 穗芽指数,重组自交系群体,数量性状位点,加性效应,上位性效应,外源脱落酸,灌溉稻田,水稻旱作法,灌水方式,光合效率,根系伤流,运转与分配

文献来源: 中国农业科学院

发表年度: 2005

论文摘要: 利用305个株系组成的籼稻品种中156／谷梅2号重组自交系（recombinant inbred lines．RILs）群体进行了水稻穗芽性状的QTL检测和遗体效应分析，以穗芽指数及相关指标作为穗芽性状的表型值，采用QTL mapperl．01统计软件进行QTL定位和上位性分析，共检测到控制穗芽指数的3个加性效应QTL，分别位于第2、9、11染色体上；控制穗芽速率的加性效应QTL3个，分别位于第1、3、6染色体上；控制穗穗芽率的加性效应QTL 3个，分别位于第1、9、10染色体上；控制粒穗芽的加性效应QTL 2个，分别位于第9、11染色体上。还检测到3对影响穗芽指数的加性×加性上位性互作效应QTL；3对控制穗芽速率的上位性QTL和3对控制粒穗芽率的上位性QTL。试验结果为水稻抗穗芽性的遗传改良提供了理论依据。“穗芽”是我国发展杂交稻的技术难点之一，至今尚无有效措施。据研究外源ABA杂交水稻制种F1种子穗芽抑制效应显著。实验结果表明，于齐穗后施用ABA抑制穗芽效率高于植物生长延缓物质S-07及植物生长抑制物质MH。在本试验条件下，作用有效浓度分别为30mg／L、600mg／L、2500mg／L，施用剂量分别为0.15mg／hill、3.0mg／hill、15mg／hill。外源ABA对其它类型水稻种子穗芽也育抑制作用，但抑制效果有差异，在本试验条件下，外源ABA抑制常规稻种子穗芽效率＞不育系繁种种子＞杂交稻制种F1种子。此外，杂交水稻制种田为调花增穗使用外源GA3、抽穗期间雨日多寡等影响外源ABA抑制穗芽的效果。外源ABA处理过的种子经贮藏，末发现其种子活力下降。研究灌溉稻田水稻旱作法旨在构建类似旱地作物高产的稻作技术体系．以旱作求节水、以高产求效益，水稻旱作法是吸取我国稻作传统技术、新应用技术及强化栽培技术之精华整合而成，其核心是限量用水、湿栽旱管与选用超级杂交稻；培育短龄壮秧带土移栽及稀植等4个要素。研究表明灌溉田水稻旱作法的技术框架基本可行，收到了高产、节水与改善稻米品质三效果。超级杂交稻组合两优培九、协优9308的旱作产量达9—10t*ha-1，节约用水45％，灌溉水利用率高达3.0-4.0kg*t-1，并提高稻米的加工品质与营养品质。但与常规灌溉水稻相比，旱作水稻的穗型变小，结实率与千粒重下降。因此，本旱作法的几个主要技术要素有待改进，如超稀植的程度与提高结实率的方法。本文初步提出“湿栽护苗、旱管培根、沟水育穗、干润防衰”的湿栽旱管、限量用水技术的16字诀，还就灌溉田旱作的稻产量形成的特点作了初步的描述。以亚种间杂交稻两优培九（两系）及协优9308（三系）为材料，比较研究灌溉稻田旱作法与常规灌溉法水稻的生育与生理持性。结果表明，两杂交组合不因旱作改变全生育总叶片数，但播种至齐穗期因旱作缩短4-8d，幼穗发育（拔节期）未见明显差别，说明旱作水稻生殖生长期相对缩短。旱作法水稻单丛叶面积大于常规灌溉稻，叶面积指数小于常规灌溉稻。水稻根系单丛干重因旱作比常规灌溉法水稻有明显增加，并营造了比常规灌溉法水稻根重根深的土壤环境。结果还表明水稻旱作法有益于构建由大个体构成的高生物产量的群体，抽穗后生物产量占全生育期生物产量近40％；但是，旱作法对水稻也有诸多不利的生理影响，其一是比之常规灌溉法水稻根系生理活性下降，表现在单茎根系伤流量、根系伤流液中玉米素含量、根系呼吸强度均较低；其二是灌浆—成熟期稻株剑叶光合速率低于常规灌溉法水稻，叶片气孔抗阻高于常规灌溉法水稻。因此，进一步提高灌溉稻田水稻旱作法的产量水平，其技术的主攻方向似应为提高稻株籽粒灌浆期间的生理素质，以提高成熟期的光合生产能力。在可控条件下设计水稻灌浆期间灌溉稻田旱作的不同灌溉方法，形成了3种土壤含水量，观察对水稻根系生理活性的影响。结果表明，不论灌溉方式的异同（土壤含水量异同）都不能改变随水稻花后生长中心转移、籽粒逐步灌浆、稻株渐熟及其伴生的根系生理活性的下降趋势，且水稻旱作此过程更强烈。在本试验条件下水稻始穗至收获约有45d，此间增灌1次——齐穗后21d即灌即排，使土壤基本达到饱和田间持水量，对根系呼吸强度与根系伤流量下降的缓解作用十分显著，但对根系伤流液中玉米素含量的下降趋势影响甚微。增灌1次的生理效果在于延缓根系的衰老，由此而产生的产量效果是提高水稻弱势粒群的灌浆功能，但对强势粒群的结实影响不大。因此，在本旱作技术中过分强调燥田割稻，而忽视维持水稻灌浆期适度土壤水分的做法不妥。在可控条件下设计三种水稻灌浆期间灌溉稻田旱作的三种灌水方式，形成三种土壤含水量．观察不同灌水方式对水稻碳水化合物的运转与分配的影响。供试的亚种间杂交水稻是协优9308和两优培九。试验结果表明：水植与干～湿条件下，茎鞘的贮藏物质或剑叶的光合产物的运输率分别为60％与90％，旱作条件下明显降低碳水化合物输出率（P＜0.01）。水植与干～湿处理间差异不明显。水稻灌浆成熟期间籽粒是吸收碳水化合物的主要原因器官，籽粒吸收叶鞘贮藏标记物50％和叶片光合物质80％。但是旱作条件下，籽粒摄取率显著下降，分别下降约10和20个百分点。干旱胁迫致使杂交组合劣势粒碳水化合物摄取能力的下降，是稻株结实率与充实度下降的主要原因之一。

