1,2,4-三氯苯對2個不同耐性水稻品種光合特性與產量的影響

李　玉　陳　璐　嚴　凱　孫　影　殷毅凡　丁秀文戴其根,2,*　張洪程,2

1揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室, 江蘇揚州225009;2揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心, 江蘇揚州225009

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1,2,4-三氯苯對2個不同耐性水稻品種光合特性與產量的影響

李玉1陳璐1嚴凱1孫影1殷毅凡1丁秀文1戴其根1,2,*張洪程1,2

1揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室, 江蘇揚州225009;2揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心, 江蘇揚州225009

摘要:為明確不同類型水稻品種的響應規律, 為水稻高產穩產、安全生產提供依據。在盆栽土培條件下, 研究了5 種1,2,4-三氯苯(TCB)濃度(0、10、20、40、80 mg kg–1土)對2個水稻品種(寧粳1號, 敏感; 揚輻粳8號, 耐性)灌漿期劍葉光合特性與產量的影響。結果表明, TCB的影響品種間差異顯著。低濃度TCB (10 mg kg–1)下, 揚輻粳8號的株高、鮮重和產量顯著增加, 葉綠素含量、凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率和qN略有升高, 但與對照的差異不顯著, 而Fv/Fm和Fv/Fo略有下降; 寧粳1號的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、ΦPSII、Fv/Fm、Fv/Fo、qp和產量略有下降, 氣孔導度顯著降低。在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號的光合參數、產量、株高、地上部和地下部鮮重均顯著降低, 而揚輻粳8號略有降低, 表現出較強耐性; 在中高濃度TCB (40 mg kg–1, 80 mg kg–1)處理下, 2個水稻品種的光合特性、株高、鮮重和產量均受顯著抑制, 且以寧粳1號的降幅較大。TCB對水稻光合特性與產量的影響不僅與其濃度有關, 且存在顯著品種間差異, 耐性水稻品種表現出低濃度TCB處理對其株高、鮮重、葉綠素含量、光合特性及其產量有一定的促進作用, 在中高濃度TCB處理時表現出較強的耐性, 受脅迫程度小。

關鍵詞:水稻品種; 灌漿期; 1,2,4-三氯苯; 光合特性; 產量

本研究由國家自然科學基金項目(31271639)和國家公益性行業(農業)科研專項(201303102)資助。

This study was support by the National Natural Science Foundation of China (31271639) and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102).

第一作者聯系方式: E-mail: yuli102805@126.com, Tel: 15861352196

氯苯類有機化合物(chlorobenzenes, CB)是一類在合成染料、芳香劑、農藥、制藥、油漆等工農業生產中有著廣泛用途的化工產品, 這類化合物易揮發、化學性質穩定, 是環境中分布廣、難降解的一類污染物, 且具有致突變性、致癌性和致畸性[1], 已先后被美國環境保護局(U.S. Environmental Protection Agency, 簡稱EPA)、歐洲、中國列入優先控制污染物名單[2-3]。美國、英國、加拿大等國城市污泥中CB的含量通常為0.1～50.0 mg kg–1, 主要在1.0～ 10.0 mg kg–1之間, 少數在50.0 mg kg–1以上, 個別高的達153.2 mg kg–1[4-7]。中國部分城市污泥中CBs化合物的總含量(CBs)在0.01～6.92 mg kg–1之間[8], 珠三角、長三角、環渤海灣等地區和沈陽、蘭州、西安等城市的污泥、土壤及地下水中都可檢測出1,2,4-TCB, 其中在水中濃度可達1.55 μg L–1, 污泥中含量高達2.93 mg kg–1[9-10]。

隨著我國工業的發展, 氯苯類有機化合物進入到農田生態系統中, 對農業生產和糧食安全的影響已引起廣泛的關注。水稻是我國第一大糧食作物, 氯苯類有機化合物對水稻影響的研究以往主要集中在苗期[11-14]、分蘗期[15]生理響應和稻米產量、品質[16-17]等方面, 而對光合作用、葉綠素熒光特性的研究很少[18]。灌漿期是決定水稻產量和品質的關鍵時期,光合作用是這一時期最重要的物質基礎[19]。葉綠素熒光動力學是研究植物光合特性的新技術, 也是研究植物與逆境脅迫關系的理想探針, 尤其在鑒定評價作物的耐逆境能力等方面的應用越來越多, 因此研究氯苯類有機污染物對灌漿期葉片光合作用、葉綠素熒光特性的影響具有重要意義。

