吉林省水稻品種遺傳改良過(guò)程中農(nóng)藝性狀及生理特性的變化.pdf

1、水稻品種遺傳改良導(dǎo)致了產(chǎn)量大幅增加，可是世界水稻產(chǎn)量增幅由20世紀(jì)80年代的3.7％下降到90年代的0.9％，產(chǎn)量增加速度在變緩。為了打破產(chǎn)量增加的瓶頸，人們開(kāi)始關(guān)注水稻株型與生理特性對(duì)產(chǎn)量的作用，而且在不同水稻生態(tài)區(qū)域提出了不同的理想株型。目前吉林省尚缺乏對(duì)水稻理想株型和生理特性的系統(tǒng)研究。本研究試圖通過(guò)對(duì)吉林省過(guò)去47年間(1958-2005)育成水稻品種的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和生理特性變化的研究，確定吉林省水稻品種的理想株型，提出吉林省

2、水稻下一步高產(chǎn)育種和栽培實(shí)踐的基本策略。 本研究于2006年和2007年在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻試驗(yàn)田進(jìn)行，選擇吉林省從1958年-2005年育成的33個(gè)不同年代的水稻品種，代表吉林省過(guò)去47年間水稻遺傳改良中被選育成的品種，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，研究其產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)生產(chǎn)特性、葉片光合特性及葉片衰老過(guò)程中保護(hù)酶活性和葉綠素?zé)晒獾淖兓?，結(jié)果表明： 1、吉林省水稻品種在過(guò)去47年的品種改良過(guò)程中，產(chǎn)量從1958的67

3、41.86 kg·hm-2年增加到2005年的12178.35 kg·hm-2，呈線性增加，平均年遞增率為1.72％。90年代以來(lái)產(chǎn)量增加變緩，年增幅僅為0.35％。每穗粒數(shù)、每平方米粒數(shù)和結(jié)實(shí)率隨育成年代增加呈極顯著增加；穗數(shù)與育成年代呈多項(xiàng)式增加變化，1990年以前育成品種穗數(shù)隨育成年代增加而顯著增加(r=0.63**)，1990年以后育成品種穗數(shù)隨育成年代增加而減少(r=-0.31)；千粒重與育成年代無(wú)顯著相關(guān)。1990年以后產(chǎn)量

4、的緩慢增加與穗數(shù)減少導(dǎo)致的每平方米粒數(shù)增加不顯著有關(guān)。從物質(zhì)生產(chǎn)看，1990年以前育成的品種產(chǎn)量的增加與收獲指數(shù)的增加有關(guān)(r=0.73**)；而1990年以后育成的品種產(chǎn)量的增加主要與生物量的增加顯著相關(guān)(r=0.68**)。因此進(jìn)一步增加產(chǎn)量應(yīng)以選育生物量較大的品種，適當(dāng)增加品種穗數(shù)，繼續(xù)增加每穗粒數(shù)來(lái)擴(kuò)大庫(kù)容為主。 2、在品種遺傳改良過(guò)程中，株型發(fā)生了顯著變化。隨育成年代增加，株高和莖葉夾角顯著降低；第一、二、三節(jié)間長(zhǎng)顯著

5、減少，第四節(jié)間降低不顯著；各節(jié)間直徑有增加趨勢(shì)但不顯著；單穗重和分蘗成穗率顯著增加；穗長(zhǎng)變化不顯著；抽穗期顯著推遲；灌漿期后IAI顯著增加。1990年以前育成品種的株高與產(chǎn)量和生物量均呈負(fù)相關(guān)(-0.67**和-0.08)，而1990年以后育成品種的株高與產(chǎn)量和生物量均呈正相關(guān)趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為0.28和0.12。因此我們認(rèn)為吉林省下一步超高產(chǎn)育種和栽培實(shí)踐中應(yīng)適當(dāng)增加株高(97-102cm)和莖粗，繼續(xù)提高單穗重和分蘗成穗率，增加生育后

