外源海藻糖对粳稻品系W1844籽粒灌浆特性及产量形成的影响

【目的】明确外源海藻糖对大穗型粳稻籽粒灌浆结实的影响。【方法】以大穗型粳稻品系W1844为试验材料,在孕穗末期叶面喷施浓度分别为0、15、30、50、70、100 mmol/L的海藻糖,分别标记为T_(0)、T_(15)、T_(30)、T_(50)、T_(70)、T_(100)。研究不同浓度海藻糖对大穗型粳稻W1844光合特性、茎鞘物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量的影响。【结果】1)喷施不同浓度海藻糖均能提高水稻产量,以T_(50)处理的水稻产量最高。与T_(0)相比,T_(50)处理下的产量平均增加7.71%,强势粒的结实率与千粒重分别提高4.36%和5.92%,弱势粒的结实率与千粒重分别提高11.98%和10.01%。由此可见,海藻糖对弱势粒灌浆结实的改善效果更好。2)海藻糖处理改变了籽粒灌浆特性。与T_(0)相比,T_(50)处理下强、弱势粒达到最大灌浆速率的时间分别缩短了3.70 d与3.93 d;灌浆前期强、弱势粒的平均灌浆速率分别提高了16.57%、28.03%;灌浆中期强、弱势粒平均灌浆速率分别提高了20.74%、24.54%。此外,T_(50)处理下,强、弱势粒达到最大灌浆速率时的粒重分别比T_(0)增加了6.74%和7.36%。3)海藻糖处理显著提高水稻剑叶的光合特性。T_(50)处理下水稻叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别比T_(0)平均提高了31.08%、42.58%和10.42%。4)海藻糖处理促进了抽穗期茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累与转运。与T_(0)处理相比,T_(50)处理下抽穗期茎鞘NSC含量平均增加11.63%,茎鞘物质转运量平均提升28.52%,且对籽粒贡献率增加18.18%。这可能是由于茎鞘蔗糖转运基因OsSUT2、OsSUT4和OsSUT5上调表达,促进了茎鞘的物质转运。【结论】外源海藻糖可有效地改善大穗型粳稻的灌浆结实,这可能是由于海藻糖处理能提高剑叶净光合速率,上调蔗糖转运基因的表达,促进茎鞘NSC的积累与转运,从而加快了强、弱势粒的灌浆,提高了其结实率和粒重。在本研究条件下,50 mmol/L海藻糖处理对大穗型水稻W1844籽粒灌浆结实的改善效果最好。

大穗型杂交粳稻产量构成因素协同特征及穗部性状

【目的】旨在探讨大穗型杂交粳稻库容构成特征及其穗部性状,探索其群体生产力增长途径。【方法】采用大田试验,以具有代表性的8个大穗型杂交粳稻品种(A18/F7562、A2/F7563、A20/F7501、A5/F9249、A2/F7513、A20/F7503、甬优8号和甬优13号)和2个中等穗型常规粳稻品种(武运粳7号和武粳15)为材料,对大穗型杂交粳稻产量构成特征、群体颖花量、库容量、穗部性状等进行系统的研究。【结果】大穗型杂交粳稻产量、群体颖花量、库容量、穗长、着粒密度、单穗重、每穗一次枝梗数、一次枝梗单枝梗着粒数、每穗一次枝梗总粒数、每穗二次枝梗数、二次枝梗单枝梗着粒数和每穗二次枝梗总粒数显著或极显著高于中等穗型常规粳稻,穗数、结实率、千粒重、一次枝梗结实率和二次枝梗结实率极显著低于中等穗型常规粳稻。随着每穗粒数的增加,大穗型杂交粳稻产量、群体颖花量、库容量和二次枝梗结实率先增后减,穗长、着粒密度、单穗重、每穗一次枝梗数、一次枝梗单枝梗着粒数、每穗一次枝梗总粒数、每穗二次枝梗数、二次枝梗单枝梗着粒数和每穗二次枝梗总粒数不断增加,穗数、结实率、千粒重、一、二次枝梗数比值、一、二次枝梗总粒数比值和一次枝梗结实率不断降低,除产量、库容量和二次枝梗结实率外其它与每穗粒数的相关均达到显著或极显著水平。每穗粒数的提高由中等穗型到偏大穗型,主要依靠一次枝梗的贡献,而由偏大穗型到大穗型以及特大穗型和超大穗型,则主要依靠二次枝梗的贡献。在满足一定穗数和具备稳定的结实率的基础上,提高千粒重,是充分利用大穗型杂交粳稻获取超高产的关键;提高群体颖花量是增加产量的基础,而提高库容量是增加产量的重点,在提高群体颖花量的同时还需兼顾千粒重的稳定。【结论】在本试验条件下,大穗型杂交粳稻每穗粒数250左右时穗粒结构合理,群体颖花量高,库容充实足,产量最理想。随着水稻品种和栽培技术的不断进步,其最适值还将可能更高。

