重穗型水稻品种物质积累及转运特性研究

杨国涛，赵 祥，韦叶娜，王学春，张 杰，彭友林，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川 绵阳 621010）

重穗型水稻品种物质积累及转运特性研究

杨国涛，赵 祥，韦叶娜，王学春，张 杰，彭友林，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川 绵阳 621010）

为研究重穗型杂交水稻的物质积累及转运特性，以冈优188、菲优188、蓉18优188、金优188、福伊188、川绿优188、成丰优188等生产上广泛应用的所有乐恢188系列重穗型水稻品种为试材，以Ⅱ优838作对照，研究重穗型水稻品种干物质积累、转运与产量的关系。结果表明：乐恢188系列重穗型水稻品种之间在产量性状和物质积累方面具有显著差异，该系列组合穗大粒多，平均穗长25.33 cm，平均穗着粒数205.80粒，平均产量达10.39 t/hm2，较对照高13.44%，差异均达显著水平；乐恢188系列品种不同生育时期营养器官干物质的积累量和抽穗后穗的干物质量均显著高于对照品种，孕穗后各生育时期营养器官干物质积累量分别较对照高31.40%、14.11%、23.52%、14.79%，抽穗和成熟期穗干重分别较对照高38.31%和19.38%。相关性分析表明，该系列品种营养生长期的物质积累与产量显著正相关，影响乐恢188系列重穗型水稻品种产量的主要因子是灌浆期穗重，因此生产上在注重前期田管的同时，必须加强后期肥水管理，保证灌浆充足。

乐恢188；重穗型杂交水稻；产量性状；物质积累、输出、转运

干物质是衡量作物有机物积累、营养成分的一个重要指标。水稻产量的形成过程，其实质是干物质生产、分配、运转的过程［1］，因此要实现高产的目标，就必须以提高生物产量为前提［2-3］。不同基因型水稻干物质积累分配的特性存在较大差异［4-9］。水稻生长的不同时期干物质的积累量有较大差异，不同地点对同一品种的干物质积累量也有所影响［10-11］。外界环境的差异也会对杂交水稻干物质的积累与分配产生显著影响，如种植方式的差异［12-15］，不同的肥料及其水氮互作［2，16］等大田栽培措施的改变，高温［17-18］、寡照［19］等自然环境都会严重影响水稻干物质的积累与分配。

水稻的穗型按照穗粒数的多少可分为重穗型（穗粒数在200粒左右，穗重5 g左右）、大穗型（每穗实粒120粒以上）、多穗型（每穗实粒100粒以下）。高配合力、高生物产量恢复系乐恢188所配组合表现出高产、大穗、耐逆、抗倒、适应性广等特点，已成功组配多个通过国家或省级审定的杂交稻新品种。其主要特点是穗大粒多，植株高大，生物量大，适合在四川等寡日照地区推广种植。本试验以乐恢188系列重穗型水稻品种为材料，研究不同生育时期器官干物质的积累、分配、转运特性与产量的关系，旨在为重穗型水稻品种的高产提供理论依据，为重穗型水稻品种的推广种植提供指导意见。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种包括冈优188、菲优188、蓉18优188、金优188、福伊188、川绿优188、成丰优188等生产上广泛应用的乐恢188系列重穗型水稻品种，以及对照品种Ⅱ优838，均由品种选育单位提供。

1.2 试验方法

试验于2016年4～9月在西南科技大学水稻所试验基地进行，采用完全随机设计，4月6日播种，5月11日移栽，栽插规格33.5 cm×25.5 cm。分别于分蘖盛期、拔节期、孕穗期、抽穗期、抽穗后15 d、成熟期，在大田采集有代表性的植株5株，105℃杀青30 min，80℃烘至恒重后分别称量茎、叶、叶鞘、穗等部位干重。成熟期采集有代表性的植株5株室内考种，记录穗数/株、穗粒数/株、结实率、千粒重；按小区进行实收计产。

试验数据采用 Excel 2003 进行整理和统计，用SPSS13.0进行数据分析。

有效输出量（kg/hm2）= 营养器官最大干重-营养器官成熟期干重

2 结果与分析

2.1 重穗型水稻品种的产量构成因素

由不同杂交水稻品种的产量构成因素（表1）可知，品种间有效穗差异不显著，乐恢188系列重穗型水稻品种的产量水平均显著高于对照品种，该系列品种冈优188、菲优188、蓉18优 188、金优188、福伊 188、川绿优 188、成丰优188产量分别较对照高9.15%、10.91%、18.66%、15.61%、14.90%、13.01%、25.28%。乐恢188系列重穗型杂交水稻多数品种高产的主要影响因素为较高的穗着粒和结实率。

2.2 不同生育时期干物质积累及品种间产量性状差异

不同杂交水稻品种间各营养器官干物质量随生育时期的进程而表现出不同的差异水平，品种间各产量性状也存在显著或极显著差异。方差分析（表2）表明，分蘖盛期除叶片外各品种间茎和叶鞘的干物质积累量存在显著或极显著差异，拔节期除叶鞘外各品种间茎和叶片的干物质积累量差异均达到极显著水平，孕穗期至灌浆过程中品种间各营养器官及穗的干物质积累量均达到显著或极显著差异，成熟期品种间只有叶鞘干重差异不显著。

