寒地粳稻产量性状杂种优势生理生化机理研究

摘要

杂种优势是生物界普遍存在的现象。充分利用杂种优势是提高粳稻单产的重要途径之一。由于黑龙江省是属北方寒地稻作区,生育期短,温度低、有效积温少。围绕着寒地粳稻杂种优势强弱和利用前景问题,至今争议很大。针对黑龙江省的生态环境和水稻生产条件,本研究选用晚熟超级稻品种松粳9号和吉粳88号以及晚熟大粒型品种东农7180和大穗型品种松粳172、普引06-5,中熟高产品种龙稻4号和垦鉴稻8号等产量构成因素各有明显差异的7个粳稻品种作为亲本配制的15个杂交组合及亲本为试验材料,系统地分析了不同杂种优势组合的产量性状杂种优势变异特点、分蘖期干物质积累特点、分蘖期和灌浆过程中的碳氮代谢关键酶活性变化、蒸煮食味品质特性等,旨在阐明寒地粳稻产生杂种优势的生理生化机理,进而为寒地粳稻杂种优势利用途径和前景提供理论依据。
　　 研究结果表明,单株粒重大的组合,其它产量性状不一定都最人,突出某一产量性状不一定配制单株粒重高的杂交组合,必须协调各产量性状;各产量性状高亲优势的提高对单株粒重的高亲优势都产生有利的作用,尤其是每株穗数高亲优势对单株粒重的高亲优势影响很大;单株粒重上产生很强的高亲优势组合,在多数产量性状上同时表现较强的杂种优势;在单株粒重上供试的15个杂交组合杂种优势并不很强,尤其是对照优势,只有2个组合的对照优势为5％左右,其它组合均为负值;寒地粳稻单株粒重杂种优势强弱与亲本自身的单株粒重大小关系并不很大,亲本单株粒重大,不一定组合的单株粒重高亲优势也大。
　　 分蘖时期干物质重与单株粒重高亲优势值间呈正相关,其中分蘖中期的相关达到显著和极显著水平,与每株穗数和每穗总粒数高亲优势值问呈不显著的止相关,与千粒重和结实率呈不显著的负相关;强优势组合干物质积累量要显著高于弱优势组合,分蘖时期干物质重高低对单株粒重及单株粒重高亲优势的高低影响很大,强优势的表现需要强人的干物质积累作为支撑。
　　 分蘖时期强优势组合的叶片硝酸还原酶。谷氨酰胺合成酶,蛋白水解酶等氮代谢关键酶活性显著或极显著高于弱优势组合,单株粒重杂种优势强的组合分蘖期具有旺盛的氮代谢,分蘖期氮代谢强弱与单株粒重杂种优势人小有密切关系,氮代谢关键酶活性高的组合,其单株粒重优势也高,反之氮代谢关键酶活性低的组合,其单株粒重优势也低;在灌浆成熟过程中,可溶性淀粉合成酶,ADPG焦磷酸化酶,籽粒谷氨酰胺合成酶等活性均是前期较低,后逐渐升高,达到峰值后降低,呈单峰曲线变化,强优势组合的这些酶活性显著高于弱优势组合,灌浆过程中籽粒或叶片的碳氮代谢关键酶活性大小与千粒重和单株粒重高低有密切关系,酶活性大有利于提高千粒重和单株粒重。
　　 在分蘖期测定的三次氮代谢关键酶活性中,强优势组合的叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、蛋白水解酶等活性高亲优势值均为正值,弱优势组合的氮代谢关键酶活性高亲优势值大多为负值;灌浆成熟过程中碳氮代谢关键酶活性杂种优势强优势组合明显高于弱优势组合,强优势组合的籽粒和叶片的碳氮代谢明显高于弱优势组合。
　　 分蘖期叶片氮代谢关键酶活性高亲优势与干物质重和单株粒重的高亲优势关系密切,分蘖期维持旺盛的氮代谢是提高同期干物质重及单株粒重高亲优势的基础,酶活性表现出的高亲优势值越高,干物质重和单株粒重的高亲优势值也越高;灌浆不同时期的碳氮代谢关键酶活性高亲优势值高,产量性状高亲优势值也高,碳氮代谢酶活性杂种优势高低对产量性状杂种优势表现有积极的促进作用。
　　 对强弱优势组合的品质分析结果表明,强优势组合的直链淀粉含量和蛋白质含量极显著高于弱优势组合,杂种优势强弱不同的组合间淀粉谱特性并没表现明显的变化规律。
　　 鉴于寒地粳稻单株粒重的对照优势很弱、品种间遗传基础狭窄、有效积温低等原因,寒地粳稻拟通过杂种优势提高单产难度很火。而且,目前和将来人们最求优质稻米的形势下黑龙江省推广杂交粳稻将会火去市场竞争力和地域优势,这将会限制寒地杂交粳稻的推广利用。目前寒地粳稻超高产育种仍然以品种间杂交育种为主要途径为宜。