寒地水稻分蘖形成规律及外部调控研究

【作者】 何沈雨； 朱琳； 曲悦； 张忠臣； 金正勋；

【机构】 东北农业大学农学院；

【摘要】 【研究背景】水稻是我国最主要的粮食作物,其种植方法多采用育苗移栽方式,但在移栽时常常会造成秧苗根系损伤,伤根降低水稻分蘖的发生,从而减少水稻有效穗数,严重影响水稻产量和品质。分蘖是水稻最重要的农艺性状之一,水稻分蘖的发生受到营养元素、激素和遗传等多种因素的影响,营养元素中以氮素对分蘖发生影响尤为明显;同样,6-BA作为植物激素被证实在水稻分蘖发生和衰亡过程中也起着关键作用。本研究通过对水稻分蘖特性、可溶性糖、全氮含量和分蘖相关基因表达进行分析,揭示外源氮素和激素对水稻分蘖形成的作用,为调控水稻分蘖发生提供新的方法;【材料与方法】选用在同一杂交亲本组合中选育的遗传背景很相近的姊妹系DN20和DN22,其中DN20为分蘖特性强的穗数型品系,DN22为分蘖特性中等的穗重型品系,通过盆栽试验研究氮肥增施、1/3剪根、6-BA处理,分别在插秧后0、5、10、15、20、27、34、41和48d进行分蘖特性调查及植株取样,对植株碳氮化合物含量和分蘖相关基因表达量的影响,从而了解水稻分蘖形成规律。测定其可溶性糖、全氮含量和分蘖相关基因的表达;【结果与分析】结果表明,2个品种剪根处理都会延迟分蘖发生时间和各时期分蘖数量,促进分蘖相关基因OsMADS57表达量显著降低,抑制分蘖相关基因OsD3和OsD14表达量显著升高;剪根处理也会显著降低植株全氮含量和可溶性糖含量,但对植株的产量性状没有显著性的影响;剪根后增施氮肥和剪根前喷施6-BA均可以促进分蘖发生时间和各时期分蘖数量,显著提高水稻每穴穗数和每株粒重,并且增施氮肥作用效果明显高于喷施6-BA作用效果;剪根后增施氮肥可以显著提高OsMADS57基因表达量,降低OsD3基因和OsD14基因表达量,显著增加植株全氮含量和可溶性糖含量;剪根前喷施6-BA显著提高OsMADS57基因表达,降低OsD3和OsD14基因表达量,但对植株全氮含量和可溶性糖含量未产生显著性影响。在分蘖过程中OsTB1、OsD3、OsD14、OsMADS57基因表达量和植株氮含量的提高会抑制分蘖的形成,而植株可溶性糖含量的提高会促进分蘖的形成,两个品种呈现相同的变化趋势。综上所述,移栽时剪根会影响水稻的前期生长发育和分蘖,但适当的剪根可以提高单株有效穗数,从而提高产量;剪根后增施氮肥可以提高植株营养水平,调节植株代谢发育,并且可以调节分蘖相关基因的表达从而促进分蘖的发生;剪根前喷施6-BA不会对植株营养水平产生影响,但可以调节分蘖相关基因的表达,说明6-BA是通过信号水平调节植株代谢;【结论】伤根和氮素对植物生长发育的影响主要通过两个途径:其一是植株营养水平调节植株的代谢发育,其二是植株信号水平调节分蘖相关基因表达。6-BA不能参与植株营养水平的调节方式,而是通过植株信号水平调节植株代谢;更多还原