表1 不同杂交水稻品种产量性状

表2 不同生育时期干物质积累及产量性状品种间差异方差分析

2.3 重穗型水稻品种干物质的积累动态

图1 各生育时期地上器官干物质积累总量动态

2.3.1 地上器官干物质总量积累 不同水稻品种在整个生育期的地上器官干物质积累总量均呈上升趋势，乐恢188系列重穗型水稻品种的地上器官干物质积累总量均显著高于对照品种（图1）。在分蘖盛期和拔节期，不同水稻品种干物质量差异不大；至孕穗期，品种间干物质量标准差达到986.58 kg/hm2，重穗型水稻品种平均干物质量较对照高31.40%，差异显著；抽穗期随着对照品种干物质量积累的增速，不同品种间干物质量差异变小，品种间标准差为730.22 kg/hm2，但重穗型水稻品种平均干物质量仍较对照高14.11%；抽穗后15 d内对照品种干物质量增速放缓，而多数乐恢188系列重穗型水稻品种干物质量增速不变，因此品种间差异扩大，品种间标准差为1 404.14 kg/hm2，重穗型水稻品种平均干物质量较对照品种高23.52%；灌浆后期蓉18优188、成丰优188、金优188干物质量增速较快，成熟期品种间干物质量差异为1 412.81 kg/hm2，重穗型水稻品种成熟期平均干物质量较对照品种高14.79%。

2.3.2 穗干物质的积累动态 各品种穗部干物质积累动态如图2所示。从孕穗期到成熟期，不同品种穗部的干物质积累量均随着生育进程而增加，其中孕穗期因品种间穗发育进程存在差异，因此穗干重品种间差异较大；抽穗期乐恢188系列重穗型水稻品种穗重均高于对照（平均穗干重较对照品种高38.31%）；灌浆过程中重穗型水稻品种的穗干重增速较快，至成熟期其穗干重均较对照品种明显提高，冈优188、菲优188、蓉18优188、金优188、福伊188、川绿优188、成丰优188分别较对照品种高5.29%、10.48%、39.13%、23.79%、1.12%、11.17%、44.66%，乐恢188系列品种平均穗干重较对照品种高19.38%。

图2 各生育时期穗部干物质积累动态

2.4 重穗型水稻品种干物质的输出与转运特性

不同杂交水稻品种地上部营养器官的干物质总量均呈先增加后减小的变化趋势，不同生育期间差异显著，均在抽穗期达到最大值（表3）。整个生育期内几乎所有乐恢188系列组合的地上营养器官干重都高于对照品种，其中冈优188、菲优188、蓉18优188、金优188、福伊188、川绿优188、成丰优188抽穗期地上营养器官干重达最大值分别较对照品种高15.50%、4.07%、11.58%、8.23%、21.52%、23.06%、5.32%，而成熟期乐恢188系列重穗型水稻品种的地上营养器官干重出现部分品种低于对照品种的现象（菲优188较对照品种低1.10%，福伊188较对照品种低1.32%），这与不同品种的物质输出及转运效率存在较大差异有关。乐恢188系列重穗型水稻品种除成丰优188外有效输出量均高于对照，除蓉18优188和成丰优188外有效输出率和有效转化率均显著高于对照品种，其中冈优188、菲优188、蓉18优188、金优188、福伊188、川绿优188的有效输出量分别比对照品种高45.46%、17.64%、11.41%、26.32%、81.54%、78.45%，而成丰优188的有效输出量较对照品种低6.99%。

表3 地上营养器官总干物质的输出与转运

2.5 重穗型水稻品种产量与物质积累分配的关系

对乐恢188系列品种的籽粒产量与不同生育期物质积累的相关性进行分析，结果（表4）表明，乐恢188系列品种的籽粒产量与拔节期、孕穗期茎干重呈显著或极显著正相关，与抽穗期茎干重呈极显著负相关；与不同时期叶片干物质量均呈正相关，其中与分蘖盛期、拔节期、孕穗期及成熟期的相关性达到显著或极显著水平；与拔节期茎、叶、总干重呈显著或极显著正相关性；与叶鞘的相关性不大；与各时期穗干重呈极显著正相关；与拔节孕穗期的营养器官干重呈显著正相关。可见乐恢188系列品种营养生长期物质的积累对于产量的增加较为重要。

以调整相关系数达到最大为原则，获得的各物质积累及转运利用性状对乐恢188系列重穗型水稻品种的多元逐步回归方程为：=8558.15+76.09x（x为抽穗后15 d穗干重），R2=0.89。表明在该系列水稻品种产量主要受总穗重的影响。

