中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (5): 890-906.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.05.006
肖长春1,2(), 韦新宇1,2(
), 曾跃辉1,2, 黄建鸿1,2, 许旭明2,3(
)
收稿日期:
2024-07-22
接受日期:
2024-08-20
出版日期:
2025-03-07
发布日期:
2025-03-07
通信作者:
联系方式:
肖长春,E-mail:958358229@qq.com。
基金资助:
XIAO ChangChun1,2(), WEI XinYu1,2(
), ZENG YueHui1,2, HUANG JianHong1,2, XU XuMing2,3(
)
Received:
2024-07-22
Accepted:
2024-08-20
Published:
2025-03-07
Online:
2025-03-07
摘要:
【目的】研究不同播期下黑米籽粒花色苷积累的动态过程及其与气象因子的关系,为高花色苷黑米水稻品种的选育与调整播期优化适合黑米水稻生长的气象条件来提高籽粒花色苷含量提供借鉴。【方法】2022—2023年采用籽粒花色苷含量具有显著差异的3个黑米品种(黑糯、丽人紫和岩紫糯35)为材料,各设置5个播期(B1—B5)处理,花后每5 d取样测定籽粒花色苷含量,基于Logistic方程对各播期黑米的籽粒花色苷积累特性进行分析,并通过通径分析、回归分析,探讨花色苷积累特性对气象因子的响应机制。【结果】播期使黑米水稻灌浆期内遭遇的气象因子发生改变,通过缩短播始期使黑米水稻全生育期缩短;黑米籽粒花色苷含量大小首先决定于基因型,其积累特征参数(Wa、MRa、MeRa、TMRa、WMRa、Da)受播期效应影响最为显著,随播期推后呈先减小后增大的趋势,迟播比早播更利于籽粒花色苷的积累;籽粒花色苷呈“慢-快-慢”积累过程,花后9.79—15.35 d达到峰值,受年型、播期和品种间调控;通径分析结果表明,Wa主要由MeRa和Da决定,以MeRa对Wa的贡献最大;籽粒花色苷积累特征参数与灌浆期内光温气象因子呈极显著负相关,气温变化对籽粒花色苷积累的影响大,随Tamax、Dheat和Savg增加,籽粒花色苷Da缩短,MeRa减小,Wa降低,灌浆期内平均气温25.0—27.4 ℃适宜籽粒花色苷积累。【结论】播期对黑米水稻籽粒花色苷积累的影响反映的是气象因子的综合效应,气温是影响籽粒花色苷积累的主要气象因子,其通过影响籽粒花色苷积累速率高低和积累持续时间的长短影响籽粒花色苷积累的高低。应根据种植制度选择花色苷含量高的黑米品种,在6月下旬至7月上旬适时播种可优化适配灌浆期内的气象要素,进而提高籽粒花色苷含量。
肖长春, 韦新宇, 曾跃辉, 黄建鸿, 许旭明. 不同播期下黑米籽粒花色苷的积累特性及其与气象因子的关系[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 890-906.
XIAO ChangChun, WEI XinYu, ZENG YueHui, HUANG JianHong, XU XuMing. Accumulation Characteristics of Anthocyanins in Black Rice Under Different Sowing Dates and Its Relationship with Meteorological Factors[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(5): 890-906.
