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夜间温度对水稻弱势籽粒灌浆充实的作用机制研究

作　者: 宋兴年
导　师: 赵全志
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 充实度籽粒灌浆夜间温度可溶性糖淀粉淀粉合成关键酶
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着工业化进程的加速、人类活动的加剧等使全球气候变暖,对粮食作物的产量和品质产生了很大影响。本试验于2009-2010年连续两年在河南农业大学科教园区水稻试验田进行。采用大田试验的方法,以黄淮海流域推广的常规粳稻品种方欣四号为试验材料。针对水稻弱势粒充实度差的问题,分别从物质生产与运转,籽粒库容等方面入手,深入系统研究了造成弱势粒充实度差异的生理机制。研究结果如下:1.夜间高温处理对水稻产量及其构成因素的影响,结果表明:夜间高温处理的实际产量<对照的。处理间差异达到极显著水平,夜间高温处理对产量的降低主要是表现在结实率、强弱势粒千粒重和籽粒充实度的降低上。夜间高温对稻米品质的影响,在碾磨品质上,夜间高温处理的出糙率、精米率显著低于对照,不完善粒率显著高于对照。在外观品质上,强弱势粒的垩白粒率、垩白度都较对照有显著的增加。2.夜间高温对不同粒位籽粒粒重和充实度的影响。结果表明:成熟期时强势粒的千粒重和充实度均大于弱势粒的千粒重和充实度;粒位上,成熟期的籽粒千粒重及其籽粒充实度基本上保持与开花灌浆先后时间相一致的顺序,即一枝梗上,两处理的强势粒表现为6>5>4>3>1>2,弱势粒表现为1>6>5>4>3>2;二枝梗上,第1枝梗>第2枝梗>第3枝梗>第4枝梗,每个二枝梗上的籽粒表现为1>4>3>2,其中一枝梗上籽粒平均千粒重和籽粒充实度大于二枝梗上籽粒千粒重和充实度,且对照的大于夜间高温处理的。二枝梗上,第1粒位籽粒与其余籽粒差异较大,且夜间高温处理的大于对照的。可以看出,夜间高温对弱势籽粒(尤其是弱势粒二枝梗除第1粒位之外的其余籽粒)千粒重有促进作用,处理间千粒重和籽粒充实度的差异主要在弱势粒二枝梗(尤其是除第1粒位外的其余籽粒)上,其次是一枝梗上的第2、3粒位籽粒。3.夜间高温处理对水稻上二叶各叶位SPAD值的影响,结果表明:灌浆期,上二叶各叶位SPAD值的生育期变化均呈现出随灌浆时间的延长而下降的趋势,随着籽粒灌浆的进程,叶片不断衰老。夜间高温下,剑叶、顶2叶和顶3叶的叶绿素值均低于自然(对照)温度下水稻叶绿素值,方差分析结果表明,夜间高温显著降低水稻二片功能叶的平均叶绿素值(6次叶绿素值的平均值)。处理间上二叶各叶位SPAD值均表现为对照>夜间高温,也即夜间高温显著降低水稻二片功能叶的平均叶绿素值,即夜间高温处理对叶片早衰起促进作用。4.夜间高温对叶片衰老的影响。结果表明,灌浆期夜间高温显著降低叶绿素含量,导致衰老提前,缩短灌浆期;夜间高温使SOD活性延后5d达到峰值,显著降低了10d和25d的SOD活性;使CAT活性提前5d达到峰值,极显著的提高了20d的CAT活性、极显著的降低了25d的CAT活性;对POD活性影响不显著;显著提高了MDA含量。5.夜间高温处理对水稻茎鞘非结构性碳水化合物的积累与输出的影响研究。结果表明:不论茎或者是鞘,处理间糖和淀粉含量生育期变化趋势相同。夜间高温处理无论是糖含量还是淀粉含量都低于同时期对照。茎鞘中的糖含量高于淀粉含量;茎中的糖、淀粉含量又高于鞘中的糖、淀粉含量。灌浆期的茎鞘非结构性碳水化合物在输出率上,夜间高温处理的糖和淀粉含量的输出量都比对照高,这说明夜间高温处理对同化物的运转有促进作用,有利于水稻籽粒灌浆充实。6.夜间高温对籽粒可溶性糖含量的影响。结果表明,成熟期不同粒位籽粒可溶性糖含量变化,在整个灌浆期,强势粒的籽粒可溶性糖含量基本上小于弱势粒的。灌浆前中期,强弱势粒间夜间高温处理的糖含量都较对照高,表明夜间高温处理合成淀粉的能力没有对照强。灌浆后期,对照强弱势粒及夜间高温处理强势粒糖含量转为快速下降。7.夜间高温对籽粒淀粉含量的影响。结果表明,在整个籽粒灌浆期内籽粒总淀粉的积累量与籽粒干重增加趋势一致,呈“S”型变化。成熟期对照的淀粉积累量大于夜间高温处理。同样直链淀粉、直链淀粉的积累量规律与总的淀粉积累相同。8.夜间高温对籽粒灌浆酶活性的影响。结果表明,AGPP酶和SSS酶活性变化呈单峰曲线,表现为开始灌浆时的酶活性较低,随灌浆进程,酶活性提高,在花后20天达到峰值后迅速下降。GBSS酶活性随着生育期呈逐渐升高的趋势。灌浆期弱势籽粒GBSS酶活性高于AGPP酶和SSS酶活性。夜间高温处理对酶活性有一定的抑制作用,对照处理的酶活性始终高于夜间高温处理。