本文以前期篩選出1,2,4-三氯苯脅迫耐性顯著差異的水稻品種[15]為材料, 研究1,2,4-三氯苯對水稻灌漿期光合特性及產量的影響機理及品種間差異,以期為水稻安全生產、高產穩產提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

選用敏感品種寧粳1號和耐性品種揚輻粳8號,兩者均為前期篩選出的對1,2,4-三氯苯不同耐性水稻的代表品種[15]。

所用的1,2,4-三氯苯(TCB)為化學純, 含量≥98.5％, 購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2試驗設計

2013年和2014年在揚州大學農牧場(32.39°N, 119.42°E)進行盆栽試驗, 塑料盆缽直徑25 cm、高30 cm, 裝土15 kg。土壤取自農場稻田耕層, 為沙壤土, 經3 mm孔徑過篩, 土壤pH 7.12, 含全氮0.14％、速效磷35.1 mg kg–1、速效鉀88.3 mg kg–1、有機質15.2 g kg–1。每盆施尿素2 g, 磷酸二氫鉀0.5 g作為基肥, 用稀硫酸調節pH至5.0～5.5之間。

根據前人相關研究[15,18,20]和預備試驗結果, 設置每千克土0 (對照)、10、20、40、80 mg 1,2,4-TCB 5個處理, 各處理重復8次。按處理濃度將1,2,4-TCB溶液(丙酮作為溶劑)加入土中, 充分攪拌均勻, 加水浸泡放置3 d后, 于7月10日移栽, 每盆栽3穴, 每穴雙本。水稻秧苗三葉一心, 秧齡18 d。整個生長季在通風透光避雨玻璃棚, 以防氯苯淋失, 其他栽培管理同大田。

1.3測定項目與方法

1.3.1形態指標的測定在水稻灌漿期(抽穗后20 d), 從各品種各處理取代表性植株5穴(10株), 測量株高、地上部和地下部鮮重。

1.3.2葉綠素含量的測定采用SPAD-502型葉綠素計測定灌漿期水稻主莖劍葉葉綠素含量, 各品種處理重復5次。

1.3.3光合特性的測定在水稻灌漿期(抽穗后20 d)測定不同處理的水稻主莖劍葉光合特性, 各品種處理重復5次。在上午9:00—11:00, 采用Li-6400型便攜式光合分析系統測定水稻主莖上劍葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Gr)、胞間CO2濃度(Ci)和環境CO2濃度(Ca)。測定時采用固定紅藍光源, 光量子密度設為1500 μmol m?2s?1, 空氣溫度為31℃, 空氣中CO2濃度為380 μmol mol?1左右。

1.3.4葉綠素熒光參數的測定在水稻灌漿期取主莖劍葉, 采用Mini-PAM熒光儀(HeinzWalz德國產)測定, 各品種處理重復5次, 測定前首先將葉片暗處理30 min。用一束小于0.1 μmol的測量光照射經過充分暗適應的葉片, 得到初始熒光Fo, 打開一個飽和脈沖光得到暗適應下最大熒光Fm, 打開內源光化光(600 μmol m?2s?1), 待實際原初光能捕獲效率ΦPSII(作用光存在時PSII的原初光能捕獲效率)

穩定后, 關閉作用光, 立即照射遠紅外光; 由儀器自動計算出光化學猝滅參數qp、非光化學猝滅參數qN。

光系統II (PSII)的實際光化學效率ФPSII= ΔF/Fm′ = (Fm′-F)/Fm′; 光系統II (PSII)最大光化學效率Fv/Fm= (Fm?Fo)/Fm; 光系統II (PSII)潛在活性Fv/Fo= (Fm–Fo)/Fo; 光化學淬滅系數qP= (Fm′-F)/Fv′= 1-(F-Fo′)/(Fm′-Fo′); 非光化學淬滅系數qN= (Fv-Fv′)/Fv= 1-(Fm′-Fo′)/(Fm-Fo)[21-22]。

1.3.5產量及其構成因素的測定成熟期, 從各品種各處理取2盆水稻, 測定穗數、每穗粒數、結實率、千粒重和產量。

1.4數據分析與作圖

2013年與2014年兩年主要試驗數據變化趨勢相似, 本文取2014年更為系統的數據, 采用Microsoft Excel 2007整理數據, 用DPS軟件進行方差分析與多重比較。

