水稻籽粒磷积累对氮素反应的基因型差异及其生理机制

已有水稻磷高效利用机制研究侧重根系对磷的吸收和转运，在地上部磷营养生理过程研究上相对滞后。加强籽粒磷积累的生理和环境调控机理研究，对于揭示水稻植株水平磷高效利用机制具有重要意义。本课题组前期研究发现，不同氮素处理下粳稻品种之间在籽粒磷含量的变异程度上差异显著。在此基础上，本项目以196份江浙地区主栽水稻品种和地方品种为材料，全面探查籽粒磷积累在氮素反应上的基因型差异，探讨不同基因型籽粒磷积累与植株磷素利用效率之间的关系，为磷高效基因型的筛选提供理论依据。同时，基于氮磷互作解析氮素处理下不同生育期植株各器官（特别是结实期籽粒）氮、磷代谢相关组分及酶活性的变化特点，比较氮素稳定型和敏感型材料在氮、磷代谢过程上的差异，明确氮素调控籽粒磷积累的关键环节和部位，阐明籽粒磷积累氮素稳定性的生理机制，为水稻磷高效利用及稻米品质环境稳定性机制等方面研究提供参考。

本项目以196份江浙地区主栽水稻品种和地方品种为材料，全面探查了籽粒磷积累在氮素反应上的基因型差异。随着施氮量的增加，植酸磷浓度显著降低，且不同氮素水平下供试品种之间在籽粒磷含量的变异系数上存在显著差异。通过3年田间试验，揭示了增氮对籽粒磷积累的抑制效应。利用盆栽试验，明确了增氮抑制籽粒磷积累的营养生理机制，提出了植株磷吸收量的降低和籽粒产量增加引起的“稀释效应”是籽粒磷积累下降的主要生理原因。在此基础上，探查了高氮条件下籽粒外观品质下降与磷积累减弱之间的关系，提出了籽粒磷积累的下降可能是高氮条件下大量不完善米形成的原因。本项目研究结果不仅为水稻磷高效利用研究提供有价值的参考；通过明确籽粒磷积累对氮素反应的生理机制及其与稻米外观品质之间的关系，进一步揭示了磷素在水稻产量、品质形成中的作用，为优质米生产技术研发提供了理论依据。