氮脅迫下不同基因型水稻性狀的差異性

嚴明建　胡景濤　黃文章等

摘要 [目的] 為氮高效材料的篩選奠定基礎。[方法] 選取3個類型、16份不同質源的水稻材料進行氮脅迫處理，研究氮脅迫對不同材料、不同性狀的影響程度及3個時期葉綠素的變化情況。[結果] 6個經濟性狀中，有效穗受害減幅最大，平均值達到10.08%；其次為穗實粒數，平均值為4.78%，而千粒重與穗長減幅最小。3種不同類型材料在3個時期葉綠素含量相對值存在一定差異性，在分蘗盛期差異不大，齊穗期和成熟期則表現出較大的差異，其相對受害率大小為：常規稻>雜交稻>粳稻，特別是分蘗盛期和成熟期粳稻在倒2葉表現出較強的的耐性。4個性狀相對值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對值的大小具有顯著正相關。[結論]利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對氮的耐性。

關鍵詞 水稻；基因型；氮脅迫；差異性

中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-047-03

Abstract [Objective] The research aimed to lay the foundation for screening out rice materials with nitrogen efficiency. [Method] Three types， 16 samples of rice materials from different sources were treated with nitrogen stress to study the influencing degree of nitrogen stress on different traits of different rice materials and the changes of chlorophyll content in three stages were studied. [Result] Among 6 agronomic characters， the decline of effective panicle was the maximum with the average of 10.08%. The second was effective grain number， with the average of 4.78%. The decline of 1000-grain weight and panicle length were the maximum. The relative value of chlorophyll content of three genotypes of rice in three stages had some differences， which had no obvious difference in full tillering stage and had greater differences in full heading time and mature stage. The order of relative damage rate of chlorophyll content was conventional rice > hybrid rice > japonica rice. The japonica rice showed stronger tolerance in top-second-leaf stage. The average changes of the relative values of four characters had significant correlations with the relative value of chlorophyll content in top-second-leaf stage of full heading time. [Conclusion] The tolerance of rice materials to nitrogen could be judged by the chlorophyll content in top-second-leaf stage.

Key words Rice； Genotype； Nitrogen stress；Differences

農田污染給人們生產、生活將帶來嚴重后果。首先，加劇耕地質量惡化。這種惡化的結果不僅會造成生產產量下降和成本增加，同時促使了農業生產產品質量下降；其次，造成了大氣及環境的污染。這種污染將直接威脅人們的身體健康，破壞人們追求的宜居環境。農田污染主要來自于農業面源污染，而面源污染最直接的因素來源于化學氮素的不正確、過度使用所造成。若要從根本上消除這種后果，必須發展對環境親和型的低投入、低成本的高效持續發展農業，以減少氮肥施用量和提高氮肥的吸收利用率，從而達到減少農田及環境污染的目的[1]。水稻不同材料氮高效率的基因型差異已有大量報道[2- 4]，但關于水稻3個類型材料對氮高效反應的相關報道尚不多見。筆者通過氮脅迫處理，考察了3種類型、16份不同質源水稻材料的6個經濟性狀及3個時期葉綠素的變化情況，并了解在氮脅迫下對不同材料、不同性狀的影響程度及3種類型材料對氮脅迫的受害程度，以期為氮高效新材料的創制提供基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

2014年春，在重慶三峽農業科學院甘寧試驗基地對來自不同國家、不同質源的3種類型共16份材料進行氮脅迫下的對比試驗，材料名稱與來源見表1。其中，6、8、9號為常規粳稻，1、2、3、4、5、7、10號為常規秈稻（中國科學院遺傳研究所提供），其余為雜交秈稻（重慶三峽農業科學院提供）。供試土壤pH為6.6，有機質含量14.6 g/kg、堿解氮22.7 mg/kg、有效磷1.2 mg/kg、有效鉀23.1 mg/kg。

1.2 試驗方法

1.2.1

試驗處理與方法。試驗設置2個處理：對照組和試驗組。對照組施尿素330 kg/hm2（純氮150 kg/hm2）、磷肥495 kg/hm2（90 kg/hm2 P2O5）、氯化鉀480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。試驗組（氮脅迫）：磷肥495 kg/hm2（P2O5 90 kg/hm2）、氯化鉀480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。試驗共設3次重復，6個小區，每個小面積0.001 3 hm2。

1.2.2

育秧與移栽。3月17日采用濕潤育秧，4月28日移栽，秧齡42 d，栽插規格為0.16 m×0.27 m，每窩栽單株，每個材料栽10行，每行20窩，施肥按照處理方案執行（一次性施用）。

