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水稻非損傷性源庫調控方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310166485.7

申請日:

2013.05.08

公開號:

CN103270941B

公開日:

2014.12.10

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A01H 1/02申請日:20130508|||公開
IPC分類號: A01H1/02; A01G16/00; A01G13/00; A01C21/00 主分類號: A01H1/02
申請人: 中國水稻研究所
發明人: 張衛星; 邵國勝; 沈希宏; 朱智偉; 閔捷; 廖西元
地址: 310006 浙江省杭州市下城區體育場路359號
優先權:
專利代理機構: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213 代理人: 吳秉中
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310166485.7

授權公告號:

103270941B||||||

法律狀態公告日:

2014.12.10|||2013.10.09|||2013.09.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

水稻非損傷性源庫調控方法,屬于水稻生產技術領域。其通過水稻不育系與其同型保持系搭配種植并隔離授粉或錯期播栽并隔離授粉進行庫調控,從而構建源庫水平呈梯度差異的水稻植株樣本。本發明是一種原生的、自然的非損傷性源庫調控方法,打破了傳統源庫理論研究的思路,特別是彌補了剪葉、剪穗等常用方法存在物理性損傷或生理性干擾的不足,為深入研究水稻、小麥、玉米等作物源庫關系提供了一條嶄新的方法思路和技術途徑,對豐富作物源庫理論和促進相關學科發展將具有重要作用。

權利要求書

權利要求書
1.   水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于通過水稻不育系與其同型保持系搭配種植并隔離授粉或錯期播栽并隔離授粉進行庫調控,從而構建源庫水平呈梯度差異的水稻植株樣本。

2.   如權利要求1所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于通過水稻不育系與其同型保持系搭配種植并隔離授粉或錯期播栽并隔離授粉進行庫調控,輔以不同施氮處理或遮陽網覆蓋處理的源庫調控,從而構建源庫水平呈梯度差異的水稻植株樣本。

3.   如權利要求1所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的水稻不育系與其同型保持系按照行比1:1、2:1或4:2進行搭配種植。

4.   如權利要求1所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的錯期播栽條件為:不育系與其同型保持系同期播栽、早播3天同日移栽或早播6天同日移栽。

5.   如權利要求2所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的施氮處理條件為:0kg/667m2、6kg/667m2或12kg/667m2,并按5:3:2的基蘗穗肥比例進行施肥。

6.   如權利要求2所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的遮陽網覆蓋處理條件為:不遮光、遮光50%或遮光75%。

