水稻微核心种质资源N，P利用效率的筛选与评价

论文摘要

化肥对维持全球作物的现有生产水平必不可少,而且对今后产量的持续高产更为重要,但是过量的施用氮、磷肥不仅降低了氮、磷的利用效率,而且造成了经济效益、水稻品质的下降,同时对环境也造成了极大的威胁。充分发掘和利用作物自身的潜力,筛选氮、磷高效基因型水稻品种,是提高氮、磷肥利用效率,降低环境污染最理想途径。本研究以不同生态环境的186份微核心种质为供试材料,采用大田试验,在低氮处理(不施氮肥)、正常施氮处理(90kg N/hm2)以及低磷处理(不施磷肥)、正常施磷(45kg P/hm2)处理下,对不同基因型水稻全生育期氮、磷效率的差异进行了分析。分别以正常施肥和胁迫处理下的籽粒产量、株高、种质类型进行系统聚类,在此基础上,对供试水稻品种的氮、磷吸收利用效率进行了评价、分类。主要研究结果如下：1.无论施氮与否,不同基因型水平品种籽粒产量、株高以及不同种质类型间均存在极显著差异。采用欧式距离和离差平方和的方法对不同基因型水稻品种籽粒产量、株高进行聚类分析,在不同施氮处理下,分别分析了不同籽粒产量类型、不同株高类型以及不同种质类型间氮素吸收利用效率的差异。相关性分析表明,无论施氮与否,籽粒产量与抽穗期秸秆和稻穗中的氮素积累量、成熟期秸秆和稻穗中的氮素积累量、氮素收获指数、氮素籽粒生产效率均存在极显著正相关,而与抽穗期秸秆、稻穗以及成熟期秸秆中的氮含量均存在显著或极显著的负相关；株高与抽穗期、成熟期的秸秆和稻穗中的氮含量均存在极显著的负相关,说明株高越高,植株各器官中的氮含量越低；而与抽穗期秸秆和稻穗、成熟期秸秆中氮素积累量以及抽穗期和成熟期干物质生产效率均存在极显著的正相关。施氮对籼稻品种氮含量的影响明显大于粳稻品种,且籼稻对氮素更敏感；同时,施氮也增加了水稻品种的干物质积累量,但对粳稻品种干物质积累量的影响更明显：籼稻品种的氮素积累量始终高于粳稻品种,但正常施氮更有利于粳稻品种的氮素积累。正常施氮处理,籼稻品种的干物质生产效率以及氮素籽粒生产效率均高于粳稻品种；但粳稻品种籽粒氮素运转效率高于籼稻品种。分别以正常施氮和不施氮处理下的成熟期干物质生产效率、成熟期稻穗氮素积累量、氮素籽粒生产效率、氮素收获指数和籽粒产量进行聚类分析,将186份供试材料分成5类：高吸收高利用高产型、高吸收利用不协调低产型、低吸收低利用低产型、低吸收利用不协调低产型、低吸收高利用高产类型。获得了一批氮素高效和低效的材料,为下一步育种材料的选择以及氮素高效吸收利用相关基因的定位、克隆提供了基础材料。2.不论施磷与否,不同基因型水稻品种籽粒产量、株高以及种质类型间均存在极显著的差异。采用欧式距离和离差平方和的方法对不同基因型水稻品种的籽粒产量、株高进行聚类分析,在不同施磷处理下,分别分析了不同籽粒产量类型、不同株高类型以及不同种质类型间的磷素吸收利用效率的差异。相关性分析表明：无论施磷与否,籽粒产量与抽穗期、成熟期秸秆重,抽穗期秸秆、成熟期秸秆和稻穗中磷素积累量以及磷素籽粒生产效率和磷素籽粒收获指数均存在极显著的正相关；株高与秸秆中的磷含量呈显著或极显著的负相关。施磷能够明显提高植株各器官中磷含量,且对成熟期秸秆中磷含量影响最大；株高与成熟期稻穗中的磷素积累量呈显著负相关,而与抽穗期秸秆、稻穗以及成熟期秸秆中磷素积累量均存在极显著的正相关；在正常施磷处理,植株的磷素籽粒生产效率,随株高的下降而上升；而在不施磷处理,随株高的下降而下降。施磷对磷素收获指数与磷素籽粒生产效率具有同样的效果。随生育期的延长,籼稻品种磷含量的上升幅度均小于粳稻品种；而对于施磷处理而言,籼稻品种在抽穗秸秆、成熟期秸秆以及成熟期稻穗中的磷含量均高于粳稻品种；无论施磷与否,秸秆中磷素积累量在抽穗期均高于成熟期,且籼稻品种的上升幅度均小于粳稻品种；稻穗中磷素积累量在成熟期均高于抽穗期,但对于不同施磷处理,籼、粳品种间存在差异；干物质生产效率在成熟期大于抽穗期,而籼、粳品种的上升幅度在不同施磷处理下不同；成熟期稻穗重均高于抽穗期,且上升幅度均为籼稻大于粳稻；施磷影响了植株的磷素籽粒生产效率,且籼稻品种对磷更敏感,籼稻品种的磷素籽粒生产效率均高于粳稻品种,而这种差异在不施磷处理下更明显,株高在正常施磷水平整体高于不施磷处理,粳稻品种株高整体上均高于籼稻品种,且粳稻品种上升幅度大于籼稻品种。