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水稻钙积累分布规律与调控研究

王学武

   钙对动植物生长发育具有重要的生理功能。我国大部分人口以含钙量较低的稻米为主食,以致绝大多数人长期处于低钙摄入量状态。而施钙不合理,不仅降低水稻产量和品质,更直接导致稻米钙含量低下。本研究通过土培盆栽试验、水培试验和田间试验,系统研究了水稻糙米含钙量的基因型差异、水稻苗期对钙的生理响应、水稻植株个体及亚细胞水平上钙的积累分布动态变化规律、不同类型土壤及不同施钙处理对水稻糙米含钙量的调控。主要结论如下: 1水稻糙米含钙量的基因型差异 盆栽土培试验研究了不同类型品种糙米含钙量差异。结果表明,所选5种类型共89个水稻品种糙米含钙量变化范围为44.5~245.5 mg·kg~(-1),不同品种糙米含钙量基因型差异显著。5种类型水稻品种糙米含钙量由高到低依次为,常规粳稻>杂交晚籼>常规晚籼>常规中籼>常规早籼。粳稻糙米含钙量高于籼稻,晚稻>中稻>早稻,粘稻与糯稻含钙量差异不明显。 2水稻苗期对钙的生理晌应及品种间差异 水培试验研究了不同Ca~(2+)浓度对高糙米钙含量品种(以下称高钙品种)和低糙米钙含量品种(以下称低钙品种)苗期生长和某些生理特性的影响。结果表明,低浓度Ca~(2+)(0.5~1.0 mmol·L~(-1))处理的水稻苗期干重和根冠比显著高于缺钙对照。根冠比随着Ca~(2+)的增加呈上升趋势。Ca~(2+)能提高苗期叶绿素含量和根系活力。0.5~1.0 mmol·L~(-1)范围内,叶片净光合速率随着Ca~(2+)浓度增加而不断增加。高钙型品种光合作用强于低钙型品种,且具有更强的耐受高钙离子胁迫能力,表现出更强的吸收和耐受能力。高浓度Ca~(2+)(10.0 mmol·L~(-1))对水稻产生毒害。 3水稻对钙的积累分配及品种间差异 田间试验研究了孕穗期施用钙肥对水稻钙积累及分配的影响。结果表明,施钙(熟石灰)能提高水稻根系活力和Ca~(2+)积累能力。两品种在施钙量<600 kg·hm~(-2)时,一致表现为增施钙肥能增加伤流量和提高伤流液中Ca~(2+)浓度,以450 kg·hm~(-2)最好。不同水平钙肥对植株各器官的Ca~(2+)浓度和累积量有显著影响。施钙量为450 kg·hm~(-2)之时,植株各器官的Ca~(2+)浓度和累积量达最大值。不同水平钙肥对籽粒中Ca~(2+)浓度、累积量及分配有显著影响。Ca~(2+)在籽粒中不同部位含量差异较大,颖壳中最高,糠层次之,精米中Ca~(2+)的含量最低。 4水稻钙的亚细胞分布及品种间差异 水培试验研究了高钙品种和低钙品种钙的亚细胞分布。结果表明,水稻叶片中钙含量大于根系中钙含量。在各重要细胞器组分中,钙分布表现为,细胞壁>核糖体及细胞内可溶物>质体(或叶绿体)>线粒体>细胞核,细胞壁是钙最主要分布场所,细胞核、线粒体中分布较少。各细胞器中钙含量随钙处理浓度升高而增加,高钙品种表现更为明显。高钙处理对高钙品种各重要细胞器的钙含量增加明显。 5不同类型土壤对水稻糙米含钙量的影响 盆栽土培试验研究了不同类型土壤对水稻糙米的钙积累的影响。结果表明,中性紫色泥和紫潮泥上糙米含钙量最高,黄泥最低,灰黄泥和第四纪红壤居中。糙米钙含量与土壤交换性钙含量均表现为,中性紫色泥>紫潮泥>灰黄泥>第四纪红壤>黄泥,二者呈极显著正相关(r=0.9698~(**))。土壤CaCO_3和总钙含量对糙米含钙量作用不明显。钙含量较低的第四纪红壤和黄泥上的水稻产量较低,稻米品质也较差;而灰黄泥和紫潮泥则明显提高产量、外观与加工品质。 6钙肥对水稻糙米含钙量的影响 田间试验表明,孕穗期施用熟石灰450~600 kg·-hm~(-2)对提高糙米和精米钙含量效果最好,明显优于不施钙对照、分蘖期施钙和齐穗期施钙。不同品种吸钙量及其谷粒钙含量差异较大。在一定范围内(0~450 kg·hm~(-2))增加钙肥用量,产量随之增加,但施用量超过600 kg·hm~(-2)产量反而降低。施钙量对稻米品质影响显著,施钙450 kg·hm~(-2)的精米率、整精米率和直链淀粉含量最高。……   
[关键词]:水稻;;积累;分布;调控
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:湖南农业大学2007年