說明書

說明書水稻非損傷性源庫調控方法
技術領域
本發明屬于水稻生產技術領域,具體涉及水稻非損傷性源庫調控方法。
背景技術
我國水稻生產經歷了20世紀50年代矮稈品種、70年代雜交稻品種應用的兩次重大突破和近年來超級稻應用的新突破,涉及到理想株型塑造、雜種優勢利用以及生理生態調控等諸多理論創新與技術實踐。每一次水稻產量的提升和品質的改善,總是伴隨著源、庫、流的交替改良和新型源庫關系的不斷建立。產量和品質的形成過程本質上都是光合物質積累并由“源”到“庫”轉運分配的過程,產量高低和米質優劣均取決于源、庫、流三者的強弱及其相互之間的協調程度。因此,人們常常從源庫理論的角度去探討實現水稻產量與品質同步提高的調控途徑和生產技術。
“源”是指生產或輸出光合物質的器官,如綠葉、莖鞘以及根系等,其中功能葉和葉鞘是主要的“源”。“庫”是指吸收和利用同化物或其他營養物質的器官,其中穗部籽粒是主要的“庫”。“流”是連接源端和庫端的所有輸導組織,但當前主要從穗頸、節間及莖基部等的解剖結構和生理活性物質等方面來分析“流”。源、庫、流三者相互聯系、互相協調。源為庫提供同化物,源的大小和活性影響籽粒庫的充實;庫對源的活性又存在反饋調節,源的供給能力可通過庫的需求加以調節,源庫關系在動態變化中不斷平衡;流的狀況在很大程度上也受源庫關系協調程度的影響。正因為如此,許多源庫關系的生理現象至今仍無法分清主次,實質上是源庫互作的結果。環境因素的影響、栽培措施的調控,是通過影響植株生長發育和產量、品質形成過程中的源、庫、流及其相互關系,進而對植株內部生理生化和表觀農藝性狀產生效應的。
雖然源庫關系對于水稻高產優質的重要性已眾所周知,但一直以來人們對水稻源庫理論的研究卻未能取得較大進展。隨著水稻生產的不斷發展,實踐中要求進一步高產優質,所以在源庫關系研究不斷深入的同時,仍然存在著許多問題有待進一步的研究解決。究其原因,主要是作物源庫調控的研究方法所限。一般來說是通過不同生態條件(溫光、海拔等)或栽培調控(密度、肥水等),分析比較品種源庫結構及其相互關系,但環境因素或栽培措施本身對稻株存在凈效應,反映出來的是一種“表觀源庫關系”。解決問題的思路在于對同一生長條件下具有不同源水平(葉面積)或庫水平(穗粒數)的植株進行比較。然而,從遺傳上較難獲得在源水平或庫水平上有真實差異的等基因系,往往只能采取人為剪葉、剪穗等手段或應用突變體、誘導(抑制)相關生理物質活性等方法,通過有目標地進行增(減)源、增(減)庫以及暢(堵)流等處理,由于人為改變了原有植株的源庫關系,使得一些生理指標發生了較大變化,便于與對照植株進行分析比較,成為研究源庫關系中最常用的技術方法。但諸多研究表明,這些方法產生的差異多為誘導性的,除了改變源和庫的水平,還引起其它功能或成分的變化,不可避免地會對植株產生物理性的損傷或生理性的干擾,改變其本身自然生長特性,且實際操作中也存在對葉片、籽粒等器官的人為選擇性誤差,未能準確地反映源庫之間的真實關系和客觀規律。因此,構建適于源庫關系的試驗體系和有效調控源庫水平的技術方法,就顯得尤為重要。
發明內容
針對現有技術存在的問題,本發明的目的在于設計提供一種水稻非損傷性源庫調控方法的技術方案。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于通過水稻不育系與其同型保持系搭配種植并隔離授粉或錯期播栽并隔離授粉進行庫調控,從而構建源庫水平呈梯度差異的水稻植株樣本。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于通過水稻不育系與其同型保持系搭配種植并隔離授粉或錯期播栽并隔離授粉進行庫調控,輔以不同施氮處理或遮陽網覆蓋處理的源庫調控,從而構建源庫水平呈梯度差異的水稻植株樣本。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的水稻不育系與其同型保持系按照行比1:1、2:1或4:2進行搭配種植。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的錯期播栽條件為:不育系與其同型保持系同期播栽、早播3天同日移栽或早播6天同日移栽。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的施氮處理條件為:0kg/667m2、6kg/667m2或12kg/667m2,并按5:3:2的基蘗穗肥比例進行施肥。
所述的水稻非損傷性源庫調控方法,其特征在于所述的遮陽網覆蓋處理條件為:不遮光、遮光50%或遮光75%。
上述的水稻非損傷性源庫調控的方法,是一種原生的、自然的非損傷性源庫調控方法,打破了傳統源庫理論研究的思路,特別是彌補了剪葉、剪穗等常用方法存在物理性損傷或生理性干擾的不足,為深入研究水稻、小麥、玉米等作物源庫關系提供了一條嶄新的方法思路和技術途徑,對豐富作物源庫理論和促進相關學科發展將具有重要作用。
具體實施方式
以下結合實施例來進一步說明本發明。
實施例1:
2007?2008年,申請人通過剪葉、剪穗來研究不同水分條件下水稻源庫關系時發現,在實際操作過程中,不可避免地對植株產生了物理性損傷和生理性干擾,況且決定剪去哪個部位的葉片(或籽粒)以及如何剪等方面存在著人為選擇性的誤差,這就比較難以準確、真實地反映源庫關系的客觀規律。
