氮胁迫下不同基因型水稻性状的差异性

严明建　胡景涛　黄文章等

摘要 [目的] 为氮高效材料的筛选奠定基础。[方法] 选取3个类型、16份不同质源的水稻材料进行氮胁迫处理，研究氮胁迫对不同材料、不同性状的影响程度及3个时期叶绿素的变化情况。[结果] 6个经济性状中，有效穗受害减幅最大，平均值达到10.08%；其次为穗实粒数，平均值为4.78%，而千粒重与穗长减幅最小。3种不同类型材料在3个时期叶绿素含量相对值存在一定差异性，在分蘖盛期差异不大，齐穗期和成熟期则表现出较大的差异，其相对受害率大小为：常规稻>杂交稻>粳稻，特别是分蘖盛期和成熟期粳稻在倒2叶表现出较强的的耐性。4个性状相对值平均值的变化与齐穗期倒2叶叶绿素含量相对值的大小具有显著正相关。[结论]利用倒2叶叶绿素含量大小可以判断水稻材料对氮的耐性。

关键词 水稻；基因型；氮胁迫；差异性

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）20-047-03

Abstract [Objective] The research aimed to lay the foundation for screening out rice materials with nitrogen efficiency. [Method] Three types， 16 samples of rice materials from different sources were treated with nitrogen stress to study the influencing degree of nitrogen stress on different traits of different rice materials and the changes of chlorophyll content in three stages were studied. [Result] Among 6 agronomic characters， the decline of effective panicle was the maximum with the average of 10.08%. The second was effective grain number， with the average of 4.78%. The decline of 1000-grain weight and panicle length were the maximum. The relative value of chlorophyll content of three genotypes of rice in three stages had some differences， which had no obvious difference in full tillering stage and had greater differences in full heading time and mature stage. The order of relative damage rate of chlorophyll content was conventional rice > hybrid rice > japonica rice. The japonica rice showed stronger tolerance in top-second-leaf stage. The average changes of the relative values of four characters had significant correlations with the relative value of chlorophyll content in top-second-leaf stage of full heading time. [Conclusion] The tolerance of rice materials to nitrogen could be judged by the chlorophyll content in top-second-leaf stage.

Key words Rice； Genotype； Nitrogen stress；Differences

农田污染给人们生产、生活将带来严重后果。首先，加剧耕地质量恶化。这种恶化的结果不仅会造成生产产量下降和成本增加，同时促使了农业生产产品质量下降；其次，造成了大气及环境的污染。这种污染将直接威胁人们的身体健康，破坏人们追求的宜居环境。农田污染主要来自于农业面源污染，而面源污染最直接的因素来源于化学氮素的不正确、过度使用所造成。若要从根本上消除这种后果，必须发展对环境亲和型的低投入、低成本的高效持续发展农业，以减少氮肥施用量和提高氮肥的吸收利用率，从而达到减少农田及环境污染的目的[1]。水稻不同材料氮高效率的基因型差异已有大量报道[2- 4]，但关于水稻3个类型材料对氮高效反应的相关报道尚不多见。笔者通过氮胁迫处理，考察了3种类型、16份不同质源水稻材料的6个经济性状及3个时期叶绿素的变化情况，并了解在氮胁迫下对不同材料、不同性状的影响程度及3种类型材料对氮胁迫的受害程度，以期为氮高效新材料的创制提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

2014年春，在重庆三峡农业科学院甘宁试验基地对来自不同国家、不同质源的3种类型共16份材料进行氮胁迫下的对比试验，材料名称与来源见表1。其中，6、8、9号为常规粳稻，1、2、3、4、5、7、10号为常规籼稻（中国科学院遗传研究所提供），其余为杂交籼稻（重庆三峡农业科学院提供）。供试土壤pH为6.6，有機质含量14.6 g/kg、碱解氮22.7 mg/kg、有效磷1.2 mg/kg、有效钾23.1 mg/kg。

1.2 试验方法

1.2.1

试验处理与方法。试验设置2个处理：对照组和试验组。对照组施尿素330 kg/hm2（纯氮150 kg/hm2）、磷肥495 kg/hm2（90 kg/hm2 P2O5）、氯化钾480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。试验组（氮胁迫）：磷肥495 kg/hm2（P2O5 90 kg/hm2）、氯化钾480 kg/hm2（KO2 135 kg/hm2）。试验共设3次重复，6个小区，每个小面积0.001 3 hm2。

1.2.2

育秧与移栽。3月17日采用湿润育秧，4月28日移栽，秧龄42 d，栽插规格为0.16 m×0.27 m，每窝栽单株，每个材料栽10行，每行20窝，施肥按照处理方案执行（一次性施用）。

1.2.3

调查项目。对对照组和试验组的试验材料以下项目进行调查：全生育期、株高、单穗着粒数、穗实粒数、结实率、千粒重、单穗粒重；分蘖盛期、始穗期、成熟期，使用日产CHLOROPHYLL METER SPAD-502型叶绿素测定仪测定试验材料倒3叶的叶绿素含量。