灌溉方式与施氮量对杂交粳稻颖花形成及籽粒充实的影响

为探讨不同灌溉方式与施氮量处理大穗型杂交粳稻穗粒数形成和籽粒充实的差异,以大穗型杂交粳稻甬优1538为材料,设置灌溉方式(W0:浅水层灌溉;W1:轻干湿交替灌溉)和施氮量(N1:施纯氮225 kg·hm^(-2);N2:施纯氮300 kg·hm^(-2);N3:施纯氮375 kg·hm^(-2))二因素试验,研究其对大穗型杂交粳稻稻穗颖花形成及籽粒结实性状的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻稻穗总枝梗与颖花形成均有显著影响。与W0相比,W1显著增加了总枝梗与颖花分化数、退化数和现存数;3种氮肥水平下,N2的总枝梗数、颖花分化数和现存数最高,而退化数率最低。灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻枝梗与颖花形成的影响因着生部位不同而异。灌溉方式与施氮量对一次枝梗和颖花以及上部二次枝梗与颖花的影响均不显著,但在W1和N2条件下显著增加了中、下部二次颖花的分化数并减少退化数,促进了中、下部枝梗与颖花形成。灌溉方式和施氮量对强势粒千粒重和充实度的影响不显著,而对中势粒和弱势粒的千粒重和充实度的影响达显著水平,其中W1显著高于W0,N2显著高于N1和N3。在轻干湿交替灌溉条件下,N2有利于二次枝梗和颖花的形成,提高穗粒数的同时增加了籽粒粒重和充实度,从而提高了产量。本研究结果为大穗型杂交粳超高产栽培的养分水分管理提供了理论依据和实践指导。

半弯曲重穗大粒型粳稻理想株型育种

通过对国内外优质高产水稻品种的株型分析,针对弯曲穗型和直立穗型存在的问题,确定了半弯曲重穗大粒型粳稻的育种技术路线,以此为指导培育出优质抗逆超高产品种津原89。其根系发达、光能利用率高,同时具备了直立穗型品种叶片直立、抗倒伏、高产和弯曲穗型品种穗大、灌浆快、品质优等优异性状,较好解决了水稻优质、抗逆、超高产难以兼顾的技术难题。生产田普遍产量达800 kg/667 m2左右、百亩片产量达930 kg/667 m2、盐碱较重稻田产量达700~760 kg/667 m2。半弯曲重穗大粒型粳稻品种后代具有遗传力强、育种稳定快的特点,创新了粳稻育种技术体系和优异性状连锁的种质资源,实现了粳稻理想株型育种的新突破。

茎鞘非结构性碳水化合物对大穗型粳稻强、弱势粒灌浆与品质的影响

为了提高大穗型粳稻的籽粒产量,改善稻米品质,以2个大穗型粳稻W1844和CJ03为材料,花前设置遮荫和疏行疏蘖处理改变抽穗期茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)贮存量,即T0(对照)、S1(遮光50%)、S2(遮光75%)、D1(每隔一行疏去整行水稻植株)、D2(在D1的基础上,将剩余行中每穴的分蘖疏去,只留主茎),探明抽穗期茎鞘NSC对大穗型粳稻结实特性、灌浆特征和品质的影响以及糖花比(抽穗期茎鞘中非结构性碳水化合物与颖花数之比)与产量及品质形成的关系。与T0相比,D1、D2处理显著提高抽穗期糖花比、弱势粒结实率和千粒质量,糖花比增加了47.84%~173.59%,弱势粒的结实率提高4.1~7.2百分点,千粒质量提高6.06%~14.29%。S1、S2处理显著降低抽穗期糖花比、弱势粒结实率和千粒质量,糖花比降低了33.28%~53.79%,弱势粒的结实率下降6.8~32.8百分点,千粒质量降低13.54%~45.02%。D2和S2处理对弱势粒灌浆前期的影响较大,D2处理弱势粒灌浆前期分别缩短了6.80,7.10 d,平均灌浆速率分别提高65.78%,61.15%;而S2处理弱势粒灌浆前期分别延长9.50,8.26 d,平均灌浆速率降低44.35%,43.28%。D2处理能够显著改善弱势粒稻米品质;而S2处理下弱势粒品质变劣。相关性分析表明,糖花比与弱势粒的结实率、千粒质量、加工品质和直链淀粉含量呈显著或极显著正相关,与弱势粒的垩白粒率、垩白度和蛋白质含量呈显著或极显著负相关。研究结果表明,增加抽穗期的糖花比可通过提高弱势粒灌浆前期的灌浆速率,从而提高弱势粒的结实率和千粒质量,进而改善水稻的品质。