综合分析可知：磷素积累量、磷素干物质生产效率、磷素籽粒生产效率、磷素收获指数以及籽粒产量等5个指标与磷素的吸收利用效率密切相关,因此,分别在正常施磷和不施磷处理下,以这5个指标将186份不同基因型材料进行聚类,将其分成4类：高吸收高利用高产型、低吸收低利用低产型、低吸收利用不协调低产型型、低吸收高利用高产类型。获得了一批磷素高效和低效的材料,为下一步育种材料的选择以及磷素高效吸收利用相关基因的定位、克隆提供了基础材料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 1 文献综述
• 1.1 化肥对粮食作物的作用
• 1.2 化肥的研究现状及问题
• 1.2.1 氮肥的研究现状
• 1.2.2 磷肥的研究现状
• 1.3 氮、磷效率研究进展
• 1.3.1 氮效率的概念
• 1.3.2 氮效率评价指标研究
• 1.3.3 磷效率的概念
• 1.3.4 磷效率评价指标研究
• 1.4 氮、磷利用效率的遗传改良方法
• 1.4.1 种质资源筛选
• 1.4.2 氮、磷相关基因的筛选与鉴定
• 1.5 本论文研究的目的及意义
• 2. 施氮量对不同基因型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 测定内容与方法
• 2.1.4 农艺性状考察
• 2.1.5 耐低氮品种筛选指标及计算方法
• 2.2 试验结果与分析
• 2.2.1 施氮量对不同籽粒产量类型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.2.1.1 不同施氮水平下供试水稻品种籽粒产量总体变异分析
• 2.2.1.2 不同施氮水平下供试水稻品种籽粒产量聚类分析
• 2.2.1.3 施氮量对不同籽粒产量类型水稻秸秆中氮含量的影响
• 2.2.1.4 施氮量对不同籽粒产量类型水稻稻穗中氮含量的影响
• 2.2.1.5 不同施氮水平下供试水稻抽穗期干物质积累量的总体变异
• 2.2.1.6 不同施氮水平下水稻成熟期干物质积累量的总体变异
• 2.2.1.7 施氮量对不同籽粒产量类型水稻干物质积累量的影响
• 2.2.1.8 施氮量对不同籽粒产量类型水稻氮素积累量的影响
• 2.2.1.9 施氮量对不同籽粒产量类型水稻干物质生产效率的影响
• 2.2.1.10 施氮量对不同籽粒产量类型水稻氮素籽粒生产效率的影响
• 2.2.1.11 施氮量对不同籽粒产量类型水稻收获指数的影响
• 2.2.2 施氮量对不同株高类型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.2.2.1 不同施氮水平下供试水稻品种株高的总体变异
• 2.2.2.2 不同施氮水平下不同基因型水稻品种株高聚类分析
• 2.2.2.3 施氮量对不同株高类型水稻氮含量的影响
• 2.2.2.4 施氮量对不同株高类型水稻氮素积累量的影响
• 2.2.2.5 施氮量对不同株高类型水稻干物质积累量的影响
• 2.2.2.6 施氮量对不同株高类型水稻秸秆、稻穗干物质积累量的影响
• 2.2.2.7 施氮量对不同株高类型水稻氮素干物质生产效率的影响
• 2.2.2.8 施氮量对不同株高类型水稻氮素籽粒生产效率的影响
• 2.2.2.9 施氮量对不同株高类型水稻氮素收获指数的影响
• 2.2.2.10 施氮量对不同株高类型水稻籽粒氮素运转效率的影响
• 2.2.3 施氮量对不同种质类型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.2.3.1 施氮量对不同种质类型氮含量的影响
• 2.2.3.2 施氮量对不同种质类型水稻干物质积累量的影响
• 2.2.3.3 施氮量对不同种质类型水稻氮素积累量的影响
