氮钾双高效水稻品种筛选及其生理机制研究

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1、分类号：S333.2密级：UDC：631.5学号：2111202204/东海洋太嗲硕士学位论文氮钾双高效水稻品种筛选及其生理机制研究张宁指导教师：郭荣发教授串请学位类别：农学硕士专业名称：作物遗传育种研究方向：作物重要性状遗传育种学院名称：农学院..中国•湛江2015年6月氮钾双高效水稻品种筛选及其生理机制研究摘要本研究通过对18个不同基因型水稻进行两次苗期水培试验，筛选出氮钾双高效型水稻品种。通过水培法对钾高效与氮效率不同的水稻品种的根系形态特征和生理特征进行了研究，同时研究了钾高效与氮效率不同的水稻品种在分蘖期、拔节期、孕穗期、齐穗

2、期、成熟期在不同氮钾组合处理下硝酸还原酶、抗氧化酶、抗性生理机制、光合生理机制及其与产量的相关性分析，以期探明水稻的形态特征、抗性生理指标、光合生理指标与产量的关系，筛选氮钾双高效型水稻品种的时期、间接指标，为高产高效栽培提供理论依据。本研究的主要结果如下：1.通过低钾（5mg/L）胁迫处理下的水培试验，以相对耐低钾指数为评价指标，采用主成分分析和综合评价法，对18份水稻品种进行分类。结果表明：16个钾效率的相关性状在18个水稻基因型间的差异均达到显著或极显著水平。主成分分析表明：前5个主成分累计贡献率达到90.972%，已包含了大部分

3、的信息，能够基本反映整体状况。其中相对植株干重、相对茎叶干重、相对根部干重、相对根冠比、相对茎叶吸钾量、相对植株吸钾量在5个主成分中的比重较大,可以作为水稻苗期钾高效种质资源筛选的指标。综合评价结果表明：湛优2009得分最高，为2.2753，特优524次之，得分为2.2545，均为最耐低钾水稻品种；黄丰占、黄华占、博优晚三、Ⅱ优3550等6个品种为中等耐低钾水稻品种；博优043得分最低，为-1.8583，为低钾敏感型水稻品种。2.通过低氮（5mg/L）胁迫处理下的水培试验，以相对耐低氮指数为评价指标，采用主成分分析和综合评价法，对8份钾

4、高效型水稻品种进行分类。结果表明：15个氮效率相关性状在两种氮水平间及各水稻基因型间均具有极显著的差异性。主成分分析表明，根据特征值大于1来进行提取主成分的原则，本研究可以提取出4个主成分，且前4个主成分累计贡献率已达到91.287%，已包含了大部分信息，基本能够反映整体状况。综合评价结果表明，在8个耐低钾水稻品种中，齐华占得分最高，为1.6624,其次为黄华占，为1.5192，均为氮高效水稻品种；特优524得分为0.4234，为氮中效型水稻品种；湛优2009、Ⅱ优3550得分分别为-1.4041、-1.3087，为氮低效型水稻品种。但

5、并不是所有的钾高效水稻品种都是氮高效水稻品种，这说明钾高效基因型与氮效率之间并没有必然的联系，控制钾高效和氮高效的基因可能不在同一个基因位点上，但还需要利用分子生物学手段加以验证。3.通过水培试验对筛选出的氮钾双高效水稻品种（齐华占、黄华占）、钾高效氮低效水稻品种（湛优2009、Ⅱ优3550）进行根系形态特征和生理特征的研究。结果I表明：不同氮效率型水稻品种的根系形态特征指标和生理特征指标差异在两种氮水平下均达到显著水平，低氮胁迫下，两种氮效率型水稻的根系干重、根系体积、总吸收面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积比、α-NA氧化量均低于正常

6、供氮水平下的，而根冠比、比表面积则呈相反趋势；氮高效型水稻的相对根系干重、相对根系体积、相对总吸收面积、相对活跃吸收面积、相对活跃吸收面积比、相对比表面积均大于氮低效型，但是这些根系形态和生理指标在两种氮水平下的值不一定大于氮低效型，说明氮高效型水稻品种的相对耐贫瘠能力强，但不一定是高效吸收型。4.通过土培试验对筛选出的氮钾双高效水稻品种（齐华占、黄华占）、钾高效氮低效水稻品种（湛优2009），在整个生育期内进行生理机制和光合机制研究。结果表明：低氮、低钾胁迫均降低了NR活性、POD、CAT活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含

7、量，但氮高效型水稻受胁迫影响要低于氮低效型；在低氮、低钾胁迫下，丙二醛的含量增加，且随着胁迫程度的加强而增加，但氮高效型水稻受损程度要低于氮低效型。相关性分析表明：在整个生育期内，不同处理下，丙二醛含量与产量均呈负相关关系，CAT活性与产量均呈正相关关系，其它指标与产量的关系在不同生育期变化规律不尽相同。因此可以将丙二醛含量、CAT活性作为筛选氮高效型水稻的指标。低氮、低钾胁迫均会降低水稻的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量，增加水稻胞间CO2浓度，但光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶绿素含量受低氮胁迫的影响较大，气孔导度受低

8、钾胁迫的影响较大。相关性分析表明：不同生育期各个光合作用指标与产量的相关性规律不一致，但在分蘖期、齐穗期、成熟期与产量的相关型较好，光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量均与产量呈正相关，而胞间CO2浓度