不同水稻品種間光合特性的差異及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著人口逐漸增長(zhǎng)和土地面積逐漸下降，提高作物產(chǎn)量尤其是水稻的產(chǎn)量對(duì)于保障糧食安全至關(guān)重要。過去幾十年，水稻產(chǎn)量的提高主要取決于光能截獲率和收獲指數(shù)的增加，但是光能利用率和光合作用并沒有顯著地增加。因此，提高葉片光合作用是未來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)水稻增產(chǎn)的主要途徑之一。葉片光合作用主要取決于葉片氮素含量(Narea)、CO2傳輸能力、葉片結(jié)構(gòu)特性和光合產(chǎn)物的利用等因素。農(nóng)學(xué)家們非常重視作物養(yǎng)分狀況，尤其是植株氮素含量，但是對(duì)CO2傳輸能力的重視程度

2、較低。比葉重(SLW)是常用的衡量葉片結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，能夠顯著影響Narea和CO2傳輸能力。但是，在谷類作物尤其是水稻中這方面的研究較少。另外，非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)對(duì)于提高作物產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率具有重要的意義，而且NSC的快速利用能夠有效地減少在葉片中的積累，防止反饋抑制光合作用。然而，目前尚不清楚品種NSC含量是否能夠調(diào)控葉片的光合效率。
　　本研究的主要目的是①比較品種間光合特性的差異，分析Narea、CO2傳輸能力、

3、葉片結(jié)構(gòu)和光合產(chǎn)物利用等因素對(duì)光合作用的影響，為未來(lái)品種改良提供理論基礎(chǔ);②闡明秈稻和粳稻亞種之間光合特性的差異及其內(nèi)在機(jī)理。2013年選用12個(gè)水稻品種作為供試材料，包括常規(guī)秈稻、雜交秈稻、常規(guī)粳稻和雜交粳稻四個(gè)品種類型，其中秈稻選用湖北省可大面積推廣的品種，而粳稻則是湖北省潛在的適宜品種。設(shè)置了低氮(LN)和高氮(HN)兩個(gè)氮肥處理，于分蘗期和灌漿期測(cè)量各品種葉片凈光合速率(A)、氣孔導(dǎo)度(gs)、SLW、Narea等指標(biāo)。2014

4、年在2013年試驗(yàn)的基礎(chǔ)上從不同品種類型中各選取一個(gè)代表品種作為供試材料，設(shè)置LN和HN兩個(gè)氮肥處理，測(cè)量了A、gs、gm、Narea、Rubisco酶含量等指標(biāo)。取得的研究結(jié)果如下:
　　1、在分蘗期和灌漿期，兩個(gè)供氮水平下品種間A與Narea之間均沒有顯著關(guān)系。但是，如果將兩個(gè)氮處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，品種間A與Narea之間顯著正相關(guān)（分蘗期，r=0.77***;灌漿期，r=0.62*）。在分蘗期和灌漿期，品種間A與gs、

5、gm基本都呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。品種間SLW與Narea呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，但gs、 gm與SLW、Narea均無(wú)相關(guān)性，這可能是導(dǎo)致A與SLW、Narea無(wú)相關(guān)性的原因。SLW也與葉片光合氮素利用率(PNUE)呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與低氮處理相比，高氮條件下SLW的降低幅度與PNUE的降低幅度呈現(xiàn)良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，同時(shí)HN處理下SLW的降低有利于緩解PNUE的下降。
　　2、品種間A、gs、PNUE都存在較大的差異，且進(jìn)行

6、品種類型間分析發(fā)現(xiàn)，秈稻品種的A和PNUE普遍高于粳稻品種。gs和gm基本表現(xiàn)為秈稻品種高于粳稻品種，與A的變化趨勢(shì)基本一致。SLW表現(xiàn)為秈稻品種低于粳稻品種，與PNUE的變化趨勢(shì)相反。因此秈稻品種較高的gs、gm和較低的SLW都可能是導(dǎo)致其A和PNUE顯著高于粳稻品種的原因。但是Rubisco酶含量、葉片氮素向Rubisco酶分配的比例（Rubisco含量/Narea）與A、PNUE的變化趨勢(shì)并不一致，這表明葉片Rubisco酶含量以