籼粳杂交稻灌浆期同化物分配、转运与产量形成的关系及其调控

It is significance for exerting high yield potential of Japonica and Indica hybrid rice that transporting percentage of NSC is increased from stem to panicle at grain filling stage. Therefore, pot and field experiments are conducted (1) to investigate the accumulation and distribution of NSC during grain filling, and study the structural characteristics of stem vascular bundles, and pathway for phloem-loading and unloading from phloem to panicle, to further elucidate the relationships among NSC supply in stem, phloem-transport and grain yield formation(grain weight, grain filling percentage, and harvest index); (2) to study the relationships between hormones and distribution and transport of NSC in stem at grain filling stage, to further elucidate the rationale for hormones regulating the NSC distribution and transport; (3) to investigate the plasticity in NSC distribution and transport at grain filling stage under different nitrogen management methods (nitrogen rate, nitrogen application strategy, and slow-release nitrogen supplies), and further elucidate the relationships of the plasticity with NSC transport and grain yield formation. Those studies may provide rationale for utilization of carbohydrates accumulated before flowering, NSC distribution after flowering and enhancing yield potential of Japonica and Indica hybrid rice.

提高茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）向籽粒库转运率对充分发挥籼粳杂交稻的高产潜力有着重要意义。因此，本项目通过大田和盆栽试验，研究籼粳杂交稻灌浆期间茎鞘内NSC积累分配特征，维管束特征，NSC在韧皮部运输特征，NSC从韧皮部卸出特征，籽粒淀粉合成相关酶类特征，阐明籼粳杂交稻灌浆期茎鞘内NSC供应、韧皮部运转过程与产量形成（千粒重、结实率和收获指数）的关系；研究籼粳成分不同的杂交稻灌浆期间内源激素与NSC运转之间的关系，阐明灌浆期籼粳成分不同的杂交稻源库内源激素差异对同化物转运分配的作用机理；研究不同氮肥管理措施（氮肥水平、氮肥运筹、缓释氮肥）对籼粳成分不同的杂交稻茎鞘内NSC分配和灌浆期NSC转运的可塑性，阐明其与NSC转运和产量形成的关系。本研究为不同类型籼粳杂交稻合理利用花前物质积累，同化物的分配调控，提高籽粒产量潜力以及超高产栽培提供理论依据。

籼粳亚种间的杂种优势利用是进一步提高水稻产量的有效途径。籼粳杂交稻具有灌浆期超长、花后光合生产优势明显、灌浆期氮素需求相对较大、增量潜力巨大等特点。针对籼粳杂交稻灌浆期间叶片高效光合功能和超长灌浆期、碳氮物质转运和“流”的通畅、籽粒灌浆和产量形成等方面研究相对薄弱的现状，本项目采用籼粳杂交稻代表品种甬优12（YY12）和籼型杂交稻代表品种中浙优1号（ZZY1）为试验材料，通过不同施氮量、15N穗肥标记、花后土壤减氮等手段展开试验，主要研究了一下几个方面的内容：首先研究了籼粳杂交稻籽粒灌浆特性，明确了籼粳杂交稻和籼型杂交稻灌浆特性的差异，籼粳杂交稻YY12群体籽粒增重主要依赖中、后期灌浆，中、后期籽粒充实则主要依赖于较长的灌浆天数，而籽粒N积累在调节各阶段灌浆天数和中、后期灌浆积累量中发挥重要作用。在此基础上通过氮调控造成花后干物质生产、积累和转运的差异，研究籼粳杂交稻花后干物质形成、积累和分配特诊和维管束特征，阐明籼粳杂交稻灌浆期间干物质供应、运转与产量形成的关系。并采用土壤氮淋洗和15N标记穗肥的方法，进一步明确氮肥管理措施对籼粳杂交稻叶氮输出、超长灌浆期和高效光合功能维持、碳氮物质生产及转运、籽粒灌浆及产量形成的影响，拟为籼粳杂交稻氮素栽培调控和氮肥合理施用提供理论依据。. 通过本项目的实施，发表与本课题内容相关的学术论文7篇（国内核心期刊上发表5篇，国际学术期刊2篇）。申报发明专利1件，授权发明专利1件。在研究生培养方面，目前已毕业博士研究生1人。本课题负责人及项目组成员参加国际国内学术会议多次。本课题组所取得的研究成果，已完全达到任务书有关技术水平的要求以及各项具体指标。本研究在籼粳杂交稻花后氮素调控干物质、糖转运及对籽粒贡献等方面，取得了一系列研究成果，具有重要理论意义和广阔应用前景。