水分胁迫对水稻籽粒淀粉合成及产量品质的影响

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本试验以宜香优2115(C1)、IR72(C2)、南粳9108(C3)三个水稻品种为试验材料,分别在水稻孕穗期(S1)、开花期(S2)和灌浆期(S3),设置淹水灌溉(CK,0 k Pa)、轻度水分胁迫(LD,-20 k Pa)、中度水分胁迫(MD,-40 k Pa)、重度水分胁迫(SD,-60 k Pa)处理,探究不同生育时期水分胁迫对水稻籽粒淀粉积累动态、产量和品质的影响。主要结果如下:1、籽粒中直链淀粉和总淀粉含量在各时期表现为轻度水分胁迫>对照处理>中度水分胁迫>重度水分胁迫,蔗糖和可溶性糖含量趋势则表现为重度水分胁迫>中度水分胁迫>对照处理>轻度水分胁迫。与淹水灌溉相比,孕穗期、开花期和灌浆期轻度水分胁迫显著增加了水稻籽粒中总淀粉含量2.5%~2.8%、3.7%~5.3%、5.4%~5.8%;中度、重度水分胁迫显著降低了籽粒中总淀粉含量8.0%~11.6%、5.2%~9.7%、2.2%~6.7%,且总淀粉含量随着水分胁迫的加剧而降低。开花期、灌浆期轻度水分胁迫显著增加了籽粒中直链淀粉含量1.8%~4.2%,各时期重度水分胁迫均显著降低了籽粒中直链淀粉含量2.6%~8.5%,各时期轻度水分胁迫降低了籽粒中蔗糖含量和可溶性糖含量3.4%~44.2%和4.3%~35.0%,各时期中度或重度水分胁迫均使籽粒中蔗糖含量、可溶糖含量分别增加11.0%~80.6%和10.0%~62.9%,并随着水分胁迫的加剧而增加。2、各时期各程度水分胁迫下淀粉合成各相关酶活性均呈现先升高后降低的单峰趋势,但峰值出现的时间在品种间有差异,宜香优2115和IR72在花后10 d达到峰值,南粳9108在花后15 d达到峰值;整个灌浆结实过程中酶活性均表现为轻度水分胁迫>对照处理>中度水分胁迫>重度水分胁迫。各时期轻度水分胁迫均不同程度的提高了籽粒中淀粉合成各相关酶活性,其中灌浆期峰值酶活性提升最高,AGPase峰值酶活性较对照处理提高4.0%~5.0%,SSS峰值酶活性较对照处理提高1.6%~4.3%,SBE峰值酶活性较对照处理提高0.8%~4.3%,DBE峰值酶活性较对照处理提高1.0%~4.3%;中度和重度水分胁迫处理则降低了各相关酶活性。相关分析表明,宜香优2115和南粳9108直链淀粉积累量与AGPase峰值酶活性相关系数达到0.97和0.94,总淀粉积累量与AGPase峰值酶活性相关系数达到0.97和0.93,IR72直链淀粉积累量和总淀粉积累量与DBE峰值酶活性相关系数达到0.97和0.98。3、各时期水分胁迫下产量表现为灌浆期>开花期>孕穗期,且各时期差异显著,轻度水分胁迫下产量显著高于中度和重度水分胁迫。与淹水灌溉相比,孕穗期轻度水分胁迫使产量下降3.3%~20.7%,中度、重度水分胁迫下每穗实粒数和结实率的显著降低导致产量下降21.4%~47.2%、23.0%~48.8%。开花期轻度水分胁迫下千粒重显著增加促进产量增加1.0%~7.7%,中度和重度水分胁迫下千粒重、每穗实粒数和结实率均显著下降导致产量分别降低10.8%~29.4%和14.0%~31.6%。灌浆期轻度水分胁迫下千粒重和结实率显著促进产量增加9.3%~16.1%,中度和重度水分胁迫下产量分别降低7.7%~27.3%和11.6%~29.5%,且中度和重度水分胁迫下千粒重、每穗实粒数和结实率均显著下降。4、相比孕穗期和开花期,灌浆期水分胁迫下精米率和整精米率显著提高,RVA谱中崩解值提高、消减值降低。轻度水分胁迫下糙米率、精米率和整精米率显著高于中度和重度水分处理,最高粘度、热浆粘度和崩解值随水分胁迫增加而下降。灌浆期轻度水分胁迫下精米率和整精米率较对照处理分别提高1.0%~1.7%和3.2%~17.1%,胶稠度较对照处理增加4.0mm~6.7mm,RVA谱特性表现为最高粘度和崩解值增大,消减值减小。综合水分胁迫时期和程度研究结果表明,灌浆期轻度水分胁迫提高了水稻籽粒中淀粉含量及相关酶活性,增加千粒重和结实率进而提高产量,改善稻米加工和食味品质,为水稻节水优质高产栽培提供理论支撑。
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