2　結果與分析

2.11,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿期株高與生物量的影響

方差分析表明(表1), 株高、地上部和地下部鮮重在兩品種間以及不同1,2,4-TCB濃度間均具極顯著差異, 且品種與TCB處理之間存在極顯著的互作效應。在10 mg kg–1TCB處理下, 敏感品種寧粳1號的株高、鮮重與對照的差異不顯著, 而耐性品種揚輻粳8號的株高、地上部和地下部鮮重分別比對照增加0.93％、3.13％和3.39％, 差異顯著; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號的株高和鮮重極顯著低于對照, 而揚輻粳8號與對照的差異不顯著; 隨著TCB濃度的進一步提高, 2個水稻品種的上述各項生長指標均極顯著低于對照, 且以寧粳1號的降幅較大。

表1　1,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿盛期株高與生物量的影響Table 1　Effect of 1,2,4-TCB on plant height and biomass of the two rice cultivars at full grain-filling stage

2.21,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿期葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用中能量轉化的物質基礎, 其含量是衡量葉片衰老和光合功能的一個重要參數。方差分析表明TCB對2個水稻品種葉片葉綠素含量的影響存在顯著差異, 如圖1所示, 未進行TCB處理時, 2個水稻品種葉片葉綠素含量差異不顯著; 在10 mg kg–1、20 mg kg–1TCB處理下, 揚輻粳8號葉片葉綠素含量略有升高, 而寧粳1號在20 mg kg–1TCB處理下已極顯著低于對照; 隨著TCB濃度的進一步提高, 2個水稻品種葉片葉綠素含量均極顯著降低, 且以寧粳1號降幅較大。

2.31,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿期葉片光合特性的影響

2.3.1對灌漿盛期葉片光合作用的影響方差分析表明1,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿期葉片的光合特性的影響存在極顯著差異。如圖2所示, 在10 mg kg–1TCB處理下, 揚輻粳8號略有升高, 而寧粳

1號的光合速率略有降低且與對照差異不顯著; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號已開始極顯著降低, 而揚輻粳8號與對照差異不顯著; 隨著TCB濃度的升高2個水稻品種光合速率均開始極顯著降低,且以寧粳1號降幅較大。

由圖3可知, 在10 mg kg–1TCB處理下, 揚輻粳8號氣孔導度與對照差異不顯著, 而寧粳1號已顯著低于對照; 在20 mg kg–1TCB處理下, 揚輻粳8號開始顯著降低, 而寧粳1號已極顯著低于對照; 隨著TCB濃度的升高, 2個水稻品種氣孔導度呈遞減趨勢,且在相同TCB濃度處理下, 寧粳1號受抑制程度較大, 降幅較大。由圖4可知2個水稻品種胞間CO2濃度與氣孔導度的變化趨勢相一致。

圖1　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片葉綠素含量(SPAD 值)的影響Fig. 1　Effect of 1,2,4-TCB on chlorophyll content (value of SPAD) of leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖2　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片光合速率的影響Fig. 2　Effect of 1,2,4-TCB on net photosynthetic rate of leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖3　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片氣孔導度的影響Fig. 3　Effect of 1,2,4-TCB on stomatal conductance of leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖4　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片胞間CO2濃度的影響Fig. 4　Effect of 1,2,4-TCB on intercellular CO2concentration of leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

由圖5可知, 低濃度TCB (10 mg kg–1)處理下,耐性品種揚輻粳8號蒸騰速率略有升高, 在20 mg

kg–1TCB處理下, 開始降低但差異未達到顯著水平,隨著TCB濃度的進一步升高, 蒸騰速率開始極顯著降低, 且在60 mg kg–1到80 mg kg–1TCB時下降幅度趨于緩和。敏感品種寧粳1號蒸騰速率隨著TCB濃度的升高程遞減趨勢, 且在10 mg kg–1TCB處理時即極顯著降低, 在不同濃度TCB處理下, 降幅均大于揚輻粳8號。

圖5　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片蒸騰速率的影響Fig. 5　Effect of 1,2,4-TCB on transpiration rate of leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