為了尋求無需剪葉、剪穗的非損傷性源庫調控方法,申請人基于雜交水稻三系原種生產理論與技術,提出了利用僅僅存在花粉育性基因差異的不育系與其同型保持系來構建基因型完全相同而結實率(庫水平)呈梯度差異的稻株樣本的設想。并于2009?2010年,分別以四組不育系及其同型保持系(中9A/中9B、優1A/優1B、Ⅱ?32A/Ⅱ?32B、錢江1號A/錢江1號B)為材料,在大田條件下,將不育系與其保持系分別按照順風(揚花期風向)并列種植、不同行比搭配種植(A/B行比為1:1、2:1、4:2、6:2)或錯期播栽搭配種植(按同期播栽和A比B早播3天、早播6天、早播9天同日移栽),并用塑料膜隔離授粉。在盆栽條件下,利用周轉箱裝土,按6株不育系:3株保持系搭配種植、錯期播栽、隔離授粉。通過保持系提供不同花粉量給不育系授粉,收獲各處理的不育系植株及其同期播栽的保持系植株進行考種,考查單株總穎花量、每穗總粒數和實粒數,測定千粒重,計算結實率和潛在庫容(總穎花量×飽粒重)和現實庫容(總粒數×結實率×實粒重),分析各稻株樣本的庫水平差異。
結果表明,不育系與其同型保持系分別按揚花期風向并列種植、按不同行數(或株數)比例搭配種植以及安排不育系比其同型保持系早播3?9天搭配種植,均由于保持系提供給不育系的花粉量不同而導致結實率存在差異。進一步研究發現,授粉前光合面積和總穎花數基本一致的不育系植株,由于授粉后結實率不同,灌漿過程中綠葉持續期、葉片光合速率和籽粒充實程度均存在顯著差異,源庫關系也明顯變化。據此,申請人設計了以不育系與其保持系合理搭配、錯期播種、隔離授粉從而構建不同庫水平差異的非損傷性源庫調控方法。
水稻不育系的雌蕊正常而雄蕊花粉敗育,不能自交結實,由其同型保持系授粉后能正常結實繁殖,育性受遺傳基因控制,而保持系的雌雄蕊發育正常,能自交結實,與不育系僅存在花粉育性差異,從本質上來說是一對等基因系。若通過不育系和保持系合理搭配種植、錯期播種并隔離授粉,或在不育系單側種植保持系利用自然風向授粉,以保持系提供不同花粉量給不育系授粉,得到不同結實率的不育系稻株,加上未授粉的不育系稻株和正常結實的保持系稻株,構成了結實率呈梯度差異的稻株樣本系,它們的基因型完全相同,把未授粉的不育系植株視為最低庫水平,把其同型保持系植株視為最高庫水平,便形成了不同庫水平的稻株樣本。在授粉前不同稻株樣本系的光合源水平和潛在庫容量是一致的,而授粉后隨著精卵融合和米粒發育,就形成了不同庫強梯度和庫活性水平,由于庫對源存在反饋調節作用,進而會形成不同的源水平及其源庫關系。若輔以不同施氮水平的源庫處理或不同程度遮光的減源處理,便可構建源庫水平呈梯度差異的稻株樣本。
實施例2:
1.材料與方法:
試驗于2011年在中國水稻研究所富陽基地進行。試驗田土壤pH值5.76、有機質36.7g/kg、全氮2.03g/kg、全磷1.03g/kg、全鉀22.4g/kg、堿解氮155mg/kg、有效磷7.9mg/kg、速效鉀64.8mg/kg。采用實施例1所述庫調控方法,選擇一組不育系及其保持系(中9A/中9B)為供試材料,按同期播栽和A比B早播3天、早播6天同日移栽相間種植(1:1、2:1或4:2行比)。按照裂區試驗設計,施氮量或遮光處理為主區,供試材料為副區,3次重復,小區面積5.4m2。施氮總量共設N0、N6、N12三個水平(分別施純氮量0kg/667m2、6kg/667m2、12kg/667m2,其中基肥占50%、分蘗肥占30%、穗肥占20%。N:P:K比例為1:0.5:0.5,磷肥全部作基肥,鉀肥按基肥和分蘗肥各占50%)。遮光處理共設不遮光CK、遮光50%、遮光75%三個水平(分別以不同程度遮陽網覆蓋,抽穗開始遮光至成熟),施肥管理均與N12處理的相同。濕潤育秧,5月25日播種,二葉一心至三葉期秧田追施尿素5kg/667m2。6月15日移栽,20天秧齡,雙本手插,行株距20.0cm×20.0cm。田間各項農事操作(如播種、栽秧、施肥、打藥等)在同一天內完成,施肥分區定量力求均勻一致。齊穗期和花后20天分別測定全株綠葉面積和各器官的干物重,成熟期收獲考種測定產量性狀,分析各處理的源庫水平及其相互關系。
2.結果與分析:
方差分析顯示,非損傷性源庫調控的莖蘗數、有效穗、總粒數、結實率、千粒重、實測產量和理論產量等性狀在不同材料搭配種植處理之間差異顯著,并隨著施氮水平的增加而變化,施氮與不施氮之間差異明顯。由表1可以看出,與同期播栽保持系中9B相比,通過保持系遲播3天和6天給不育系授粉,造成不育系中9A的結實率分別下降了51.5%和92.6%,不需剪穗便顯著減少了現實庫容水平,同時因源供應過剩,不育系植株在原有莖蘗數的基礎上新長分枝穗,導致有效穗顯著增加而實粒數卻顯著減少,最終產量顯著下降,完全打破了其固有的源庫關系,實現了非損傷性的源庫調控。
表1 非損傷性源庫調控對水稻結實率和產量性狀的影響

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水稻 損傷 性源庫 調控 方法
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