• 2.2.3.4 施氮量对不同种质类型水稻氮素干物质生产效率的影响
• 2.2.3.5 施氮量对不同种质类型水稻氮素籽粒生产效率的影响
• 2.2.3.6 施氮量对不同种质类型水稻籽粒氮素收获指数、籽粒氮素运转效率的影响
• 2.2.3.7 施氮量对不同种质类型株高的影响
• 2.3 不同施氮水平下氮素吸收利用率的相关性分析
• 2.4 氮素利用效率的综合评价与分析
• 2.5 小结与讨论
• 2.5.1 施氮量对不同籽粒产量类型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.5.2 施氮量对不同株高类型水稻氮素吸收利用效率的影响
• 2.5.3 施氮水平对不同种质类型氮素吸收利用效率的影响
• 3. 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 实验设计
• 3.1.3 测定内容与方法
• 3.1.4 农艺性状考察
• 3.1.5 耐低磷品种筛选指标及计算方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.2.1.1 不同施磷水平下供试水稻籽粒产量的总体变异分析
• 3.2.1.2 施磷量对不同籽粒产量类型水稻籽粒产量的影响
• 3.2.1.3 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷含量的影响
• 3.2.1.4 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷素积累量的影响
• 3.2.1.5 施磷量对不同籽粒产量类型水稻干物质积累量的影响
• 3.2.1.6 施磷量对不同籽粒产量类型水稻干物质生产效率的影响
• 3.2.1.7 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷素籽粒生产效率的影响
• 3.2.1.8 施磷量对不同籽粒产量类型磷素收获指数的影响
• 3.2.2 施磷量对不同株高类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.2.2.1 施磷量对不同基因型水稻株高的影响
• 3.2.2.2 施磷量对不同株高类型水稻磷含量的影响
• 3.2.2.3 施磷量对不同株高类型水稻干物质积累量的影响
• 3.2.2.4 施磷量对不同株高类型水稻磷素积累量的影响
• 3.2.2.5 施磷量对不同株高类型磷素干物质生产效率的影响
• 3.2.2.6 施磷量对不同株高类型水稻磷素籽粒生产效率的影响
• 3.2.2.7 施磷量对不同株高类型水稻磷素收获指数的影响
• 3.2.3 施磷量对不同种质类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.2.3.1 施磷量对不同种质类型水稻磷含量的影响
• 3.2.3.2 施磷量对不同种质类型水稻磷素积累量的影响
• 3.2.3.3 施磷量对不同种质类型水稻磷素干物质生产效率的影响
• 3.2.3.4 施磷量对不同种质类型水稻干物质积累量的影响
• 3.2.3.5 施磷量对不同种质类型水稻磷素籽粒生产效率的影响
• 3.2.3.6 施磷量对不同种质类型水稻磷素收获指数的影响
• 3.2.3.7 施磷量对不同种质类型水稻株高的影响
• 3.3 不同施磷水平下磷素吸收利用效率的相关性分析
• 3.4 磷素利用效率的综合分析与评价
• 3.5 小结与讨论
• 3.5.1 施磷量对不同籽粒产量类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.5.2 施磷量对不同株高类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 3.5.3 施磷量对不同种质类型水稻磷素吸收利用效率的影响
• 参考文献
• 致谢
• 附录