2.3.2對灌漿盛期劍葉葉綠素熒光的影響1,2,4-三氯苯對2個水稻品種灌漿期葉片葉綠素熒光參數的影響存在顯著差異。ФPSII反應了植物的實際光合效率, 如圖6所示, 在10 mg kg–1TCB處理下, 2個水稻品種均與對照差異不顯著, 寧粳1號略有下降; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號開始極顯著下降, 而揚輻粳8號與對照差異不顯著; 隨著TCB濃度的升高, 在40 mg kg–1和80 mg kg–1TCB處理下,寧粳1號下降14.05％、19.12％, 而揚輻粳8號下降7.06％、13.23％。

Fv/Fm是暗適應條件下PSII反應中心完全開放時最大光化學效率的度量, 反映了PSII反應中心最大光能轉換效率, Fv/Fo表示PSII的潛在活性。由圖7和圖8可知2個水稻品種Fv/Fm、Fv/Fo均隨TCB濃度的增加呈遞減趨勢, 在10 mg kg–1TCB處理下,寧粳1號Fv/Fm與對照差異不顯著, 而Fv/Fo顯著降低, 揚輻粳8號Fv/Fm、Fv/Fo均與對照差異不顯著; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號Fv/Fm、Fv/Fo極顯著低于對照, 而揚輻粳8號顯著低于對照; 隨著TCB濃度的進一步升高, 2個水稻品種的Fv/Fm和Fv/Fo均極顯著降低, 且以寧粳1號降幅較大。

圖6　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片實際光化學效率的影響Fig. 6　Effect of 1,2,4-TCB on ФPSIIof leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖7　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片Fv/Fm(最大光化學效率)的影響Fig. 7　Effect of 1,2,4-TCB on Fv/Fmof leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

由光合作用引起的熒光淬滅成為光化學淬滅(photochemical quenching, qP), 反映了PSII反應中心

的開放程度。由圖9可知, 在10 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號qP開始下降, 而揚輻粳8號略有升高; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號極顯著降低, 揚輻粳8號顯著低于對照, 降幅相對較小; 隨著TCB濃度的進一步升高, 在40 mg kg–1、80 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號光化學淬滅系數與對照相比分別下降6.48％、12.41％, 而揚輻粳8號下降3.29％、9.04％,中高濃度TCB對寧粳1號PSII反應中心的開放抑制程度相對較深。

由熱耗散引起的熒光淬滅成為非光化學淬滅(non-photochemical quenching, qN), 由圖10可知, 2個水稻品種在10 mg kg–1TCB處理下, qN均呈上升趨勢, 寧粳1號顯著升高, 揚輻粳8號略有升高且未達到顯著水平; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號與對照差異不顯著, 而揚輻粳8號顯著高于對照;隨著TCB濃度的進一步升高, 2個水稻品種qN均極顯著下降, 且以寧粳1號降幅較大。低濃度TCB誘發2個品種自我保護機制, 熱耗散能力增強, 中高濃度TCB導致PSII保護機制受損, 對寧粳1號造成的傷害較大。

圖8　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片Fv/Fo(PSII的潛在活性)的影響Fig. 8　Effect of 1,2,4-TCB on Fv/Foof leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖9　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片qP的影響Fig. 9　Effect of 1,2,4-TCB on qPof leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

圖10　1,2,4-三氯苯脅迫對灌漿盛期水稻葉片qN的影響Fig. 10　Effect of 1,2,4-TCB on qNof leaves in the two rice cultivars at full grain-filling stage

2.41,2,4-三氯苯對2個水稻品種產量及其構成因素的影響

由表2可知, 產量及其構成因素在兩品種間以及不同1,2,4-TCB濃度間差異均達極顯著水平, 并且品種和TCB之間具極顯著的互作效應。低濃度TCB (10 mg kg–1)處理下, 揚輻粳8號產量顯著提高,每盆穗數、每穗粒數、結實率略有提高, 而寧粳1號產量及其構成因素與對照差異不顯著; 在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號穗數、穗粒數、結實率顯著降低, 產量極顯著低于對照, 而揚輻粳8號與對照相比差異不明顯; 隨著TCB濃度的進一步提高, 2個品種產量均極顯著降低, 寧粳1號降幅較大, 在

不同濃度的TCB處理時, 2個品種水稻千粒重變化均不顯著。

表2　1,2,4-TCB對2個水稻品種產量及其構成因素的影響Table 2　Effect of 1,2,4-TCB on grain yield and its components of rice