1.2.3

調查項目。對對照組和試驗組的試驗材料以下項目進行調查：全生育期、株高、單穗著粒數、穗實粒數、結實率、千粒重、單穗粒重；分蘗盛期、始穗期、成熟期，使用日產CHLOROPHYLL METER SPAD-502型葉綠素測定儀測定試驗材料倒3葉的葉綠素含量。

1.2.4

數據處理。按照以下公式計算氮脅迫下的相對值（相對受害率）α：氮脅迫下的相對值（相對受害率）α=脅迫值/對照值×100[5-6]；按照以下公式計算氮脅迫下增減百分數K：氮脅迫下增減百分數K=（脅迫值-對照值）/脅迫值；使用DPS統計軟件對試驗數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同材料各性狀差異顯著性

由表2可知，2個處理各試驗材料間同一性狀差異極顯著，同一處理不同材料間同一性狀差異極顯著，表明供試材料間相同性狀存在較大差異，用這些材料通過氮脅迫能夠反映這些材料氮高效與否的真實結果。

2.2 不同基因型材料不同性狀的差異性

對試驗結果的株高、穗長、始穗期、有效穗、穗實粒數及千粒重考察結果對應的K值進行運算整理。由表3可知，與對照組相同性狀相比，氮協迫下各性狀均值比對照組有所降低，其變幅差異較大。在氮脅迫下，6個性狀中有效穗減幅最大，平均值達到10.08%；其次為穗實粒數（4.78%），再次為株高和始穗期，千粒重與穗長減幅較小，表明氮脅迫對各材料分蘗能力及穗實粒數影響最大，這也是造成減產的主要因素。

由表3可知，在氮脅迫下對不同材料、同一性狀的影響程度具有明顯差異，特別是2個產量性狀表現尤為突出，如有效穗K值變幅為-42.17%～9.52%，穗實粒數K值為-36.68%～5.64%，說明不同基因型材料在氮高效特性上有明顯差異。如果以6個性狀K值的平均值作為判定16份材料氮高效高低的標準，排名前4位的為10、9、4、8號，而最差的是2、3、14、15號。

2.3 不同材料葉綠素的含量

在齊穗期、分蘗盛期和成熟期分別對雜交秈稻、常規秈稻、常規粳稻進行葉綠素含量測定，將α值均值繪制成柱型圖。

從圖1～3可以看出，分蘗盛期3種材料差異不大，而且常規秈稻受害程度較其他2種更輕，齊穗期和成熟期這種程度發生了變化，其大小為常規稻>雜交稻>粳稻，特別是粳稻在這2個時期倒2葉表現出較強的的耐性。

2.4 不同時期葉綠素相對值與株高、始穗期、有效穗及穗實粒數4個性狀的相對值的相關性分析

將試驗材料株高、始穗期、有效穗及穗實粒數4個性狀（受氮脅迫較敏感的性狀）相對值的平均數與3個時期、不同葉位葉綠素相對值進行相關分析表明，在分蘗盛期其相關性都未達到顯著水平，齊穗期倒2葉相關系數為0.590 29（P<0.01），且呈正相關，表明4個性狀相對值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對值的大小呈顯著正相關，因此利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對氮的耐性，這與黃農榮等[7]的研究結果相符合。

3 小結

（1）在氮脅迫下，對不同材料各性狀均有不同程度影響，其中對單株分蘗數的影響最大，平均值達到10.08%，最大值達42.17%；其次為穗實粒數，平均值為4.78%；千粒重與穗長減幅最小；3種不同類型材料在3個時期葉綠素含量相對值存在一定差異，這種差異在分蘗盛期表現不突出，齊穗期和成熟期差異出現，其相對受害率大小為常規稻>雜交稻>粳稻，特別是分蘗盛期和成熟期，粳稻在倒2葉表現出較強的的耐性。

（2）用4個受氮脅迫較敏感的性狀相對值的平均數與3個時期、不同葉位葉綠素相對值的相關分析表明，在分蘗盛期其相關性未達到顯著水平（P>0.05），齊穗期倒2葉相關系數為0.590 29（P<0.01），且呈正相關，表明4個性狀相對值平均值的變化與齊穗期倒2葉葉綠素含量相對值的大小呈顯著正相關，因此利用倒2葉葉綠素含量大小可以判斷水稻材料對氮的耐性。

參考文獻

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[7] 黃農榮，鐘旭華，鄭海波.水稻氮高效基因型及其評價指標的篩選[J].中國農學通報，2006（6）：29-31.