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本文以广东广泛种植的9个水稻品种(常规籼稻华粳籼74和华航丝苗,两系杂交稻培杂航7、培杂88,培杂泰丰和培杂35以及三系杂交稻华优香占、天丰优76和华优9305)为材料,采用大田种植方法,研究了不同水稻品种产量和品质间的差异及造成这种差异的生理机制,结果表明:
1不同水稻品种的产量及其构成因素间存在一定的差异。杂交稻的平均产量要高于常规籼稻,表现在较高的穗数和穗粒数,其中华优9305和培杂航7的穗数要显著高于其他品种。但杂交稻籽粒充实度却较差,尤其是穗大粒多的亚种间杂交稻有较低的籽粒充实度;相反,穗型较小的常规籼稻有较高的籽粒充实度。
2不同水稻品种间加工品质和外观品质差异较大,并因品种而异。总的来说,供试水稻品种都属于长粒形水稻品种,其中华航丝苗的籽粒长宽比最大,米粒透明,而其余品种具有较高的垩白大小和垩白度。就胶稠度而言,除了华粳籼74胶稠度较硬,其余品种的胶稠度较软。供试杂交稻的直链淀粉含量品种间差异显著,但都属于高直链淀粉含量的品系。直链淀粉含量较小的2品种培杂泰丰和天丰优76籽粒中含有较高的粗蛋白。
3水稻的叶面积指数(LAI)是水稻生长的一项重要参数,与水稻的生物量和产量密切相关。不同水稻品种群体LAI在各生长期的表现差异明显,除培杂泰丰外,其余品种在拔节期群体表现出较高的绿叶面积,随后群体LAI下降直至成熟,收获期三系杂交稻群体叶片基本上都枯黄、无绿叶面积。而培杂泰丰要在抽穗期LAI达到峰值。从灌浆期顶叶叶片叶绿素含量的变化来看,杂交水稻顶叶叶绿色含量在抽穗后10d内普遍高于常规籼稻,但抽穗20d后,其叶绿素含量下降较快。上述结果表明杂交水稻顶叶在灌浆后期衰老较快。此外,与常规籼稻相比,杂交稻还表现出较高茎鞘物质输出率和转换率。
4水稻籽粒重及充实状况与灌浆期籽粒内容物的积累的动态变化密切相关。本试验条件下,同一品种弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量在抽穗后5、15d时明显高于强势粒,不同品种弱势粒中蔗糖、可溶性糖含量间差异要比强势粒大。与常规籼稻和三系杂交稻相比,两系杂交稻在灌浆的中后期(抽穗后15、25d),其强、弱势粒中可溶性糖和蔗糖含量较少。而淀粉含量的变化却表现出相反的趋势。这说明在灌浆前中期同化物基质浓度不是限制杂交稻籽粒充实的主要因素,到灌浆中后期,由于叶片早衰导致同化物供给不足是引起籽粒充实(尤其是亚种间杂交稻)的重要因素,最终导致同一品种弱势粒的粒重要明显小于强势粒。
5灌浆期水稻籽粒中淀粉合成关键酶活性变化因品种而异。所有供试材料的强势糙中ADPG-焦磷酸化酶(ADPGase)、蔗糖合酶(SS)的活性在抽穗后5天和15天明显高于弱势粒,而到抽穗后25天时上述2类酶在强弱势粒间的差异缩小,部分品种如华优香占和华粳籼74的弱势粒酶活力还略高于强势粒。可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性也呈现类似的变化,在抽穗5天和15天明显高于弱势粒,且各品种间强势粒中酶活性表现出明显的差异,而各品种间弱势粒中酶活性没有显著差异,但到抽穗后25天,弱势粒中SSS和SBE活性要明显高于强势粒,由此可知弱势粒中支链淀粉的合成要滞后于强势粒。此外,灌浆期亚种间杂交稻SSS和SBE活性要普遍个于其他水稻品种(华航丝苗除外),这可能也是亚种间杂交稻籽粒充实不良的原因之一。
6分析淀粉合成中各类关键酶活性变化与直链淀粉含量、胶稠度、垩白度、整精米率、千粒重以及籽粒充实之间关系,表明:抽穗后15天ADGPase和SSS活性与整精米率、千粒重和籽粒充实呈显著的正相关关系,而与垩白度呈显著的负相关关系,其中抽穗后5天ADGPase活性与千粒重呈极显著的正相关关系。而抽穗后5和15天SS活性分别与千粒重和籽粒充实呈显著的正相关。此外,抽穗后15.和25天SBE活性与千粒重、籽粒充实呈极显著或显著正相关,而与胶稠度和垩白度呈显著的负相关。这说明灌浆前中期ADGPase、SS、SSS活性及灌浆中后期SBE活性显著影响了水稻产量的形成,但过高的ADGPase、SSS、SBE活性会导致垩白的产生,胶稠度变硬。