3　討論

3.11,2,4-三氯苯對灌漿期水稻株高、地上部和地下部鮮重的影響及品種間差異

已有研究表明, 1,2,4-三氯苯對小麥苗期[23]、水稻苗期[11-14]、分蘗盛期[15]以及其他高等植物的株高、干物重及相關生理活性產生嚴重的影響[24-25]。本研究表明, 低濃度TCB對揚輻粳8號的生長具有一定的促進作用, 株高和鮮重略有增高, 這與分蘗盛期[15]的研究相一致, 中高濃度TCB處理下, 2個水稻品種均受到顯著的抑制作用, 且寧粳1號受抑制程度大,植株矮小, 葉色發黃, 干物重降幅較大。而揚輻粳8號表現出較強的耐性, 可能與其啟動相關保護機制有關, 如誘導脂酶、醛/酮還原酶、谷胱甘肽-硫轉移酶等相關的解毒酶。

3.21,2,4-三氯苯對水稻灌漿期葉片葉綠素含量、光合作用的影響及品種間差異

植物葉片的葉綠素含量是衡量植物抗逆性的重要指標之一[26]。本研究表明, 低濃度TCB (10 mg kg–1、20 mg kg–1)處理使揚輻粳8號葉片葉綠素含量有所增加, 這與王澤港的研究結果相一致[12,18], 而寧粳1號在20 mg kg–1TCB處理下即開始顯著降低,這與分蘗盛期TCB對葉綠素含量的影響相一致[15],中高濃度TCB處理下, 寧粳1號降幅較大, 受脅迫程度較深。

王澤港等研究表明, TCB可以顯著降低抽穗期葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)[18]。本研究表明, TCB對兩種水稻品種灌漿期劍葉光合作用的影響存在顯著差異,低濃度TCB (10 mg kg–1)下, 揚輻粳8號葉片凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)略有升高,而寧粳1號葉片凈光合速率(Pn)下降3.59％, 氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)顯著降低,一般認為, 有機污染物脅迫導致植物光合速率降低的原因包括氣孔限制因素和非氣孔限制因素[27-28],在低濃度TCB處理時寧粳1號氣孔導度(Gs)降幅較大, 隨著TCB濃度的升高下降幅度逐漸趨于緩和,說明TCB對寧粳1號光合作用的影響主要是氣孔限制造成的。這與TCB對抽穗期光合作用的影響相一致, 中高濃度TCB處理時, 2個水稻品種均受到顯著的抑制作用, 且以寧粳1號較敏感, 受抑制程度較深, 而揚輻粳8號表現出一定的耐性, 這與其蛋白質表達有關, 有關結果待發表。

3.31,2,4-三氯苯對灌漿期熒光特性的影響及品種間差異

葉綠素熒光分析技術作為植物光合作用與環境

關系的內在探針[29], 在監測作物光合性能[30-31]、作物凍害、干旱、鹽堿以及病蟲害等脅迫方面已有大量的研究應用[32-37], 而關于有機污染物對農作物脅迫的研究較少。已有研究表明抽穗期Fv/Fm、Fv/Fo、qP、qN、ФPSII等葉綠素熒光動力學參數均隨有機污染物脅迫濃度的增加而降低。本研究表明, 在低濃度TCB處理下, 寧粳1號PSII、Fv/Fm、Fv/Fo、qP均開始少量下降, qN呈上升趨勢, 表明寧粳1號較為敏感, 實際光化學效率受抑制[38], 光合電子傳遞受阻, 通過增加熱耗散來消除因光化學效率降低所累積的過量光能[39-40], 而揚輻粳8號啟動相關保護機制, 具有較高的PSII實際光化學效率、最大光化學效率、PSII活性、可變熒光的光化學猝滅系數和非光化學猝滅系數。Subhash等[41]研究認為Fv/Fo較Fv/Fm更能敏感地反映出葉片衰老過程中光子轉換效率的變化。在20 mg kg–1TCB處理下, 寧粳1號ФPSII顯著降低, Fv/Fo比Fv/Fm更為敏感, 降幅較大,與王澤港等[18]研究相一致, qP極顯著降低, 表明其PSII的電子傳遞活性受到極顯著抑制[43], 熱耗散能力降低, 而揚輻粳8號ФPSII、qP開始下降且與對照差異顯著, Fv/Fm、Fv/Fo顯著降低, qN極顯著高于對照, 表現出其較強的耐性, 光保護能力較強。