表1
供试黑米品种及基本信息"
品种 Variety | 类型 Type | 栽培晚稻全生育期 Growth period (d) | 籽粒花色苷含量 Anthocyanin content (u/1000 grain) | 选育单位 Breeding units |
---|---|---|---|---|
黑糯 Heinuo | 常规稻 Conventional rice | 114 | 13.13Bb | 三明市农业科学研究院 Sanming Academy of Agricultural Sciences |
丽人紫 Lirenzi | 常规稻 Conventional rice | 118 | 8.49Cc | 湖南省水稻研究所 Hunan Rice Research Institute |
岩紫糯35 Yanzinuo35 | 常规稻 Conventional rice | 115 | 15.23Aa | 龙岩市农业科学研究所 Longyan Institute of Agricultural Science |
表2
不同播期处理下黑米水稻开花至成熟(灌浆期)的日期(MM-DD)及灌浆期天数(d)"
品种 Variety | 年份 Year | 播期处理<BOLD>S</BOLD>owing dates treatment | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | ||
黑糯 Heinuo | 2022 | 06-09—07-13 (34) | 07-01—08-01 (31) | 07-18—08-17 (30) | 08-13—09-13 (31) | 09-17—10-23 (36) |
2023 | 06-06—07-08 (32) | 06-28—07-28 (30) | 07-14—08-13 (31) | 08-07—09-09 (33) | 09-14—10-20 (35) | |
丽人紫 Lirenzi | 2022 | 06-12—07-16 (34) | 07-03—08-04 (32) | 07-20—08-20 (31) | 08-15—09-16 (32) | 09-21—10-27 (36) |
2023 | 06-09—07-11 (32) | 06-30—07-31 (31) | 07-15—08-16 (32) | 08-09—09-11 (33) | 09-15—10-20 (35) | |
岩紫糯35 Yanzinuo35 | 2022 | 06-06—07-13 (37) | 06-28—07-31 (34) | 07-15—08-17 (33) | 08-10—09/13 (34) | 09-16—10-24 (38) |
2023 | 06-04—07-08 (34) | 06-25—07-27 (32) | 07-10—08-12 (33) | 08-04—09-08 (35) | 09-11—10-18 (37) |
表3
不同播期处理下黑米水稻籽粒花色苷积累拟合Logistic方程及特征参数"
年份 Year | 品种 Variety | <BOLD>播期处理</BOLD> <BOLD>S</BOLD>owing date treatment | Logistic方程 Logistic equation W=K/(1+EXP(A-Bt) | R2 | Wa (u/1000 grain) | 积累速率 Accumulation rate (u/(1000 grain·d)) | MRa | Da (d) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TMRa (d) | WMRa (u/1000 grain) | |||||||||
MRa | MeRa | |||||||||
2022 | 黑糯 Heinuo | B1 | W=10.900/(1+EXP(9.274-0.987t)) | 0.999** | 10.81b | 2.69b | 0.80b | 9.39b | 5.45b | 13.33b |
B2 | W=3.550/(1+EXP(7.613-1.119t)) | 0.999** | 3.41d | 0.99d | 0.34d | 6.80d | 1.78d | 10.28d | ||
B3 | W=3.104/(1+EXP(7.193-1.130t)) | 0.999** | 3.04e | 0.88e | 0.31d | 6.36e | 1.55e | 9.80e | ||
B4 | W=4.352/(1+EXP(8.287-1.136t)) | 0.999** | 4.17c | 1.24c | 0.40c | 7.30c | 2.18c | 10.72c | ||
B5 | W=13.444/(1+EXP(8.707-0.907t)) | 0.997** | 13.13a | 3.05a | 0.95a | 9.59a | 6.72a | 13.88a | ||
平均Average | 6.91 | 1.77 | 0.56 | 7.89 | 3.54 | 11.60 | ||||
丽人紫 Lirenzi | B1 | W=7.116/(1+EXP(8.412-0.914t)) | 0.997** | 7.09b | 1.63b | 0.52b | 9.20b | 3.56b | 13.46b | |
B2 | W=2.760/(1+EXP(7.413-1.014t)) | 0.998** | 2.71d | 0.70d | 0.24d | 7.31d | 1.38d | 11.15d | ||
