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不同类型水稻品种氮素吸收利用的差异及控制

单玉华

  为了探讨不同类型水稻品种在氮素吸收利用上的差异及其控制机制,1999-2000年度用92个来自国内外不同生态区、遗传背景差异大的水稻品种(组合)及珍汕97/明恢63重组自交系群体为供试材料,在群体水培条件下系统地研究了不同类型水稻品种间氮素吸收利用的差异及氮素吸收利用与根系性状、株高、生育期、产量及库容量的关系,并对水稻重要氮素营养性状进行了QTLs定位及遗传效应分析。主要研究结果如下:(1)在92个水稻品种(组合)中,成熟期植株含氮率的变化范围为1.216-1.787%,变异系数为6.491。植株的含氮率以三系杂交籼稻、两系法杂交稻及常规籼稻较高,其它品种类型较低。总体而言,籼稻植株的含氮率高于粳稻,杂交稻植株含氮率高于常规稻。植株含氮率有随株高增高而提高的趋势。植株含氮率随全生育期天数的变化趋势不明显,但生育期最长的水稻品种高于生育期最短的品种。高产品种植株含氮率较高,而低产类型的品种间无明显差异。库容量越大的水稻品种结实期植株含氮率的下降幅度越大,提示库容量不同的水稻品种抽穗后体内碳、氮代谢的相对强度存在差异。(2)供试的水稻品种中植株氮素累积量变异丰富,抽穗期与成熟期植株氮素累积量的变异系数分别为26.67及23.62:氮素累积量最大值与最小值之比则分别达到4.49倍和3.88倍。各类水稻品种氮素累积量的平均值依次为两系法杂交稻>三系杂交籼稻>杂交粳稻≮常规籼稻>常规粳稻>广亲和品种。杂交稻抽穗期及成熟期的氮素累积量分别比常规稻高35.57%和25.82%,但杂交稻抽穗后氮素累积量的平均值反而略低于常规稻,杂交稻中的两系法杂交稻抽穗后的氮素累积量在所有品种类型中是最高的,说明两系法杂交稻在抽穗前及抽穗后均有明显的吸氮优势,而其它杂交稻的吸氮优势则表现在抽穗前。水稻植株氮素累积量与不定根数、不定根长度、根系吸收表面积均呈极显著的正相关关系。株高增高、生育期天数增加均使植株氮素累积量增加。随着产量水平提高、库容量增大,水稻品种对氮素的需求量相应提高,且产量水平越高,库容量越大,对氮素需求量增加的幅度越大。(3)不同品种类型水稻体内氮素在各器官的分配比例存在明显差异,但各器扬州大学2002届博士学位论文的表现并不一致。根中氮素分配比例以广亲和品种最大,‘常规粳稻最小,袖稻与粳稻间无显著差异,而杂交稻则明显低于常规稻。茎鞘中氮素分配比例釉稻高于粳稻,而杂交稻与常规稻基本接近。绿叶中氮素分配比例在杂交稻与常规稻间无明显差异,但釉稻显著低于粳稻。黄叶氮素分配比例表现为釉稻大于粳稻,杂交稻大于常规稻,氮素在穗部的分配比例在不同类型间的变化幅度较小。高秆品种氮素在茎鞘、叶片中的分配比例大于矮秆品种,而在根系及穗部的分配比例则小于矮秆品种。随着水稻品种全生育期天数的增加,穗部氮素的分配比例明显下降而茎鞘中氮素分配比例明显提高;根系、绿叶中氮素的分配比例则基本不随生育期长短变化。产量、库容量对氮素在不同器官中的分配比例影响程度相对较小。。4)水稻氮素的干物质生产效率(又EP)以杂交粳稻及广亲和品种较高,而三系杂交釉稻及两系法杂交稻较低;一各类水稻品种成熟期的比Ep均高于抽穗期,但不同类型品种提高的幅度不同。WEP与抽穗期单位鲜重根系活性呈显著正相关。高秆品种的孔Ep低于矮秆品种;随水稻品种库容量的增大,抽穗期及成熟期的划Ep均有下降的趋势;而水稻品种成熟期又Ep与生育期长短、产量水平无明显的相关性。(5)在92个水稻品种(组合)中,氮素籽粒生产效率(NUEg)的变异丰富,NuEg的最大值是最小值的3.89倍。常规釉稻及三系杂交釉稻的NUEg较高,两系法杂交稻次之,广亲和品种最低。釉稻NUEg明显高于粳稻,而杂交稻与常规稻间无明显差异。NUEg分别与抽穗期的不定根数、根系总活性呈极显著和显著正相关。株高最矮的A类品种的叨Eg最高,而在株高较高时,则与株高的关系不密切。生育期较长及较短的水稻品种WEg较低,生育期中等的水稻品种的又Eg则较高。NUEg随产量水平的提高而增加,但增加的幅度随产量水平的提高而明显减小。库容量较小时MEg随库容量变化的幅度较大,而在库容量较大时NUEg则与库容量无关。(6)常规釉稻的氮素收获指数(NHI)最大,其次是三系杂交釉稻,广亲和品种最小。釉稻的NHI小于粳稻,常规稻的NHI大于杂交稻。随着水稻品种株高的增高,NH工总体呈明显的下降趋势。生育期较短时,水稻品种的NTHI随生育期天数的增加而下降。阳工随产量的提高而提高,但在产量水平继续提高时阳工有所下降。库容量最小的A类品种阳I明显低于其他类型,而库容量较大的品种的NHI无明显差异。单玉华:不同类型水稻品种氮素吸收利用的差异及控制(7)分别在第1、2、4、6染色体上检测到12个与植株(器官)全氮、吸氮量及氮素利用效率有关的QTL,这些QTL对性状变异的贡献率在5%一20.3%之间。在检测到的12个QTL中,贡献率在15%以上的有2个QTL,可认为属于主效Q几,其中1个与全株氮素累积量有关的QTL(qWPNA一6)位于第6染色体?……   
[关键词]:水稻;氮素;氮素利用效率;根系;株高;生育期;产量;库容量;QTL
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:扬州大学2002年