中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (12): 2309-2321.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.12.004
魏晓东(), 宋雪梅, 王宁, 赵庆勇, 朱镇, 陈涛, 赵凌, 王才林, 张亚东(
)
收稿日期:
2023-12-06
接受日期:
2024-03-15
出版日期:
2024-06-16
发布日期:
2024-06-25
通信作者:
联系方式:
魏晓东,E-mail:weiyinglin@163.com。
基金资助:
WEI XiaoDong(), SONG XueMei, WANG Ning, ZHAO QingYong, ZHU Zhen, CHEN Tao, ZHAO Ling, WANG CaiLin, ZHANG YaDong(
)
Received:
2023-12-06
Accepted:
2024-03-15
Published:
2024-06-16
Online:
2024-06-25
摘要:
【目的】 研究南粳系列超级稻灌浆期光合产物转运和分配及相关基因表达量的变化特性及其与对照品种的差异,总结南粳系列超级稻高产的生理优势,为优质高产粳稻的培育提供理论依据。【方法】 采用南粳5718、南粳晶谷、南粳3908和南粳5055为研究对象,以淮稻5号为对照,在孕穗期、开花期以及开花后每隔7 d至成熟期测定剑叶光合速率、地上部干物质分配和转运,以及剑叶和籽粒发育不同时期物质转运相关基因的表达量,统计产量差异。【结果】 南粳系列超级稻产量和千粒重高于淮稻5号,其剑叶净光合速率在孕穗期和花后28 d显著高于淮稻5号。在物质转运方面,南粳系列超级稻开花后茎叶干重、叶片输出量、输出率和转运率显著高于淮稻5号,其中南粳5718叶片输出量和输出率最高。南粳5718剑叶中与淀粉降解和糖类代谢相关基因(OsSPS1,OsSUT2,OsGWD1)的表达比其他品种启动早,最高表达量也高于其他品种。籽粒中SWEET基因在灌浆早期的蔗糖转运过程中扮演重要角色,中后期OsPK3、OsSUT1、OsSUT2基因在糖类的运输卸载中发挥重要作用,OsAGPL2和OsDPE1基因在中后期淀粉合成中发挥重要作用,南粳5718、南粳晶谷、南粳3908籽粒中与淀粉合成和糖类运输的相关基因在不同时期的表达量显著高于淮稻5号。【结论】 南粳系列超级稻较高的产量在物质转运方面主要有以下特征:茎秆和叶片物质积累量多,穗积累量大,叶片和茎秆物质转运率高;叶片中蔗糖代谢和转运相关基因表达量高,有利于蔗糖在源端的合成、装载和转运;籽粒中蔗糖转运和淀粉合成相关基因表达量高,有利于蔗糖在库端的卸载及籽粒中淀粉的合成。
魏晓东, 宋雪梅, 王宁, 赵庆勇, 朱镇, 陈涛, 赵凌, 王才林, 张亚东. 南粳系列超级稻品种灌浆期光合产物的分配特性[J]. 中国农业科学, 2024, 57(12): 2309-2321.
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表1
引物序列"
基因 Gene | 正向引物 Forward peimer (5'-3') | 反向引物 Reverse primer (3'-5') |
---|---|---|
Actin | ACCATTGGTGCTGAGCGTTT | CGCAGCTTCCATTCCTATGAA |
OsAGPL2 | AGTTCGATTCAAGACGGATAGC | CGACTTCCACAGGCAGCTTATT |
OsDPE1 | ATAGCAGAAGACCTGGGGGT | AGAACTGCCATTCCAGGAGC |
OsGWD1 | ATGGCTTACTCCGTGACTTGG | CGTTCAGGAGAGCCAAGGAG |
OsPK3 | GAGCCCATTGGAGTCTCTCG | GGGACGATACTTGGCAACCA |
OsSPS1 | AGATTCGGAGCAAGGTGGTG | GCGAACCTGGTACTGAGCAT |
OsSUT1 | CTCAAAATGGGGAAGACGAAG | AAATCACAGCCACCAGAAATG |
OsSUT2 | TCACCCTAGCACAGAACAGG | CATCAGACCAAAAGAACCCA |
OsSWEET4 | TTTAGCTAAGCCGTCCCAAAG | CACGGCATGATGATGATATTG |
表2
参试水稻品种产量及其构成因子"
品种 Variety | 穗数 No. of panicles (×104·hm-2) | 每穗粒数 Spikelets per panicle | 结实率 Seed -setting rate (%) | 千粒重 1000-grain weight (g) | 实收产量 Harvest yield (kg·hm−2) |
---|---|---|---|---|---|
南粳5718 Nanjing 5718 | 351.0±26.3a | 127.4±21.3a | 88.9±3.4ab | 28.3±0.2a | 11392.8±189.3a |
南粳3908 Nanjing 3908 | 237.3±9.1b | 137.3±6.5a | 95.0±2.4a | 28.2±0.3a | 11524.8±90.9a |
南粳晶谷Nanjingjinggu | 237.3±27.2b | 135.8±26.5a | 91.2±0.5a | 26.8±0.1b | 12066.0±229.9a |
南粳5055 Nanjing 5055 | 243.1±10.0b | 133.2±17.4a | 92.6±0.5a | 27.6±0.2b | 10621.6±329.3b |
淮稻5号 Huaidao 5 | 362.7±10.9a | 118.8±17.7b | 84.2±2.0b | 25.7±0.4c | 9760.5±125.6c |
表3
不同品种叶片和茎秆的输出率和转运率"
品种 Variety | 叶片Leaf | 茎秆Stem | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
输出量 Output (g) | 输出率 Output rate (%) | 转运率 Transport rate (%) | 输出量 Output (g) | 输出率 Output rate (%) | 转运率 Transport rate (%) | |
南粳5718 Nanjing 5718 | 0.59±0.04a | 35.37±4.78a | 10.88±1.24a | 1.05±0.07a | 32.75±5.90a | 19.23±1.05a |
南粳3908 Nanjing 3908 | 0.42±0.06b | 27.92±3.78b | 12.10±1.27a | 0.43±0.04c | 14.56±4.60c | 11.88±1.39b |
南粳5055 Nanjing 5055 | 0.30±0.03c | 23.18±4.07b | 8.62±1.22b | 0.14±0.08e | 6.70±2.32d | 4.12±1.61c |
南粳晶谷 Nanjingjinggu | 0.36±0.03d | 24.25±4.64b | 8.61±1.39b | 0.80±0.06b | 24.26±4.83b | 18.02±2.19a |
淮稻5号 Huaidao 5 | 0.24±0.08e | 19.40±1.23c | 6.21±0.59c | 0.36±0.03d | 15.61±1.92c | 9.65±1.79b |
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