论文目录:

致谢

第一篇水稻穗芽相关性状的QTL定位和生理调控机制研究

摘要

Abstract

第一章水稻穗芽相关性状的QTL定位

1.1 材料与方法

1.1.1 供试材料

1.1.2 试验方法

1.2 结果与分析

1.2.1 性状的表型与变异

1.2.2 穗芽指数及相关性状的QTL分析

1.2.3 穗芽指数及相关性状QTL的上位性分析

1.3 讨论

第二章外源ABA对杂交水稻制种F_1穗芽的抑制效应

2.1 材料与方法

2.1.1 供试材料

2.1.2 试验设计

2.1.3 考查内容

2.2 试验结果

2.2.1 ABA对穗芽的抑制效应

2.2.2 ABA抑制穗芽效应的几个影响因素

2.2.3 ABA对种子贮藏期间生活力的影响

2.3 讨论

第二篇灌溉稻田水稻旱作法生理机制及技术建成研究

摘要

Abstracts

第一章绪论

1.1 蓝色革命的呼唤

1.1.1 世界水危机

1.1.2 中国水危机

1.2 灌溉稻田水稻旱作法的潜力

1.3 水稻的生理需水和生态需水

1.4 传统灌水方式的敝端

1.4.1 造成土壤盐渍化

1.4.2 过分的水灌溉常造成农业非点源污染

1.4.3 传统灌溉促进了稻田甲烷排放

1.5 本项研究的立题依据

1.6 本项研究的技术路线

第二章灌溉稻田水稻旱技术要素及产量形成

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 灌溉稻田水稻旱作法的技术

2.2.2 灌溉稻田水稻旱作法技术要素与水稻产量形成

2.2.3 灌溉稻田旱作法水稻产量构成的特点

2.3.讨论

第三章灌溉稻田旱作法水稻的生育与生理特性

3.1 材料与方法

3.1.1 材料

3.1.2 方法

3.2 结果与分析

3.2.1 灌溉稻田水稻的生育特性

3.2.2 灌溉稻田旱作法水稻的生理特性

3.3 讨论

第四章灌浆期灌水方式对光合物质运转与分配的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 处理方法及测定项目

4.2 结果

4.2.1 茎鞘标记贮藏碳水化合物的运转与分配

4.2.2 剑叶标记光合物质的运输与分配

4.2.3 优劣势粒的结实率与千粒重

4.3 讨论

第五章总结与讨论

5.1 本项研究的主要成果

5.2 理论研究结果

5.3 灌溉稻田水稻旱作法的增产与节能效果

5.3.1 旱作法选用品种的产量与产量结构

5.3.2 灌溉稻田水稻旱作法的节水效果

5.4 本项技术的社会与经济效应自评

5.5 本项技术的创新点与应用前景

发布时间: 2007-10-12

参考文献

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