磷高效基因型水稻筛选及其吸收利用磷素特性研究

摘要

随着人口增长和耕地面积减少，保证粮食产量的同时提高有限资源的利用效率，已成为目前国内外学者研究的重点。筛选磷高效基因型水稻，从水稻自身的角度来进行品种改良，是提高水稻磷效率的主要研究方向，但在实际工作当中，水稻的产量与磷高效很难同时进行，矛盾还未能得到很好的协调，在产量提高的同时最大限度地提高磷效率，是当前农业工作亟需解决的问题。本研究通过大田、土培和水培试验，筛选出磷高效基因型水稻材料，开展磷高效基因型水稻对磷素的吸收、利用和转运的特性研究，并探讨磷效率与产量的关系，为水稻的高产栽培和高效育种提供理论依据，主要研究结果如下:
　　(1)以产量为评价指标，通过聚类分析，分别将27个中稻和29个晚稻亲本材料从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个类型。研究结果表明不同生育类型水稻产量、磷吸收及利用效率存在极显著的基因型差异，中稻和晚稻最高产量分别是最低产量的3.24和2.15倍;不同生育类型水稻磷利用效率差异不显著。中稻Ⅰ类磷积累量在分蘖—拔节阶段最大，晚稻Ⅰ类型在拔节—抽穗阶段最大;中稻和晚稻Ⅰ类干物质量均在分蘖—拔节期最小，拔节—抽穗阶段最大，出现前小、中强、后高的现象。中稻干物质和磷积累量均在分蘖—拔节阶段对产量贡献率最大，分别为42.38％和58.09％;晚稻磷积累量在抽穗—成熟阶段对产量贡献率最大，为39.35％，干物质量在此阶段也较高，为16.16％。因此，中稻需要注重分蘖—拔节阶段的物质积累和磷素吸收状况，晚稻则是注重前期的物质积累和后期磷素吸收状况。
　　(2)通过两年的试验，筛选出磷高效基因型水稻GR77。在低磷和正常供磷水平下，GR77的产量和磷利用效率均显著高于磷低效基因型08B-9643，其中产量是磷低效基因型的1.96和1.92倍。不同磷效率对水稻产量的贡献率大小依次为磷吸收效率＞磷利用效率＞磷转运效率。正常供磷条件下，拔节—抽穗阶段的磷积累量对产量和磷收获指数的贡献率最高，分别为93.39％和85.71％，对磷籽粒生产效率的贡献为41.80％;在低磷条件下，分蘖—拔节阶段的磷积累量对产量和磷籽粒生产效率的贡献率最高，分别为56.91％和20.05％，对磷收获指数的贡献率为15.98％。因此，正常供磷时应增加拔节—抽穗阶段的磷积累量，低磷胁迫时应提高分蘖—拔节阶段的磷积累量。
　　(3)磷高效基因型水稻GR77根系伤流液量均显著高于磷低效基因型。两类基因型水稻根系伤流液中矿物质组分磷、钾、镁、铁之间的差异最明显，锌和钙几乎没有差异。其中P和K正常供磷分别是低磷的1.46、1.41倍。磷高效基因型水稻根系伤流液中Fe的含量在两磷处理条件下均显著高于磷低效基因型水稻，是磷低效基因型的1.53和1.44倍。两类基因型水稻在低磷处理时根系分泌的氨基酸差异不显著;在正常磷处理时，磷高效基因型水稻是磷低效基因型水稻的1.21倍，磷高效基因型水稻根系分泌的氨基酸以丙氨酸为主，其分泌量占全部氨基酸23.36％～29.44％，并且对水稻磷积累量的关系最为密切。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 绪论

1 立题依据

2 国内外研究现状

2．1 水稻磷高效基因型的筛选

2．2 水稻磷高效基因型物质积累及吸收利用磷素的生理机制

3 研究内容与技术路线

3．1 研究内容

3．2 技术路线

第二章 磷高效基因型水稻的评价

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验设计与处理

1．3 测定项目及方法

1．4 数据计算与统计分析

2 结果与分析

2．1 水稻磷吸收利用效率的基因型差异

2．2 不同磷效率的评价

2．3 不同磷效率水稻吸收利用磷的差异

2．4 水稻干物质和磷积累量与产量的关系

3 讨论

3．1 磷积累特性与产量的关系

3．2 物质生产特性与产量的关系

4 结论

第三章 磷高效基因型水稻的筛选与磷效率特征研究

1 材料与方法

2 结果与分析

2．1 磷高效基因型水稻的筛选

2．2 水稻磷效率与产量的关系

2．3 各生育阶段磷吸收效率与产量的关系

2．4 典型材料磷吸收利用效率的基因型差异

3 讨论

3．1 磷效率与产量的关系

3．2 不同生育时期磷吸收效率与产量的关系

4 结论

第四章 磷高效基因型水稻根系分泌氨基酸和根系伤流液组分及含量的差异

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 试验设计与处理

1．3 样品的收集

1．4 测定项目及方法

1．5 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同磷效率水稻产量及磷吸收利用效率差异

2．2 不同磷效率水稻根系伤流液的差异

2．3 不同磷效率水稻根系分泌氨基酸的差异

3 讨论

3．1 不同磷效率水稻根系伤流液的差异

3．2 不同磷效率水稻根系分泌氨基酸的差异

4 结论

第五章 全文主要结论和研究展望

1 全文主要结论

2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况