6、期LAI。 3、在品種遺傳改良過(guò)程中，干物質(zhì)生產(chǎn)也發(fā)生了顯著變化。隨育成年代增加，抽穗前生物量減少，抽穗后生物量顯著增加。整個(gè)生育期品種的日干物質(zhì)生產(chǎn)能力隨育成年代的增加而顯著增加。抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)量與產(chǎn)量和收獲時(shí)生物量呈顯著正相關(guān)。分蘗期單莖干重隨育成年代減少但不顯著，抽穗期后單莖干重均隨育成年代增加而增加，乳熟期和成熟期增加顯著。抽穗后的單莖干重與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與莖蘗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。分蘗至抽穗前葉片凈同化率隨育成年代的增

7、加而極顯著增加，且與產(chǎn)量、每穗粒數(shù)和每平方米粒數(shù)呈顯著正相關(guān)。因此，提高抽穗前葉片的凈同化率有助于擴(kuò)大水稻品種庫(kù)容，增加抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)能力可增加生物量而進(jìn)一步增加產(chǎn)量，單莖重可作為一個(gè)衡量群體結(jié)構(gòu)是否適宜的較好指標(biāo)。 4、在品種遺傳改良過(guò)程中，品種的葉片光合特性也發(fā)生了相應(yīng)變化。灌漿期和乳熟期水稻品種劍葉的凈光合速率(Pn)隨育成年代增加而顯著增加，抽穗期變化不顯著。且Pn的增加主要與品種表觀葉肉導(dǎo)度(Pn/Ci)的增加所引起

8、的，與氣孔導(dǎo)度(Gs)的提高相關(guān)性較小。從蒸騰速率(Tr)和水分利用效率(WUE)上的變化上可發(fā)現(xiàn)，老品種的旺盛生長(zhǎng)期在抽穗期，新品種在灌漿期。新育水稻品種Pn對(duì)光和CO2的響應(yīng)能力有一定增強(qiáng)。產(chǎn)量與劍葉的葉源量(LSC)和齊穗后持續(xù)葉面積(LAD)呈顯著正相關(guān)(0.46**，0.41*)。灌漿期和成熟期劍葉葉綠素含量(Chl)與產(chǎn)量相關(guān)達(dá)顯著水平(0.39*和0.43*)，與Pn相關(guān)性不顯著。劍葉可溶性糖和可溶性蛋白含量與產(chǎn)量相關(guān)不顯

9、著，與Pn的相關(guān)性也不顯著。因此，齊穗后20天劍葉的Pn和Chl可作為鑒別品種光合功能期及光合能力的簡(jiǎn)易指標(biāo)。下一步超高產(chǎn)育種應(yīng)注重在擴(kuò)庫(kù)的基礎(chǔ)上增源，篩選光合功能期長(zhǎng)和生育后期高Pn和Chl含量品種，增強(qiáng)品種生育后期源的供應(yīng)能力。 5、在品種遺傳改良過(guò)程中，葉片的衰老速度也不同。隨品種育成年代增加，劍葉衰老變緩。表現(xiàn)為劍葉MAD含量隨育成年代減少，SOD、CAT活性隨育成年代增加而增加。隨品種育成年代增加，劍葉光適應(yīng)條件下的F

10、v′/Fm′、ФPSⅡ、qP和ETR增加，即PSⅡ的激發(fā)能捕獲效率、光化學(xué)量子效率度、反應(yīng)中心的開(kāi)放程和電子傳遞速率都增加。這表明新育成品種葉片衰老速率明顯慢于老品種。光適應(yīng)條件下的熒光參數(shù)可作用檢測(cè)劍葉光合作用能力的指標(biāo)之一。 綜上所述，本研究認(rèn)為吉林省下一步水稻超高產(chǎn)育種和栽培的基本策略應(yīng)為“擴(kuò)庫(kù)增源”，即在擴(kuò)庫(kù)的基礎(chǔ)上增加源的供應(yīng)能力。通過(guò)適當(dāng)增加穗數(shù)，繼續(xù)增加每穗粒數(shù)，提高分蘗成穗率來(lái)擴(kuò)大品種庫(kù)容；通過(guò)篩選光合功能期長(zhǎng)、