不同生育期干旱胁迫对水稻产量品质影响的生理机制研究

论文摘要

干旱是影响水稻生长发育最重要的非生物胁迫之一。在中国的长江中下游地区和南方地区,季节性干旱频繁发生,严重阻碍了水稻产业的发展。水稻在不同生育阶段对干旱胁迫的响应存在显著的差异,但其机理尚不明确。因此,本研究于2013-2014和2018年,在华中农业大学试验基地开展了不同类型水稻的干旱胁迫处理（传统淹灌-F、孕穗期干旱胁迫-BS、抽穗扬花期干旱胁迫-HS、灌浆乳熟期干旱胁迫-MS）的大田试验,试验采用裂区设计,其中水分处理为主区,品种（扬两优6号-YLY6和旱优113-HY113）为副区,揭示了在水稻孕穗期、抽穗扬花期和灌浆乳熟期,干旱胁迫及旱后复水对水稻生理特性、产量品质和水分利用效率的影响。主要结果如下:1.孕穗期、抽穗扬花期和灌浆乳熟期干旱胁迫显著降低了水稻叶片水势（LWP）27.83%-67.59%,气叶温差（ALTG）32.04%-44.11%。旱后复水第2 d,LWP、ALTG均能够恢复到对照水平;旱后复水第15-30 d,在孕穗期和抽穗扬花期经历干旱的水稻叶片LWP、ALTG和SPAD值均显著低于对照水平,灌浆乳熟期与对照没有显著差异。2.孕穗期、抽穗扬花期和灌浆乳熟期干旱胁迫显著降低了水稻叶片的气孔导度（Gs）29.76%-52.95%、净光合速率（Pn）20.67%-47.06%、蒸腾速率（Tr）7.72%-79.21%,叶片的光合生产能力显著下降;旱后复水第2 d,叶片Pn恢复到正常水平,在孕穗期和抽穗扬花期旱后复水的补偿效果更显著;干旱复水后15-30 d,在孕穗期和抽穗扬花期经历干旱胁迫的水稻Pn均显著低于对照水平,灌浆乳熟期与对照没有显著差异。3.与传统淹灌相比,孕穗期和抽穗扬花期干旱胁迫显著增加了水稻叶片的瞬时水分利用效率（IWUE）167%和133%,灌浆乳熟期IWUE显著降低12.99%。旱后复水第2 d,在孕穗期和抽穗扬花期经历干旱的水稻叶片IWUE恢复到对照水平,灌浆乳熟期IWUE则显著增加54.38%。说明在生殖生长的后期阶段旱后复水对光合速率的补偿效应大于对蒸腾速率的补偿。孕穗期和灌浆乳熟期干旱胁迫后,叶片碳同位素分辨率（Δ13C）显著增加,籽粒Δ13C显著下降;抽穗扬花期叶片Δ13C显著下降。Δ13C对WUE的指示存在器官和生育期上的差异。4.孕穗期和抽穗扬花期干旱胁迫显著降低了水稻产量23.81%-28.84%和17.52%-20.32%,灌浆乳熟期干旱胁迫有降低产量的趋势,但是未达到显著水平。孕穗期干旱导致产量下降的主要原因是有效穗、每穗实粒数和结实率的降低;抽穗扬花期干旱导致产量下降的主要原因是每穗实粒数和结实率的降低;灌浆乳熟期干旱引起千粒重的降低,但是结实率的增加弥补了千粒重降低带来的产量损失。5.孕穗期干旱胁迫显著降低了垩白粒率52.41%-62.28%、垩白度55.28%-57.06%,抽穗扬花期和灌浆乳熟期干旱胁迫显著增加了垩白粒率26.86%-64.03%,垩白度25.51%-34.50%。干旱胁迫显著增加了稻米蛋白质含量13.10%-20.69%,对加工品质没有显著的影响。6.孕穗期、抽穗扬花期和灌浆乳熟期干旱胁迫显著增加了脱落酸（ABA）含量30.04%-65.83%,脯氨酸（Pro）含量46.96%-181%,过氧化物酶（POD）含量28.41%-61.69%,过氧化氢酶（CAT）16.53%-77.23%,说明细胞的渗透势和活性氧显著增加。干旱复水后15-30 d,在孕穗期和抽穗扬花期经历干旱的水稻细胞分裂素（CTK）和生长素（IAA）含量中显著低于对照水平,灌浆乳熟期与对照没有显著差异,在生殖生长阶段的前期干旱胁迫会造成叶片的早衰。综上所述,在生殖生长阶段干旱胁迫显著降低了水稻的各项生理功能,特别是光合生产能力不足,虽然水稻在旱后具有一定的补偿作用,但是干旱胁迫引发水稻叶片的早衰,造成后期干物质积累不足,同时加速了灌浆速率、缩短灌浆时间,从而引起产量和品质的下降。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 杨晓龙

导师: 曹凑贵

关键词: 水稻,干旱胁迫,旱后复水,生理特性,水稻产量,稻米品质,水分利用效率

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,农业基础科学,植物保护,农作物

单位: 华中农业大学

基金: 国家重点研发计划项目:粮食丰产科技创新(2017YFD0301400),国家自然科学基金(31801291)

分类号: S511;S423

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000172

总页数: 149

文件大小: 6690K

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