3.41,2,4-三氯苯對產量及其構成因素的影響及品種間差異

隨著TCB濃度的升高, 水稻葉片葉綠素含量總體呈下降趨勢, 光合作用受到抑制, 物質積累量少,導致水稻減產。本研究表明1,2,4-三氯苯對2個品種水稻產量的影響存在明顯差異, 低濃度TCB對揚輻粳8號產量具有一定的促進作用, 這與葉綠素含量、光合特性在低濃度條件下略有升高的表達趨勢相一致。寧粳1號較敏感, 在20 mg kg–1TCB處理時產量下降, 在中高濃度TCB處理時產量降幅更大。TCB造成減產的主要原因是穗數、穗粒數的大幅降低, 這與洛育等[17]研究相一致, TCB脅迫導致水稻前期分蘗受抑制[15], 進而影響穗數, 穎花分化也少,抽穗結實期光合產物不足, 籽粒灌漿不充實, 結實率低, 不同TCB濃度處理時2個品種千粒重變化趨勢不明顯。

4　結論

1,2,4-三氯苯對2個不同耐性水稻品種灌漿期光合特性及產量的影響存在明顯差異, 低濃度TCB (10 mg kg–1)對耐性品種揚輻粳8號株高、鮮重、葉綠素含量、光合特性和產量具有一定的促進作用,而對敏感品種寧粳1號具有抑制作用。在20 mg kg–1TCB處理時對寧粳1號有顯著的抑制作用, 隨著TCB濃度的進一步提高, 2個品種均受到顯著或極顯著的抑制作用, 造成光合速率降低的原因主要是氣孔限制, 寧粳1號受抑制程度大, 植株矮小, 葉色發黃, 揚輻粳8號則表現出一定耐性。結果表明, TCB對水稻光合特性與產量的影響不僅與其濃度有關,且存在顯著品種間差異。

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Effects of 1,2,4-Trichlorobenzene on Photosynthetic Characteristics of Flag Leaf during Grain Filling Stage and Grain Yield of Two Rice Cultivars

LI Yu1, CHEN Lu1, YAN Kai1, SUN Ying1, YIN Yi-Fan1, DING Xiu-Wen1, DAI Qi-Gen1,2,*, and ZHANG Hong-Cheng1,2
1Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China;2Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley, Ministry of Agriculture, Yangzhou 225009, China

Abstract:A pot experiment was conducted, using two rice cultivars Ningjing 1 (TCB sensitive) and Yangfujing 8 (TCB tolerant), with five concentration treatments (0, 10, 20, 40, and 80 mg TCB per kg dry soil) to explore the responses of two rice cultivars to TCB, and provide the basis for the high, stable, and safe production of rice. The results indicated that significant differences were found in the effects of TCB treatments on grain yield and photosynthetic parameters of flag leaf between the two cultivars. Plant height, fresh weight, and yield were significantly increased, chlorophyll content, net photosynthetic rate, intercellular CO2concentration, transpiration rate, and qNwere slightly increased, while Fv/Fmand Fv/Fowere slightly decreased in the low TCB concentration (10 mg kg–1) treatment of Yangfujing 8. Under the same condition, the net photosynthetic rate, CO2intercellular concentration, transpiration rate, ΦPSII, Fv/Fm, Fv/Fo, qp, yield in Ningjing 1 were slightly declined with significant reduction of stomatal conductance. The photosynthetic characteristics, yield, plant height, fresh weight in Ningjing 1 were decreased significantly, while Yangfujing 8 showed more resistance and adaptation to TCB at 20 mg kg–1. Both cultivars showed significant decrease in growth, photosynthesis and yield in treatments with high TCB concentrations (40 and 80 mg kg–1), with the greater decrements in Ningjing 1. The effect of TCB on photosynthetic characteristics and yield of rice was not only related to TCB concentration, but also to cultivars. Low TCB levels slightly promoted the plant height, fresh weight, chlorophyll content, photosynthetic

characteristics and rice yield in Yangfujing 8 that showed stronger tolerance to TCB than Ningjing 1, under high TCB concentrations (40 and 80 mg kg–1).

Keywords:Rice cultivar; Grain-filling stage; 1,2,4-three chlorobenzene; Photosynthetic characteristics; Yield

收稿日期Received(): 2015-05-22; Accepted(接受日期): 2015-11-20; Published online(網絡出版日期): 2015-12-07.

通訊作者*(Corresponding author): 戴其根, E-mail: qgdai@yzu.edu.cn, Tel: 13701442683

DOI:10.3724/SP.J.1006.2016.00255