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致谢 4-8摘要 8-101 文献综述 10-19 1.1 水稻籽粒灌浆的概念及灌浆参数 10 1.2 水稻籽粒灌浆的研究现状 10-12 1.2.1 水稻籽粒灌浆的内在影响因素 10-11 1.2.2 蔗糖、淀粉及其合成酶对籽粒灌浆过程的影响 11 1.2.3 内源激素对籽粒灌浆的影响 11 1.2.4 根、叶、穂 11 1.2.5 茎鞘物质运转分配与籽粒灌浆 11 1.2.6 环境因素对籽粒灌浆的影响 11-12 1.3 温度对水稻籽粒充实影响机理研究进展 12-18 1.3.1 温度对水稻花期影响机理 13-15 1.3.2 温度对籽粒灌浆与粒重影响 15-17 1.3.3 夜间高温对水稻籽粒灌浆的影响 17-18 1.4 存在问题与展望 18-192. 引言 19-203 材料与方法 20-24 3.1 试验设计 20 3.2 测定项目及方法 20-23 3.2.1 土壤肥力测定 20-21 3.2.2 叶片叶绿素含量的测定 21 3.2.3 茎鞘中非结构性碳水化合物成分及输出率的测定 21 3.2.4 抗氧化酶活性测定及衰老指标测定 21 3.2.5 籽粒干重积累量和灌浆速率的测定 21-22 3.2.6 籽粒充实度及相对充实度的测定 22 3.2.7 籽粒中可溶性糖、淀粉的测定 22 3.2.8 籽粒淀粉积累量和积累速率的测定 22 3.2.9 籽粒中淀粉合成关键酶活性的测定 22-23 3.2.10 考种及品质分析 23 3.3 试验统计分析 23-244 结果与分析 24-64 4.1 不同夜间温度对水稻产量、产量构成因素、籽粒充实度及稻米品质的影响 24-25 4.1.1 对产量及其各构成因素和籽粒充实度的影响 24 4.1.2 对稻米品质的影响 24-25 4.2 夜间温度对水稻籽粒充实的影响 25-45 4.2.1 成熟期不同粒位籽粒的粒重和充实度变化 25-27 4.2.2 温度处理对粒重增加的影响 27-45 4.3 夜间温度对水稻功能叶片衰老的影响 45-47 4.3.1 夜间温度对水稻功能叶片叶绿素含量的影响 45 4.3.2 夜间温度对叶片衰老的影响 45-47 4.4 夜间温度对水稻茎鞘非结构性碳水化合物的积累与转运的影响 47-55 4.4.1 不同节位茎鞘非结构性碳水化合物积累的生育期变化 47-49 4.4.2 水稻茎鞘非结构性碳水化合物的输出 49 4.4.3 生育期各节茎鞘非结构性碳水化合物含量的日变化 49-55 4.4.4 生育期各节茎鞘非结构性碳水化合物日输出量变化 55 4.5 夜间温度对籽粒可溶性总糖含量的影响 55-59 4.5.1 籽粒可溶性总糖的生育期变化 55-56 4.5.2 夜间温度对籽粒可溶性总糖日变化的影响 56-59 4.6 夜间温度对籽粒淀粉含量的影响 59-61 4.6.1 籽粒中淀粉含量的生育期变化 59-60 4.6.2 强弱势粒中直链淀粉、直链淀粉、总淀粉积累量的日变化 60-61 4.7 夜间温度处理对弱势粒酶活性的影响 61-64 4.7.1 对弱势粒酶活性生育期变化的影响 61-645 结论与讨论 64-70 5.1 夜间温度处理对水稻产量、品质的影响 64-65 5.1.1 夜间温度处理对水稻产量及产量构成因素的影响 64 5.1.2 夜间温度处理对水稻籽粒灌浆与籽粒充实的研究 64 5.1.3 夜间温度处理对稻米品质的影响 64-65 5.2 夜间温度处理对水稻不同粒位籽粒灌浆充实日变化的影响 65-68 5.2.1 夜间温度处理对水稻花后非结构性碳水化合物积累与输出与籽粒充实的关系 66 5.2.2 夜间温度处理对水稻籽粒内糖含量日变化研究 66 5.2.3 夜间温度处理对水稻籽粒内淀粉含量日变化研究 66-67 5.2.4 夜间温度处理对水稻弱势粒籽粒酶活性与籽粒充实关系的研究 67-68 5.3 夜间温度对水稻籽粒灌浆充实日变化的生理影响机制 68-69 5.4 存在的问题 69-70参考文献 70-78英文摘要 78-80

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