不同施氮水平对水稻颖果 发育的影响

1. 不同施氮水平对水稻颖果发育的影响 学 生：柳 敏 导 师: 王 忠 教授 专 业：植 物 学

2. 前 言 • 水稻是最重要的粮食作物之一，我国是世界水稻生产与消费大国，水稻栽培面积占粮食作物种植面积的1/3，产量占粮食总量的近一半，人均年消费稻米150kg以上，因而稻米生产量的高低及品质的优劣与人们的生活息息相关。 • 有效地施用氮肥提高水稻产量一直是农业科技工作者关注的热点。

3. 摘 要：本试验以两常规水稻(Oryza sativa .L) 品种扬稻六号和粳稻941为材料，用整体解剖法观察和比较了在不同施氮水平下，花后两天游离核分裂数目及分裂周期；用生理生化法研究和比较了不同施氮水平下，水稻籽粒灌浆过程中颖果过氧化氢酶、直链淀粉含量、蛋白质含量、叶绿素含量、光合速率与呼吸速率等生理动态变化。

4. 1 材料与方法 1.1 试验材料水稻(Oryza sativa.L)品种：籼稻(Indica)：扬稻六号; 粳稻(Japonica)：粳稻941

5. 处理编号 分蘖肥(g/盆) 孕穗肥(g/盆) I0 0 0 I1 0.5 1.5 I2 1 3 I3 1.5 0.5 I4 3 1 J0 0 0 J1 0.5 1.5 J2 1 3 J3 1.5 0.5 1 J4 3 1.2 材料处理 通过盆栽（盆钵直径为27cm）试验，设计不同的分蘖肥、孕穗肥施氮处理，每个品种分别有五个处理。各处理施用氮肥(尿素)如下：

6. 1.3 土样理化性状测定全N 0.137%碱解N 103.2 mgN/kg速效P 96.4 mg/kg速效K 183.7 mgk/kg有机质 2.85% 1.4 发育不同天数的颖果标记 点颖与挂牌相结合的方法来正确标记颖花开花的日期。然后根据需要，相应地采集花后不同天数的颖果作实验。 1.5 胚乳游离核数目的测定与分裂周期的计算整体解剖法：固定保存 水解媒染挑胚乳囊观察 计算公式：y=(lg2/lgx)t

7. 1.6 颖果与颖壳叶绿素含量测定将花后5、10、15、20、25d ……直至成熟的籽粒，各取10粒颖果和10粒颖壳,分别放入10ml具塞试管,向试管内加入乙醇﹕丙酮﹕水=4.5﹕4.5﹕1的混合液，定容至10ml，将试管置暗中浸提，待颖果和颖壳褪绿后取浸提液, 测定光密度，计算浸提液中叶绿素含量：样品中叶绿素含量（mgchl/gFW）=比色杯中叶绿素含量×稀释倍数/样品重（gFW） 1.7 过氧化氢酶含量的测定（氧电极法） 记录放氧速率: H2O2酶活性(μmolO2·gFW-1·min-1)= 放氧速率(μmolO2·min-1)/颖果鲜重(gFW）

8. 1.8 光合速率和呼吸速率测定（氧电极法测定） 光合及呼吸按下列公式计算： R=(dL1/dt1×S×60)÷A; P=(dL1/dt1×S×60)÷A 1.9 颖果蛋白质含量测定 每隔5d，即取花后5d、10d、15d，……直至成熟的颖果，剥去颖壳，在80度烘干至恒重，碾磨过100目筛，用微量凯氏定氮法测定总蛋白质含量。 1.10 颖果直链淀粉含量测定 制作标准曲线，计算待测样品的直链淀粉含量。

9. 2 结果与分析 2.1 游离分裂数目及分裂周期 由表1可知，无论是籼稻还是粳稻，施氮愈高，游离核分裂数愈多，分裂周期愈短；在同一施氮水平下，增加后期施氮比例能显著提高游离核的分裂数和缩短分裂周期; 同一施氮条件下，籼稻较粳稻分裂核数多，周期短。