B3 | W=2.370/(1+EXP(7.758-1.079t)) | 0.996** | 2.31e | 0.64d | 0.22d | 7.19e | 1.19d | 10.79e | ||
B4 | W=3.688/(1+EXP(7.693-0.998t)) | 0.998** | 3.64c | 0.92c | 0.31c | 7.70c | 1.84c | 11.60c | ||
B5 | W=8.525/(1+EXP(8.590-0.842t)) | 0.997** | 8.49a | 1.80a | 0.56a | 10.20a | 4.26a | 14.82a | ||
平均值Average | 4.85 | 1.14 | 0.37 | 8.32 | 2.45 | 12.36 | ||||
岩紫糯35 Yanzinuo35 | B1 | W=12.240/(1+EXP(6.975-0.756t)) | 0.996** | 12.06b | 2.32b | 0.84b | 9.22b | 6.12b | 14.37b | |
B2 | W=5.079/(1+EXP(7.738-0.933t)) | 0.998** | 5.01d | 1.19d | 0.40d | 8.29d | 2.54d | 12.46d | ||
B3 | W=4.325/(1+EXP(6.911-0.878t)) | 0.999** | 4.24e | 0.95e | 0.35e | 7.86e | 2.16e | 12.29d | ||
B4 | W=7.945/(1+EXP(7.530-0.834t)) | 1.000** | 7.71c | 1.66c | 0.57c | 9.02c | 3.97c | 13.68c | ||
B5 | W=15.447/(1+EXP(7.407-0.736t)) | 1.000** | 15.23a | 2.84a | 0.99a | 10.06a | 7.72a | 15.35a | ||
平均Average | 8.85 | 1.79 | 0.63 | 8.89 | 4.50 | 13.63 | ||||
2023 | 黑糯 Heinuo | B1 | W=9.285/(1+EXP(9.480-1.017t)) | 0.979** | 9.10b | 2.36b | 0.69b | 9.32b | 4.64b | 13.15b |
B2 | W=3.080/(1+EXP(7.436-1.157t)) | 0.992** | 3.02e | 0.89e | 0.31d | 6.43e | 1.54d | 9.79e | ||
B3 | W=3.284/(1+EXP(8.643-1.210t)) | 0.987** | 3.22d | 0.99d | 0.31d | 7.15d | 1.64d | 10.36d | ||
B4 | W=4.910/(1+EXP(9.728-1.187t)) | 0.987** | 4.81c | 1.46c | 0.42c | 8.20c | 2.46c | 11.47c | ||
B5 | W=11.365/(1+EXP9.042-0.911t)) | 0.990** | 11.14a | 2.59a | 0.78a | 9.53a | 5.68a | 13.72a | ||
平均Average | 6.26 | 1.66 | 0.50 | 8.12 | 3.19 | 11.70 | ||||
丽人紫 Lirenzi | B1 | W=6.225/(1+EXP(8.891-0.983t)) | 0.994** | 6.10b | 1.53a | 0.47a | 9.05b | 3.11b | 13.01b | |
B2 | W=2.426/(1+EXP(8.002-1.116t)) | 0.998** | 2.38e | 0.68d | 0.22d | 7.17e | 1.21e | 10.66e | ||
B3 | W=2.685/(1+EXP(8.273-1.097t)) | 0.991** | 2.63d | 0.74d | 0.24d | 7.54d | 1.34d | 11.09d | ||
B4 | W=4.005/(1+EXP(9.085-1.039t)) | 0.994** | 3.93c | 1.04c | 0.31c | 8.75c | 2.00c | 12.50c | ||
B5 | W=7.370/(1+EXP(8.943-0.855t)) | 0.999** | 7.22a | 1.58a | 0.48a | 10.06a | 3.69a | 14.61a | ||
平均Average | 4.45 | 1.11 | 0.34 | 8.51 | 2.27 | 12.37 | ||||
岩紫糯35 Yanzinuo35 | B1 | W=10.657/(1+EXP(7.225-0.816t)) | 0.997** | 10.44b | 2.17b | 0.77a | 9.42b | 5.33b | 13.82b | |
B2 | W=3.987/(1+EXP(7.985-0.994t)) | 0.993** | 3.91e | 0.99d | 0.33d | 8.03e | 1.99e | 11.94d | ||
B3 | W=4.669/(1+EXP(7.541-0.914t)) | 0.998** | 4.59d | 1.07d | 0.36d | 8.47d | 2.57d | 12.73c | ||
B4 | W=8.750/(1+EXP(8.315-0.883t)) | 0.999** | 8.58c | 1.93c | 0.62c | 8.86c | 4.38c | 13.63b | ||
