密穗型水稻不同粒位的结实性和品质差异机理研究

论文摘要

穗型是水稻理想株型研究的重要内容。水稻穗的姿态是水稻株型的特征之一,与水稻的群体结构和产量潜力关系密切。穗部着粒密度与籽粒产量和品质的关系是水稻理想着粒密度研究的核心问题。目前密穗型水稻品种在生产上已得到广泛应用,显示出较高的着粒密度有利于增加每穗粒数,从而提高水稻产量潜力,但同时引起穗内不同粒位间粒重和品质的差异扩大。着粒密度是否确实影响着穗内不同粒位的粒重和品质?其内在机制是什么?如何协调增加穗重和减小穗内粒间差异之间的矛盾?以上有关问题,迄今尚缺少相关研究。为此,本研究以不同穗着粒密度的水稻品种为材料,测定分析穗不同部位籽粒的粒重和品质,以明确水稻穗内粒间结实性和品质差异与穗部着粒密度之间的关系。在此基础上,比较分析不同着粒品种的光合特性、穗部解剖结构特征、籽粒灌浆过程期间强、弱势粒淀粉合成相关酶活性及内源激素含量动态以及调节源库比对强、弱势粒发育和生理生化指标的影响,并结合对密穗型水稻强、弱势粒间基因表达差异的研究,阐明密穗型水稻结实性和穗内粒间差异较大的机制。主要研究结果如下: 1.穗着粒密度与粒重和多项品质指标呈显著相关。其中,粒重、粒长、粒宽及直链淀粉含量与着粒密度呈负相关,而糙米率和精米率则与着粒密度正相关。与散穗型品种相比,密穗型品种的粒重较轻,且其穗内粒间的粒重变幅较大。同时,密穗型水稻穗内不同部位籽粒在品质上的差异也远大于散穗型品种,主要表现在粒型(粒长、粒宽、长宽比)、垩白率和直链淀粉含量等指标上。其中,垩白率和直链淀粉含量的粒间变异最大,其幅度远大于粒重变异。 2.密穗型品种的叶片具有短、宽、厚的特点,其剑叶的比叶重、SPAD值及叶绿素含量较高,且单位长度茎鞘干重较高,生育后期冠层中、上部的光照条件好,因而具有较高的光合潜力。但另一方面,密穗型品种叶片光合速率较低;抽穗至开花期间,叶片和茎鞘内的可溶性糖和蔗糖含量水平较低,且向穗部的输出量少。密穗型品种的茎鞘在整个灌浆过程中物质输出率较低。 3.密穗型品种的穗颈维管束较发达,其节间横切面面积、颈壁面积、大(小)维管束数目、维管束平均面积、维管束韧皮部平均面积以及维管束总面积都较大(多)。密穗型品种

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1. 水稻“源”能力
• 1.1 灌浆初期茎鞘中同化物贮藏量和转运率
• 1.2 叶片的同化能力及同化物输出量
• 2. 籽粒库容活性
• 2.1 蔗糖合成酶
• 2.2 ADPG焦磷酸化酶
• 2.3 淀粉分支酶
• 2.4 淀粉去支酶
• 2.5 淀粉合成酶
• 3. 植物激素
• 3.1 生长素
• 3.2 脱落酸
• 3.3 细胞分裂素
• 3.4 赤霉素
• 4. 穗颈及小穗轴维管组织结构
• 5. 基因表达差异
• 6. 穗型
• 6.1 穗大小及穗重
• 6.2 穗弯曲度
• 6.3 穗着粒密度
• 7. 本研究目的及意义
• 参考文献
• 第二章 水稻粒重和品质性状的粒位差异与穗部着粒密度间的关系
• 1. 材料与方法
• 1.1 种植及取样方法
• 1.2 穗着粒密度和品质测定
• 2. 结果与分析
• 2.1 着粒密度的品种间差异
• 2.2 穗不同部位籽粒的粒重差异
• 2.3 穗不同部位籽粒的品质差异
• 2.3.1 粒型
• 2.3.2 糙米率和精米率
• 2.3.3 垩白率
• 2.3.4 直链淀粉含量和蛋白质含量
• 2.4 着粒密度与粒重和品质的关系
• 3. 讨论
• 参考文献
• 第三章 密穗型水稻的株型、光合生理及物质运转特征
• 1. 材料与方法
• 1.1 株型测定
• 1.2 茎鞘物质输出率
• 1.3 透光率测定
• 1.4 叶片 SPAD值
• 1.5 叶片叶绿素组分测定
• 1.6 叶片光合速率测定
• 1.7 蔗糖和可溶性糖含量的测定
• 2. 结果与分析
• 2.1 密穗型水稻的株型特征
• 2.1.1 叶片性状
• 2.1.2 茎鞘性状
• 2.1.3 穗部性状
• 2.2 密穗型水稻的光合生理特征
• 2.2.1 群体受光特征
• 2.2.2 叶片的叶绿素含量及组成
• 2.2.3 叶片光合速率
• 2.3 密穗型水稻的物质运转特征
• 3. 讨论
• 参考文献
• 第四章 不同穗型水稻品种穗部解剖结构和 ATP酶分布的差异及其与结实性的关系
• 1. 材料与方法
• 1.1 强、弱势粒划分方法
• 1.2 穗颈维管束分析方法
• 1.3 小穗轴维管束特征分析方法
• 1.4 总库容计算方法
• 1.5 ATP酶活性测定方法
• 1.6 ATP酶的细胞定位
• 2. 结果与分析
• 2.1 水稻穗颈维管束特征及其与穗部结实性的关系
• 2.2 水稻小穗轴维管束特征及其与粒间结实差异的关系
• 2.3 水稻强、弱势粒 ATP酶活性差异及其与粒间结实差异的关系
• 3. 讨论
• 参考文献
• 第五章 源库比对密穗水稻穗内粒间结实性和品质差异的影响
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验处理及取样
• 1.2 光合速率测定
• 1.3 酶的提取测定
• 1.4 稻米品质测定
• 2. 结果与分析
• 2.1 粒重和结实率
• 2.2 稻米品质
• 2.3 灌浆过程中淀粉含量变化
• 2.4 酶活性
• 2.4.1 ADPG焦磷酸化酶
• 2.4.2 可溶性淀粉合成酶
• 2.4.3 颗粒型淀粉合成酶
• 2.4.4 淀粉分支酶
• 2.5 光合速率
• 3. 讨论
• 参考文献
• 第六章 密穗型水稻籽粒灌浆过程中激素含量变化及其源库效应
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验处理与取样
• 1.2 激素提取和测定
• 2. 结果与分析
• 2.1 改变源库比对籽粒灌浆的影响
• 2.2 改变源库比对籽粒灌浆过程中激素含量的影响
• 3. 讨论
• 参考文献
• 第七章 密穗型水稻强、弱势粒间基因表达差异研究
• 1. 材料与方法
• 1.1 总 RNA的提取、含量测定及电泳
• 1.2 mRNA的分离和纯化
• 1.3 强、弱势粒基因表达差异分析
• 2. 结果与分析
• 2.1 总 RNA和mRNA含量
• 2.2 斑点杂交技术筛选差异表达基因
• 2.3 序列分析及同源性比较
• 3. 讨论
• 参考文献
• 全文总结
• 缩略词
• 攻读博士学位期间发表或录用的部分论文