10. 2.2 颖果和颖壳叶绿素含量 • 无论是颖果还是颖壳，在花后5d左右叶绿素含量达到最大值，而且颖果和颖壳的叶绿素含量减少具有同步性。 • 施氮水平与叶绿素的含量呈正相关；后期施氮高的颖果和颖壳中的叶绿素含量较高。 • 叶绿素含量的变化也可反映籽粒的成熟程度。 图1 颖果和颖壳叶绿素含量动态变化

11. 2.3 颖果发育过程中过氧化氢酶的活性 图2 颖果中过氧化氢酶含量动态变化 籼稻和粳稻中过氧化氢酶都在花后5d达最大值，之后随着籽粒的发育而减小。过氧化氢酶活性是随着施氮量的上升而增加；在同一施氮水平下，增加生育后期的施氮比例，能明显提高过氧化氢酶的活性。

12. 2.4 颖果发育过程中光合和呼吸速率的变化 随着施氮量的提高，光合及呼吸速率均上升； 增加后期施氮比例能提高颖果光合及呼吸速率，这可能与叶绿素含量高的缘故有关。 图3 颖果光合和呼吸速率动态变化

13. 2.5 灌浆期间颖果蛋白质含量变化动态 图4 颖果蛋白质含量动态变化 • 花后5d时各个处理的蛋白质含量最高，之后随着籽粒的发育，逐渐下降；施氮能显著增加颖果氮化合物含量；发育后期施高氮能明显提高蛋白质含量。 • 推测可能是由于施氮使颖果及颖壳的叶绿素含量上升，提高光合速率，延长光合作用时间，进而促进了整个光合产物向谷粒输送的缘故。

14. 2.6 颖果发育过程中直链淀粉含量的变化动态 图5颖果直链淀粉含量动态变化 随花后籽粒的发育，颖果中直链淀粉含量逐渐上升。籼稻中，直链淀粉在花后15d时达最大；粳稻颖果在花后20d达最大。施氮量与直链淀粉含量呈反比，即施氮肥愈高，直链淀粉含量愈低；而且后期穗肥能显著降低直链淀粉含量。

15. 3 讨论 3.1 氮素对胚乳游离核的影响 尽管胚乳都是由受精极核发育起来的，并且都经历了核期和细胞期两个时期，但在不同施氮水平下，各个处理的游离核分裂数目和分裂周期有着明显差异。游离核分裂数目多周期短，说明核分裂快，充实好，发育完全。高氮水平下，尤其是后期增加孕穗肥比例能明显提高核的分裂数和缩短分裂周期。有关施氮水平对水稻游离核分裂的影响及其机理报道很少，这方面还有待进一步研究。

16. 3.2 影响颖果发育的生理因子 生育后期施用的氮肥可通过根系吸收后直接通往籽粒，对缓解籽粒对叶片氮素的调运有重要作用(Okano等，1993)。 大量的研究表明，增加后期施用氮肥的施用比例，对维持水稻叶片在整个灌浆结实阶段有较高的含氮量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量和光合速率有显著作用，对提高叶绿体的光合磷酸化活性、Hill反应活性及RuPBC的活性也具有显著作用；无论是SOD酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等的活性，后期施氮处理比后期不施肥处理高。

17. 本研究结果表明，增加后期施氮比例能显著提高籽粒灌浆期间颖果的叶绿素含量、光合及呼吸速率、过氧化氢酶活性等，说明籽粒灌浆期影响颖果和叶片的生理因子具有正相关性。同时还发现，增加后期施氮比例，能显著提高颖果蛋白质本研究结果表明，增加后期施氮比例能显著提高籽粒灌浆期间颖果的叶绿素含量、光合及呼吸速率、过氧化氢酶活性等，说明籽粒灌浆期影响颖果和叶片的生理因子具有正相关性。同时还发现，增加后期施氮比例，能显著提高颖果蛋白质 含量和降低直链淀粉含量，即蛋白质含量与直链淀粉含量呈负相关。

18. 谢谢指教！