B5 | W=12.569/(1+EXP(8.113-0.807t)) | 0.998** | 12.32a | 2.44a | 0.79a | 10.27a | 6.29a | 15.28a | ||
平均Average | 7.97 | 1.72 | 0.57 | 9.01 | 4.11 | 13.48 | ||||
因素Factor | 均方Mean squares | |||||||||
年份Year (A) | 8.79** | 0.11** | 0.05** | 1.94** | 2.08** | 0.09** | ||||
播期sowing date (B) | 225.99** | 8.59** | 0.82** | 26.48** | 58.29** | 45.80** | ||||
品种Variety (C) | 106.93** | 3.74** | 0.47** | 6.68** | 28.48** | 27.24** | ||||
A×B | 5.16** | 0.23** | 0.02** | 0.64** | 1.43** | 1.16** | ||||
A×C | 0.52** | 0.01** | 0.01** | 0.09** | 0.10** | 0.15** | ||||
B×C | 7.38** | 0.33** | 0.03** | 1.14** | 1.86** | 1.03** | ||||
A×B×C | 0.28** | 0.01** | 0.01** | 0.17** | 0.09** | 0.06** |
表4
不同播期处理下黑米籽粒花色苷积累各时期特征参数"
年份 Year | 品种 Variety | <BOLD>播期处理</BOLD> <BOLD>S</BOLD>owing date treatment | 积累速率 Accumulation rate (u/(1000 grain·d)) | 持续时间 Time of duration (d) | 积累量 Accumulation (u/1000 grain) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ra1 | Ra2 | Ra3 | Ta1 | Ta2 | Ta3 | Wa1 | Wa2 | Wa3 | |||
2022 | 黑糯 Heinuo | B1 | 0.29b | 2.36b | 0.80b | 8.06b | 2.67b | 2.61b | 2.30b | 6.29b | 2.09b |
B2 | 0.13d | 0.87d | 0.30d | 5.63d | 2.35c | 2.30c | 0.75d | 2.05d | 0.68d | ||
B3 | 0.13d | 0.77e | 0.26e | 5.20e | 2.33cd | 2.28cd | 0.66e | 1.79e | 0.59e | ||
B4 | 0.15c | 1.08c | 0.37c | 6.14c | 2.32d | 2.27d | 0.92c | 2.51c | 0.83c | ||
B5 | 0.35a | 2.68a | 0.91a | 8.14a | 2.90 a | 2.84a | 2.84a | 7.76a | 2.57a | ||
平均Average | 0.21 | 1.55 | 0.53 | 6.63 | 2.51 | 2.46 | 1.49 | 4.08 | 1.35 | ||
丽人紫 Lirenzi | B1 | 0.19b | 1.43b | 0.48b | 7.76b | 2.88b | 2.82b | 1.50b | 4.11b | 1.36b | |
B2 | 0.10cd | 0.61d | 0.21d | 6.01d | 2.60c | 2.54c | 0.58d | 1.59d | 0.53d | ||
B3 | 0.08d | 0.56e | 0.19e | 5.97d | 2.44d | 2.39d | 0.50e | 1.37e | 0.45e | ||
B4 | 0.12c | 0.81c | 0.27c | 6.38c | 2.64c | 2.58c | 0.78c | 2.13c | 0.71c | ||
B5 | 0.21a | 1.57a | 0.53a | 8.63a | 3.13a | 3.06a | 1.80a | 4.92a | 1.63a | ||
平均Average | 0.14 | 1.00 | 0.34 | 6.95 | 2.74 | 2.67 | 1.03 | 2.82 | 0.94 | ||
岩紫糯35 Yanzinuo35 | B1 | 0.35b | 2.03b | 0.69b | 7.48b | 3.48b | 3.40b | 2.59b | 7.07b | 2.34b | |
B2 | 0.16d | 1.04d | 0.35d | 6.88d | 2.82e | 2.76e | 1.07d | 2.93d | 0.97d | ||
B3 | 0.14e | 0.83e | 0.28e | 6.37e | 3.00d | 2.93d | 0.91e | 2.50e | 0.83e | ||
B4 | 0.23c | 1.45c | 0.49c | 7.44c | 3.16c | 3.09c | 1.68c | 4.59c | 1.52c | ||
B5 | 0.40a | 2.49a | 0.85a | 8.28a | 3.58a | 3.50a | 3.27a | 8.92a | 2.96a | ||
