新变型水稻对新品系的反应

新变型水稻对新品系的反应

20世纪90年代以来，提高水稻成穗率已成为国内外种子和栽培的共同研究重点。蒋鹏炎等人提出的“三个稳定”和“等穗穗”育种和凌启鸿等“集体品质”育种，其实质是通过栽培和控制提高水稻成穗率，创造高产。在育种方面，国际水稻学院（irri）利用各种特定的育种方法成功选择了1994年种植的新水稻（npt）。为了克服提高水稻产量，我们首先需要满足有效的穗头准备。有效穗头的形成通常取决于中低节位。如果低节位发育的优势和劣势，直接影响有效穗数的数量。近年来，关于种植特性与有效穗数和成穗率的研究主要是对不同的栽培能力强的水稻品种，主要集中在栽培的动态、外部环境条件或人工调节上。结果表明，茎的动态行为与成穗率密切相关。不同的栽培过程使一些相关的成穗率高，高成穗率的水稻群必然会提高。然而，我国高成穗率的水稻品种如甘蔗、高产量的水稻和低产量的关系尚未报道。作者从物质生产的本质和干旱的特性出发，研究了我国高产量水稻的生理生化机制以及不同类型的抗旱性。作为研究的对象，本试验采用了水稻作为试验对象，以研究古代稻的发育、光滑状况和成穗率，阐明了我国水稻的成穗特性和有效穗数低的原因，为今后的高产育种和栽培提供了理论依据。1材料和方法1.1材料表面选取12个NPT水稻、籼型杂交稻汕优63和常规稻特青等3种不同类型的水稻品种(组合).1.2随机区组设计试验于1997、1998年晚季在原福建农业大学教学农场进行.随机区组设计,3次重复.单本浅插,插植规格为20cm×20cm.试验田四周设置保护行,前作水稻,肥力中等,栽培措施与大田一致.1.2.14级动态和成穗率于返青期每小区定点10株进行分蘖追踪,观察分蘖消长,并于成熟期计算分蘖成穗率.1.2.2不同叶龄的蝌蚪原基叶片的发育情况于苗期选定叶龄一致的秧苗为样本,以第3片叶全展开为起点,每个叶龄取样一次,直至第12片叶全展开为止.样本采用石蜡法进行分蘖原基的切片,观察相应叶龄的分蘖原基的发育状况.因两年表现趋势一致,本文仅用1998年的数据.2结果与分析2.1nbt水稻品种及穗率特征从表1、2可见,NPT水稻分蘖消长较平稳,苗峰不高,对照分蘖发生快,峰值高,后期下降相对较快;有效分蘖期较长,都在22d以上,分别比对照汕优63和特青多4和7d以上;分蘖速度慢,日平均出蘖率基本维持在0.17-0.23个,大大低于特青的0.40个和汕优的0.45个;NPT水稻分蘖力弱,平均每株分蘖数为4.2-7.2个,12个NPT水稻品种中仅有2个品种超过7.0个,其余都在7.0个以下,多数品种为5.0-6.0个,远低于特青的13.6个和汕优的16.8个;平均单株有效穗少,变幅为5.2-8.2穗,但分蘖成穗率都在80%以上,个别弱分蘖力品种甚至高达97.6%.表2还表明:NPT水稻低节位分蘖极少,主茎第1、2节位基本上不发生分蘖,第3节位只有零星的植株发生分蘖;一次分蘖主要集中在第4至第8节位上,二次分蘖仅在第4至第5节位上产生.试验中还观察到,分蘖力强的NPT水稻,其分蘖节位也随之增高,且分蘖发生不超过第8个节位,而汕优63和特青第9、10节位发生分蘖的频率较高,但最终大都成为无效分蘖.从表2还可看出,NPT水稻的主穗与分蘖穗的粒数均多,表现出大穗的特征,但二者之间的差异较大,每穗粒数都在20粒以上.综上所述,NPT水稻具有分蘖力弱、有效穗少、成穗率高、穗大粒多、分蘖消长平稳、有效分蘖期长、分蘖速度慢等特点.2.2形态解剖结果为了进一步探讨NPT水稻低节位成蘖少的形态发育学原因,对NPT水稻的分蘖原基进行解剖观察.结果(图1G-O)表明,NPT水稻各分蘖节均有腋芽原基发生,但高节位与低节位的腋芽原基发育存在差别,低节位的腋芽原基绝大多数成为败育腋芽(图1J-L),有些低节位分蘖腋芽虽发育正常,但因根原基发育不良或幼叶生长锥萎缩变形造成腋芽难以成蘖(图1M-O).高节位的腋芽则发育良好(图1G-I),表现为幼叶生长锥和根原基发育良好,最终都能成蘖.在试验中还观察到NPT水稻顶芽发育良好(图1D-F),具明显的顶端优势.上述的形态解剖结果不仅与田间的分蘖动态和成穗规律吻合,同时也揭示了造成NPT水稻主穗与分蘖穗穗粒数差异较大的形态发育特征.这表明NPT水稻低节位不成蘖与其分蘖节上的原基发育不良有密切相关.3多样性对水稻蝌蚪发育的影响NPT水稻因其具有良好的株型和高产潜力倍受水稻界人士关注,但就其现实表现而言,却存在着有效穗少、籽粒充实度低等限制其产量发挥的两大障碍.本研究就其有效穗少的原因进行探讨.结果表明,NPT水稻有效穗数偏少源于其低节位极少成蘖,低节位难以成蘖是由低节位腋芽原基败育或无根原基发生所致.究其根本原因,我们认为可能与其遗传背景和发育生理有关.NPT水稻由数十种特异种质资源整合而成,为爪粳交后代,遗传差距较大,势必影响其内部的某些生理过程的平衡,造成内源激素含量、比例失调(结果另文报道),顶芽顶端优势明显,从而抑制了低节位腋芽原基或根原基的发育,使低节位极少成蘖,最终导致有效穗数偏少.对此类少蘖大穗型水稻的分蘖动态的研究发现,其有效分蘖期较长,高节位分蘖能成穗且多为大穗,这与传统意义上的水稻分蘖成穗规律有着截然不同的表现.之所以如此,是因为在腋芽原基发育期间,较少的分蘖发生,使光合产物与茎鞘积累的大量干物质源源不断地供应给高节位的腋芽原基,保证原基发育成蘖.前人研究表明,低节位(1-3)的分蘖及其相应的二次分蘖对水稻产量的贡献率为20%-40%,而NPT水稻虽高节位能成大穗但在低节位基本无蘖形成,造成近5个有效穗的损失,最终必然使其经济产量偏低.已有研究表明,水稻分蘖是一个数量性状,存在多个数量性状位点(QTL).在分蘖过程中,QTL的表达有强有弱、有早有晚,故有些学者认为可通过标记辅助育种等方法选择早期表达的QTL增效基因,排除后期表达的QTL增效基因,以此来培育不形成或少形成无效分蘖的品种.这一思路,与IRRI提出的以“高成穗率”为基础