高O3濃度對(duì)不同基因型水稻生長(zhǎng)和抗倒性的影響.pdf

1、近地層臭氧(O3，強(qiáng)氧化劑)濃度已從工業(yè)革命前的10 nLL-1升高到目前的50 nL L-1;據(jù)預(yù)測(cè)2050年近地層O3濃度將比目前增加20％～25％，2100年將增加40％～60％。水稻是重要糧食作物，臭氧脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、籽粒產(chǎn)量以及抗倒性均可產(chǎn)生負(fù)面影響，但綜合研究這些影響的基因型差異很少。2014和2015年，利用自然光氣體熏蒸平臺(tái)，以遺傳背景相似但臭氧耐性不同的兩個(gè)水稻材料(抗臭氧株系L81、敏感親本Nipponbare)

2、為研究對(duì)象，設(shè)置對(duì)照(15.2 nL L-1)和高臭氧濃度(99.8 nL L-1)處理，系統(tǒng)測(cè)定水稻生長(zhǎng)、光合作用、物質(zhì)生產(chǎn)和分配、產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子、植株抗倒性及其相關(guān)指標(biāo)，明確地表臭氧濃度升高對(duì)水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量特別是抗倒性影響的基因型差異，旨在為地表臭氧濃度升高情形下水稻耐性品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　1.與對(duì)照相比，高O3濃度使水稻移栽后17、24 d單株分蘗數(shù)呈增加趨勢(shì)，使移栽后31、38、45 d分別降低

3、5.4％、10.2％、14.3％，除移栽后17d均達(dá)極顯著水平。高O3濃度使水稻移栽后17 d SPAD值略增，使移栽后24、31、38、45 d分別降低3.1％、3.1％、0.7％、3.7％，多達(dá)極顯著水平。方差分析表明，臭氧與基因型的互作僅對(duì)移栽后45 d株高和SPAD值有極顯著影響。
　　2、高O3濃度使水稻拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期葉片凈光合速率(Pn）平均分別降低37.6％、27.0％和46.4％，其中Nipponbare對(duì)

4、應(yīng)時(shí)期平均分別下降38.1％、31.1％和56.1％，L81平均分別下降37.0％、22.1％和35.4％，均達(dá)顯著或極顯著水平。從其它光合參數(shù)看，高O3濃度使各生育期葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、水分利用率(WUE)分別下降為29.7-56.1％、17.6-29.8％和8.5-21.5％，多達(dá)極顯著水平，但對(duì)各期葉片胞間CO2濃度(Ci)的影響較小，變幅均小于3.0％。方差分析表明，臭氧與基因型的互作對(duì)抽穗和灌漿期Pn和Ci

5、、灌漿期WUE的影響均達(dá)顯著或極顯著水平;臭氧與年度間對(duì)拔節(jié)期和抽穗期Pn、Gs、Ci和Tr多存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)。
　　3、高O3濃度使水稻成熟期地上部總干重平均極顯著下降27.0％，其中Nipponbare和L81分別下降34.4％、20.3％，達(dá)0.01和0.1顯著水平。從不同器官看，高O3濃度對(duì)水稻葉片干重沒(méi)有影響，但使莖鞘、稻穗干重分別下降34.1％和26.0％，均達(dá)極顯著水平;其中Nipponbare的降幅大于L

6、81。從物質(zhì)分配看，高O3濃度使葉片占地上部干重的比例平均增加33.4％，而使莖鞘、稻穗占地上部干重的比例分別下降10.4％和2.7％，除稻穗比例外均達(dá)極顯著水平。方差分析表明，臭氧與基因型間的互作對(duì)水稻葉片、莖鞘和地上部總干重均有不同程度的影響，但對(duì)物質(zhì)分配均無(wú)顯著影響。
　　4、高O3濃度使水稻籽粒產(chǎn)量平均下降34.5％，其中Nipponbare和L81分別下降41.6％、29.9％，均達(dá)顯著或極顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成看，高O3

7、濃度使每m2穗數(shù)、每穗粒數(shù)、每m2總粒數(shù)、飽粒率、飽粒重、所有籽粒平均粒重分別減少5.6％、7.6％、13.3％、21.2％、4.9％和15.9％，除穗數(shù)外均達(dá)顯著或極顯著水平。與L81相比，臭氧脅迫下Nipponbare的產(chǎn)量損失更大主要與結(jié)實(shí)能力的降幅較大有關(guān)。方差分析表明，臭氧與基因型的互作對(duì)飽粒率、平均粒重的影響達(dá)顯著水平;臭氧與年度間的互作年份上述產(chǎn)量性狀的影響均未達(dá)顯著水平。
　　5、高O3濃度使水稻莖桿基部倒3、4節(jié)

8、間倒伏指數(shù)平均增加2.2％、5.9％，后者達(dá)0.1顯著水平;從不同基因型看，臭氧脅迫使Nipponbare倒3、4節(jié)間倒伏指數(shù)略有增減，但使L81基部?jī)晒?jié)間均有明顯增加的趨勢(shì)。水稻倒伏指數(shù)為抗折力和彎曲力矩的函數(shù)。高O3濃度使水稻莖桿基部倒3、倒4節(jié)間抗折力平均分別下降19.3％、30.9％，使彎曲力矩分別下降17.2％、18.5％，均達(dá)極顯著水平;臭氧脅迫下水稻基部?jī)晒?jié)間抗折力和彎曲力矩的降幅均為Nipponbare大于L81。方差分

9、析表明，臭氧與基因型間的互作對(duì)莖桿倒3、4節(jié)間倒伏指數(shù)的影響均達(dá)到或接近0.1顯著水平，對(duì)彎曲力矩的影響均達(dá)顯著或極顯著水平。
　　6、對(duì)水稻莖桿其它重要性狀的測(cè)定結(jié)果表明，高O3濃度使水稻倒3節(jié)間的節(jié)間長(zhǎng)度、橫截面積、長(zhǎng)直徑、短直徑、節(jié)間干重和單位長(zhǎng)度節(jié)間干重分別下降9.8％、6.4％、2.6％、3.1％、35.7％和37.4％，使倒4節(jié)間對(duì)應(yīng)指標(biāo)分別下降12.9％、10.2％、1.8％、3.2％、32.8％和42.2％，除兩節(jié)