一次枝梗优势型大穗水稻新材料的结实与灌浆特性研究

A key way for super hybrid rice breeding in the near future in China is the utilization of rice germplasms with large or heavy panicle.However, practice of super indica rice breeding in southern China showed that many newly-developed cultivars manifested an unstable or lower level in seedsetting rate, which cut down their yield potentials.In our previous studies, we developed a new rice germplasm from mutant and its hybridization, which showed distinctly different in the panicle type with a superior primary branch number over the secondery branch number than the commom heavy-panicle cultivars.The rice strain demonstrated higher seedset rate (>90%), more concentrated in grain-filling and more uniformal in grain quality, maybe qualified to be a super parent for a hybrid rice combination. The objective of this research is to evaluate its plant "source-flow-sink" parameters around its flowering and grain-filling stage; pollen activities，key enzymes, to elucidate the pathway and charcteristics of functioning underlining its higher and stabler seedsetting ability.

采用大穗或重穗是我国未来超高产杂交稻育种的重要途径。大穗水稻育种中出现的结实率过低和不稳，成为我国南方籼型超级杂交稻育种的重大障碍。找到能有效克服上述障碍的新型种质资源和基因，探讨其优异结实的原理与途径，对南方超级稻育种和高产栽培意义重大。本研究前期通过突变诱导和杂交转育获得一株稳定遗传的大穗型水稻品系，具有与现有绝大多数水稻穗型不同，即一次枝梗优势型特征，初步研究得到该品系具有比对照水稻品种明显的结实率高（稳定>90%）、籽粒灌浆集中和结实籽粒整齐度高等优势，有望成为超级稻育种的"超级亲本"。本研究将该材料与相近普通大穗材料相比，对其灌浆所涉源-库-流特征、开花前后花器官发育与灌浆同化物转运特定酶等，初步找到一次枝梗型大穗水稻高结实性能的调控途径与方式、探讨该材料及其相关结实基因的价值与利用途径。

本研究由于仅仅批准了一个1年期的“小额资助”，本年度完成了原有设计的部分内容。包括：试验1 高产栽培条件下2类水稻源-流-库特征值的测定；试验2 改变源库比例对BL006灌浆速率的影响和试验3 BL006不同部位韧皮部解剖结构及其活性测定。上述试验于2014年夏季采用田间试验方法完成，试验采用“一次支梗优势型”大穗水稻品种BL006与“二次支梗优势型”R-农白进行对比，该年度中稻开花灌浆期自然条件较好，结果2品种在高产群体条件下结实大致一致（90%左右）。.在此“优良”条件下，BL006仍表现出较好的前期生长和物质转运优势，表现为从孕穗期到齐穗20天BL006干物质积累量一直显著高于R-农白；BL006茎鞘和叶干重的输出率和表观转运率高于R-农白，物质流动畅通，但其缺点是成熟期有大量的干物质滞留在茎鞘，可能与其“粒叶比”较小有关。.齐穗期BL006和R-农白可溶性糖含量、淀粉含量、非结构性碳水化合物含量和总量均为茎鞘高于叶片； BL006茎鞘中这些物质的含量均高于R-农白，叶片中含量则以R-农白的较高。BL006籽粒的灌浆物质更多的来源于抽穗前茎鞘储存的碳水化合物；R-农白虽然茎鞘储存的碳水化合物比BL006少，但抽穗后叶片的光合作用产物及其转运较BL006高，从而更好地促进籽粒的灌浆。.2种水稻籽粒灌浆拟合方程的参数和灌浆速率曲线可知，BL006灌浆起始势较高，达到最大灌浆速率所用的时间较短，一次枝梗籽粒的前期的增重速率及最大灌浆速率远高于R-农白，导致最终的千粒重较R-农白高。剪叶处理导致BL006和R-农白提前启动灌浆，最大灌浆速率降低，达到最大灌浆速率所用的时间缩短，最终粒重略有降低。剪叶对R-农白各灌浆指标以及结实率的影响均大于BL006，说明改变源库比例对BL006灌浆结实的影响较小。.对穗部及其附近相关部位的维管束进行了切片和观测。结果，相比R-农白，BL006穗颈相关部位的大、小维管束数量显著多，但每个面积及其总面积均比R-农白小。两者一次枝梗和二次枝梗的结构差异不大。.根据以上结果，对BL006在一般气候条件下，其灌浆特性明显，但并未表现在结实的优越性上。因此，对BL006和R-农白关键穗部关键代谢酶的基因表达及其在不同环境下的结实性能表现进行深入研究，对揭示BL006的优势性能很有必要。