平均Average | 0.25 | 1.57 | 0.53 | 7.29 | 3.21 | 3.14 | 1.90 | 5.20 | 1.72 | ||
2023 | 黑糯 Heinuo | B1 | 0.24b | 2.07b | 0.70b | 8.03b | 2.59b | 2.53b | 1.96b | 5.36b | 1.78b |
B2 | 0.12d | 0.78e | 0.27e | 5.29e | 2.28c | 2.23c | 0.65e | 1.78e | 0.59e | ||
B3 | 0.12d | 0.87d | 0.30d | 6.06d | 2.18e | 2.13e | 0.69d | 1.90d | 0.63d | ||
B4 | 0.15c | 1.28c | 0.43c | 7.09c | 2.22d | 2.17d | 1.04c | 2.84c | 0.94c | ||
B5 | 0.28a | 2.27a | 0.77a | 8.48a | 2.89a | 2.83a | 2.40a | 6.56a | 2.17a | ||
平均Average | 0.18 | 1.45 | 0.49 | 6.99 | 2.43 | 2.38 | 1.35 | 3.69 | 1.22 | ||
丽人紫 Lirenzi | B1 | 0.17b | 1.34b | 0.45b | 7.71b | 2.68b | 2.62b | 1.32b | 3.59b | 1.19b | |
B2 | 0.09d | 0.59e | 0.20d | 5.99e | 2.36e | 2.31e | 0.51e | 1.40e | 0.46e | ||
B3 | 0.09d | 0.65d | 0.22d | 6.34d | 2.40d | 2.35d | 0.57d | 1.55d | 0.51d | ||
B4 | 0.11c | 0.91c | 0.31c | 7.48c | 2.54c | 2.48c | 0.85c | 2.31c | 0.77c | ||
B5 | 0.18a | 1.38a | 0.47a | 8.92a | 3.08a | 3.01a | 1.56a | 4.26a | 1.41a | ||
平均Average | 0.13 | 0.97 | 0.33 | 7.29 | 2.61 | 2.55 | 0.96 | 2.62 | 0.87 | ||
岩紫糯35 Yanzinuo35 | B1 | 0.31b | 1.91b | 0.65b | 7.24b | 3.23b | 3.16b | 2.25b | 6.15b | 2.04b | |
B2 | 0.13e | 0.87e | 0.30d | 6.71e | 2.65e | 2.59e | 0.84e | 2.30e | 0.76d | ||
B3 | 0.16d | 0.93d | 0.27e | 7.03d | 2.88d | 2.82d | 1.15d | 2.68d | 0.76d | ||
B4 | 0.23c | 1.69c | 0.57c | 7.92c | 2.98c | 2.92c | 1.85c | 5.05c | 1.67c | ||
B5 | 0.30a | 2.14a | 0.73a | 8.88a | 3.39a | 3.32a | 2.66a | 7.26a | 2.41a | ||
平均Average | 0.23 | 1.51 | 0.50 | 7.56 | 3.03 | 2.96 | 1.75 | 4.69 | 1.53 |
表6
籽粒花色苷积累特征参数与灌浆期气象因子间的相关关系"
相关系数 Correlation coefficient | Tamax | Tamin | Tavg | F | Uavg | Savg | Dheat | Dcold |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tamin | 0.81** | |||||||
Tavg | 0.97** | 0.92** | ||||||
F | -0.14 | 0.40 | 0.08 | |||||
Uavg | 0.81** | 0.65** | 0.82** | -0.07 | ||||
Savg | 0.76** | 0.59** | 0.72** | -0.23 | 0.75** | |||
Dheat | 0.94** | 0.62** | 0.86** | -0.33 | 0.85** | 0.83** | ||
Dcold | -0.37 | -0.45 | -0.39 | -0.14 | -0.24 | -0.19 | -0.18 | |
MRa | -0.78** | -0.71** | -0.77** | 0.03 | -0.59** | -0.63** | -0.69** | 0.31 |
MeRa | -0.75** | -0.70** | -0.74** | — | -0.54** | -0.60** | -0.64** | 0.29 |
TMRa | -0.86** | -0.73** | -0.85** | 0.04 | -0.73** | -0.67** | -0.78** | 0.34 |
Da | -0.82** | -0.74** | -0.81** | -0.02 | -0.63** | -0.60** | -0.71** | 0.36 |
Wa | -0.78** | -0.75** | -0.77** | -0.02 | -0.58** | -0.61** | -0.67** | 0.35 |
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