1.2.4

数据处理。按照以下公式计算氮胁迫下的相对值（相对受害率）α：氮胁迫下的相对值（相对受害率）α=胁迫值/对照值×100[5-6]；按照以下公式计算氮胁迫下增减百分数K：氮胁迫下增减百分数K=（胁迫值-对照值）/胁迫值；使用DPS统计软件对试验数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同材料各性状差异显著性

由表2可知，2个处理各试验材料间同一性状差异极显著，同一处理不同材料间同一性状差异极显著，表明供试材料间相同性状存在较大差异，用这些材料通过氮胁迫能够反映这些材料氮高效与否的真实结果。

2.2 不同基因型材料不同性状的差异性

对试验结果的株高、穗长、始穗期、有效穗、穗實粒数及千粒重考察结果对应的K值进行运算整理。由表3可知，与对照组相同性状相比，氮协迫下各性状均值比对照组有所降低，其变幅差异较大。在氮胁迫下，6个性状中有效穗减幅最大，平均值达到10.08%；其次为穗实粒数（4.78%），再次为株高和始穗期，千粒重与穗长减幅较小，表明氮胁迫对各材料分蘖能力及穗实粒数影响最大，这也是造成减产的主要因素。

由表3可知，在氮胁迫下对不同材料、同一性状的影响程度具有明显差异，特别是2个产量性状表现尤为突出，如有效穗K值变幅为-42.17%～9.52%，穗实粒数K值为-36.68%～5.64%，说明不同基因型材料在氮高效特性上有明显差异。如果以6个性状K值的平均值作为判定16份材料氮高效高低的标准，排名前4位的为10、9、4、8号，而最差的是2、3、14、15号。

2.3 不同材料叶绿素的含量

在齐穗期、分蘖盛期和成熟期分别对杂交籼稻、常规籼稻、常规粳稻进行叶绿素含量测定，将α值均值绘制成柱型图。

从图1～3可以看出，分蘖盛期3种材料差异不大，而且常规籼稻受害程度较其他2种更轻，齐穗期和成熟期这种程度发生了变化，其大小为常规稻>杂交稻>粳稻，特别是粳稻在这2个时期倒2叶表现出较强的的耐性。

2.4 不同时期叶绿素相对值与株高、始穗期、有效穗及穗实粒数4个性状的相对值的相关性分析

将试验材料株高、始穗期、有效穗及穗实粒数4个性状（受氮胁迫较敏感的性状）相对值的平均数与3个时期、不同叶位叶绿素相对值进行相关分析表明，在分蘖盛期其相关性都未达到显著水平，齐穗期倒2叶相关系数为0.590 29（P<0.01），且呈正相关，表明4个性状相对值平均值的变化与齐穗期倒2叶叶绿素含量相对值的大小呈显著正相关，因此利用倒2叶叶绿素含量大小可以判断水稻材料对氮的耐性，这与黄农荣等[7]的研究结果相符合。

3 小结

（1）在氮胁迫下，对不同材料各性状均有不同程度影响，其中对单株分蘖数的影响最大，平均值达到10.08%，最大值达42.17%；其次为穗实粒数，平均值为4.78%；千粒重与穗长减幅最小；3种不同类型材料在3个时期叶绿素含量相对值存在一定差异，这种差异在分蘖盛期表现不突出，齐穗期和成熟期差异出现，其相对受害率大小为常规稻>杂交稻>粳稻，特别是分蘖盛期和成熟期，粳稻在倒2叶表现出较强的的耐性。

（2）用4个受氮胁迫较敏感的性状相对值的平均数与3个时期、不同叶位叶绿素相对值的相关分析表明，在分蘖盛期其相关性未达到显著水平（P>0.05），齐穗期倒2叶相关系数为0.590 29（P<0.01），且呈正相关，表明4个性状相对值平均值的变化与齐穗期倒2叶叶绿素含量相对值的大小呈显著正相关，因此利用倒2叶叶绿素含量大小可以判断水稻材料对氮的耐性。

参考文献

[1]罗志祥，苏泽胜，施伏芝，等.氮肥高效利用水稻育种现状与展望[J].中国农学通报，2003，23（1）：66-68.

[2] 李庆逵， 蒋柏藩， 鲁如坤.中国磷矿的农业应用[M].南京：江苏科学技术出版社， 1992：1-142.

[3] 高方远， 陆贤军，康海岐，等.水稻耐低磷种质的苗期筛选与鉴定[J].作物学报， 2006， 32（8）：1151-1155.

[4] 严小龙， 张福锁.植物营养遗传学[M].北京：中国农业出版社，1997：44-51，106-118.

[5] 黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究，1993（1）：91-95.

[6] 孙彩霞，沈秀瑛.作物抗旱性鉴定指标及数量分析方法的研究进展[J].中国农学通报，2002（1）：49-51.

[7] 黄农荣，钟旭华，郑海波.水稻氮高效基因型及其评价指标的筛选[J].中国农学通报，2006（6）：29-31.