表4 乐恢188系列品种籽粒产量与不同生育时期物质积累的相关分析

3 结论与讨论

水稻的高产就是提高经济产量，Evans［20］研究认为，多数情况下是因为收获指数的提高才使得产量有所增加，并不是因为提高了生物产量；而张洪松等［21］认为经济产量的提高主要取决于生物产量的提高，水稻在不同时期各营养器官干物质的大量积累是水稻高产的保证。本试验结果表明，乐恢188系列重穗型水稻品种营养器官干物质的积累总量上明显高于对照品种II优838，充足的生物量是保证高产的基础，从而产量也显著高于对照品种，几个品种的产量均达到了10 t/hm2，平均产量比对照高17.21%。证明提高生物产量对经济产量的提高有重要作用。特别是在水稻生育中、后期干物质的积累上，乐恢188系列重穗型水稻品种各个营养器官的干物质积累都明显高于对照，表现出重穗型水稻品种在中、后期的生长优势，这与马均等［22］的研究结果一致。

水稻营养生长阶段的干物质积累是后期产量形成的重要基础，水稻产量的高低是由生育过程中干物质的生产量和向籽粒运转能力、产量库的受容能力决定［23］。本试验中，乐恢188系列重穗型水稻品种营养生长期物质积累量大，通过相关分析发现稻谷产量与抽穗前茎叶等营养器官的积累量基本呈显著或极显著正相关。因此生产上应注重前期田间管理，使群体保持充足的源供应。

乐恢188系列重穗型水稻品种的库容量大、填库能力较强，主要体现在穗大粒多。本试验条件下乐恢188系列品种平均穗长在25 cm以上，平均穗着粒在200粒左右，分别较对照高3.27%和16.92%，在结实率和千粒重相近的条件下其平均穗重较对照高19.38%。同时乐恢188系列重穗型品种抽穗后灌浆过程中平均穗重分别较对照高38.31%、37.50%和19.38%，可见重穗型水稻穗大粒多，输导组织发达，籽粒充实良好，后期茎鞘物质向穗部的运转快而多。通过逐步回归分析发现，影响乐恢188系列重穗型品种产量的主要因子是灌浆过程中的穗重，因此生产上在注重前期田管的同时，必须加强后期肥水管理，保证灌浆充足，以防早衰。

本试验中，抽穗期后乐恢188系列重穗型品种的地上部干物质总量几乎都高于对照品种，因此充足的源不仅保证了乐恢188系列重穗型品种可以具有较高的物质有效输出和转化，同时后期茎杆和茎鞘积累、保存较多的干物质使重穗型水稻品种在抗倒伏能力上也有一定保证。

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Characteristics of dry matter accumulation and transportation in heavy panicle hybrid rice

YANG Guo-tao，ZHAO Xiang，WEI Ye-na，WANG Xue-chun，ZHANG Jie，PENG You-lin，HU Yun-gao
（Institute of Rice，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

To study the matter accumulation and transportation characteristics of heavy panicle hybrid rice，taking Gangyou 188，Feiyou 188，Rong18you188，Jinyou 188，Fuyi188，Chuanlvyou188 and Chengfengyou 188 widely used in the production of all Lehui 188 series of heavy panicle rice varieties as the object，and taking Ⅱyou 838 as the control，studing the relationship between dry matter accumulation，transport and yield of heavy panicle rice varieties. The results showed that there were significant differences in yield characters and substance accumulation among Lehui 188 series of varieties. The yield of the series combination was significantly higher than that of control varieties （combination of the average yield reached 10.39 t/hm2，increased by 13.44%），the reason for yield increase mainly in the series combination of big panicle （the average panicle length 25.33 cm，average panicle 205.80 grains / panicle）. Accumulation of dry matter in vegetative organs at different growth stages and the dry matter quality of panicle after heading of Lehui 188 series varieties was significantly higher than that of CK（At booting stage，the dry matter accumulation in vegetative organs increased by 31.40%，14.11%，23.52% and 14.79%compared with CK，respectively. The dry weight of panicle and mature stage increased by 38.31% and 19.38%，respectively，compared with CK.）. The accumulation of matter in vegetative growth stage was positively correlated with the yield of this series. The main factor affecting the yield of Lehui 188 series heavy panicle rice varieties is grain weight at grain filling stage. Therefore，in the production，it should not only pay attention to the field management in the early stage，but also strengthen the management of water and fertilizer in the later period to ensure adequate grouting.

Lehui 188 ；heavy panicle hybrid rice；yield traits；matter accumulation，output and transport

S511.01

A

1004-874X（2017）08-0001-06

杨国涛，赵祥，韦叶娜，等. 重穗型水稻品种物质积累及转运特性研究［J］.广东农业科学，2017，44（8）：1-6.

2017-05-28

国家科技支撑计划项目（2014BAD01B03-3）；四川省“十三五”水稻育种攻关项目（2016NY Z0028）；四川省省属高校科研创新团队建设计划项目；国家现代农业产业技术体系四川水稻创新团队岗位专家项目

杨国涛（1982-），男，硕士，助理研究员，E-mail：yangguotao2377893@163.com

胡运高（1963-），男，博士，研究员，E-mail：swust.rri@163.com

（责任编辑 邹移光）