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以典型的粳型超级稻沈农265和沈农606为试材,分别选取秋光和辽粳294为对照。采取盆栽方式,在不同生育时期对上述品种根系的形态和生理特征以及根系与地上部生长发育、衰老和产量等的关系进行研究。旨在揭示粳型超级稻的形态生理特征,明确根系对地上部生长发育和衰老的调控作用,及其对产量形成的影响。以期为今后的超级粳稻育种与超高产栽培提供理论依据。试验结果如下:
1.超级稻根系生长量较大,代谢活性较强,在根数、总根长、根体积、根重、单株根系氧化力、伤流速度、总吸收面积、活性吸收面积以及伤流液中氨基酸和无机磷含量等方面都表现出明显的优势。
从根系的生长动态上看,分蘖盛期各品种差异较小,但不同品种生育前期增长速度不同,超级稻上述各项形态生理指标增速较快,随着生育时期的推进,品种间差距逐渐拉大,至拔节期,多数指标差异已达到显著水平,并呈逐步扩大趋势;到了齐穗期根体积、根重和各项生理指标达到峰值,而根数和总根长则在灌浆10天达到最大;齐穗期至灌浆20天品种间差异也达到最大,说明这段时期不同品种根系生长的弹性较大。生育后期根系细胞老化、死亡,根系衰老,活性下降,不同品种的衰老的出现时期和持续时期表现不同,秋光的根系各项指标衰减较沈农265出现时期早,持续时间长;而辽粳294中期根系生长量较沈农606小,后期二者衰老趋势相似。
2.根系与地上部生长发育关系密切,根系较庞大,活性较强的品种,其地上部表现也好,且根冠比较大。全生育期超级稻地上部呈现出明显的优势,具体表现在比叶重较大,叶绿素含量较高,光合速率较强,干物质积累较多,叶面积指数(LAI)前期较对照略小,后期明显较对照大。强大的根系是培育强壮植株的基础,地上部与地下部协调发展是获得高产的保证。
3.植株的衰老过程是膜脂过氧化作用加剧和ABA含量上升引起的,具体表现为根系活力、叶绿素和叶片可溶性蛋白含量降低、LAI和光合效率的下降,MDA和ABA含量的持续上升,SOD和CTK活性的持续下降,POD含量的先降后升。不同品种衰老的早晚和速度不同,秋光出现衰老较早,且衰老速度较快。
根系与地上部的衰老呈现相互影响的关系。根系衰老早于叶片,可见是根系衰老,无法向地上部输送充足的养分,导致地上部因代谢失衡而衰老,同时,地上部衰老,光合速率下降,光合产物减少,无法保证生育后期根系的正常生活,进而造成根系的进一步衰老。
4.各种根系性状均与单株产量呈正相关,尤以总吸收面积、根体积、活性吸收面积、单株根系氧化力、伤流速度和根数与产量相关显著,并且显著时期集中在孕穗期至灌浆中期,其中总吸收面积在孕穗之后一直对产量起作用,根体积、伤流速度与活性吸收面积在孕穗至灌浆前期,单株根系氧化力在灌浆期对产量具有显著影响。可见,根系在产量中的作用是生育后期大于前期,特别是灌浆期的根系活性对产量的直接影响更大。前期根系主要通过调控地上部生长,间接影响产量,而后期通过调控地上部衰老和影响灌浆结实两方面作用于产量。
根系与产量构成因素的相关关系为:根系主要性状与结实率、一、二次枝梗数、一、二次枝梗粒数、一、二次枝梗粒重呈显著正相关,与有效穗数呈负相关,与穗长和千粒重相关关系不明显。