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以东北稻区93份杂草稻为试材,在室内黑暗发芽条件下,对中胚轴伸长特性进行了初步评价与长中胚轴种质的筛选;根据鉴定结果,选取三份长胚轴杂草稻WR04-6、WR04-43、WR04-46为试材,以辽粳294为对照,研究了中胚轴伸长基因型差异的生理酶学、内源激素调控等机理,及其对外源激素的响应;并进行了田间深播成苗试验,分析了杂草稻的耐深播性、出苗动力等出苗特性。主要研究结果如下:
1、在播深5cm、10cm条件下,以47份杂草稻为试材进行深播成苗实验,对照为秋光与辽粳294。播深5cm条件下只有7份杂草稻出苗率低于对照,播深10cm条件下,秋光未出苗,辽粳294的出苗率仅为23.3%,共有25份杂草稻出苗率、出苗速度均高于辽粳294。初步研究表明杂草稻具有较强的深播耐性。出苗动力与出苗率、出苗速度的简单相关分析与逐步回归分析表明,中胚轴长和芽鞘节间长是出苗指标的显著影响因子,但中胚轴长无论对出苗率还是出苗速度的影响都明显大于芽鞘节间。
2、采用黑暗发芽的方法,对93份杂草稻和14份栽培稻中胚轴伸长特性进行了初步鉴定,结果表明中胚轴伸长特性存在明显的基因型差异。以中胚轴长度为指标的UPGMA聚类分析结果显示,107份材料可分为长、中、短胚轴三大类。栽培稻除IR70中胚轴伸长能力中等外,其余栽培稻都属于短胚轴类型,杂草稻长、中胚轴类型材料占到57%左右,筛选出7份长胚轴杂草稻资源。
3、田间不同播深处理下的成苗试验表明,长胚轴杂草稻深播时(5-10cm),出苗优势十分明显,出苗率均极显著高于栽培稻,播深加大杂草稻的出苗速度并无明显下降,而栽培稻则急剧降低。深播条件下,杂草稻项土出苗主要源于中胚轴、芽鞘节间的伸长,而栽培稻主要源于第一节间、第二节间的伸长,出苗动力较弱;室内黑暗发芽条件下,长胚轴杂草稻材料,生长特性为芽(地上部)生长加剧与根(地下部)生长缩减,胚芽长度长、胚根长度短,根冠比小,根系发育不良,根量减少、根重轻。
4、外源激素IAA、GA、ABA、CTK均能促进中胚轴伸长,不同激素对不同材料的处理效果有差别,整体来看,GA的处理效果最好,其次为CTK、ABA,IAA的处理效果最差。不同激素的最佳作用浓度不同,IAA浓度最低,其次为ABA、GA、CTK。四种外源激素对长胚轴杂草稻中胚轴伸长的最大促进效应均高于短胚轴栽培稻,一定范围内高浓度IAA、GA、ABA对杂草稻中胚轴伸长都有抑制效应,而CTK无抑制作用,但对栽培稻只有高浓度IAA有抑制作用。
5、中胚轴伸长的动力学研究表明,籽粒α-淀粉酶、β-淀粉酶活性增大,可溶性糖含量升高及可溶性蛋白含量降低为中胚轴伸长提供了强大的生长动力。内源激素研究表明,IAA对中胚轴伸长无明显作用,GA促进中胚轴伸长,ABA抑制伸长。细胞壁酶学研究表明,以离子键与壁结合的蛋白含量、POD、IAA氧化酶活性均高于共价结合型,胞壁离子型结合POD活性、蛋白含量与中胚轴伸长负相关,而IAA氧化酶活性对中胚轴伸长无明显作用,胞壁共价结合型酶活性、蛋白含量变化复杂,与中胚轴伸长关系不明显。