油菜素甾醇(BRs)对杂交水稻籽粒充实过程及产量、品质的生理效应研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:acdef2
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杂交水稻推广是解决粮食安全问题的重要手段,然而目前杂交水稻普遍存在二次灌浆、籽粒充实度低等问题。油菜素甾醇是一种从植物中提取的高效激素,能够调节植物营养生长和生殖生长。因此,利用油菜素内酯调控杂交水稻灌浆结实,提高杂交水稻籽粒的充实程度和实际产量,解决杂交水稻结实率低、空瘪粒多的问题,增加杂交水稻的产量,提高杂交水稻品质,达到"高产、优质、高效、生态、安全"的生产要求。本研究以粳型杂交水稻常优3号、三系籼粳杂交超级稻甬优12号为材料,通过叶面喷施 0.1 mg·L-1 2,4-epibrassinolide(eBL)和 2 mg·L-1 Brassinazole(Brz)及对照(CK)三个处理,分析Brassinosteroids(BRs)对成熟期杂交水稻产量构成及品质性状的影响,解析BRs对2个杂交水稻结实期剑叶光合特性和物质转运的生理效应,明确杂交水稻籽粒灌浆充实特性及淀粉晶体结构对BRs的响应。研究结果如下:(1)2个杂交粳稻实际产量均表现为eBL>CK>Brz,BRs主要通过提高籽粒结实率、千粒重来影响产量,eBL处理能够提高弱势粒结实率和千粒重,Brz处理反之。BRs处理后部分稻米品质提升,2个品种RVA特征值对BRs响应不同,常优3号在BRs喷施后峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值显著下降,而消减值显著上升;甬优12号则相反。2个品种稻米成熟期XRD图谱显示出典型的A型晶体特征,BRs处理后17°-18°附近的双峰尖峰强度出现下降趋势,淀粉结晶度均呈现CK>BRs,常优3号结晶峰强度大小为CK>BRs,而甬优12号为eBL>CK>Brz。(2)eBL喷施后能够增强结实期叶片净光合速率和蒸腾速率,维持叶绿素含量和胞间CO2浓度,最终提升叶片光合能力;增加物质积累转运比例和速率,但降低了氮素干物质生产效率;Brz喷施后的上述生理效应相反。eBL提升了 2个水稻品种花后物质转移量及氮素对籽粒贡献率,降低了干物质和NSC对籽粒贡献率;Brz则降低了物质转移量和转移率,提升了干物质和NSC对籽粒贡献率。2个杂交水稻整个结实期地上部不同器官NSC、氮素转运量均表现为eBL>CK>Brz,籽粒结实前期>籽粒结实后期。2个水稻品种地上部不同器官NSC/N比随着籽粒的不断充实呈上升趋势,其中茎鞘、穗部NSC/N变化最为显著;eBL减小了叶片和茎鞘中的NSC/N,Brz则反之。2个水稻品种间,籼粳杂交超级稻甬优12号比常规杂交粳稻常优3号具有更强的剑叶光合速率,更高的干物质和氮素及NSC积累量,更大的结实前期NSC和氮素转运量,最终籽粒实际产量较常优3号增加5.03-9.32%;eBL对2个水稻品种干物质和氮素积累及NSC转运作用规律不一,Brz对甬优12号干物质、氮素积累及NSC转运抑制效应大于常优3号。(3)籽粒淀粉与直链淀粉积累与灌浆物质积累一致,强弱势粒间差异大,而可溶性糖积累则正好相反,eBL处理淀粉含量及直链淀粉含量均为最高。2个品种淀粉晶体均由无定型淀粉逐渐发育为A型,灌浆过程中相对结晶度呈下降趋势,结晶度与直链淀粉含量呈负相关关系。以上结果表明,可溶性碳水化合物的供给并非弱势粒发育不良的唯一限制因子,弱势粒成熟期米质较劣、充实度低可能还与弱势粒中淀粉含量积累及可溶性糖转化为淀粉的生化能力不足有关。BRs主要通过调控籽粒内部激素含量调节糖-淀粉代谢过程,增大籽粒灌浆速率,通过提升直链淀粉含量改变淀粉晶体结构,从而影响稻米产量、品质的形成。
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