中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (15): 2946-2963.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.004
张巫军1(), 段秀建1(
), 李茂瑜2, 罗夏3, 刘强明1, 唐永群1(
), 李经勇1, 姚雄1(
)
收稿日期:
2024-01-17
接受日期:
2024-06-24
出版日期:
2024-08-05
发布日期:
2024-08-05
通信作者:
联系方式:
张巫军,E-mail:zhangwj881125@163.com。段秀建,E-mail:duanxiujian9077@163.com。张巫军和段秀建为同等贡献作者。
基金资助:
ZHANG WuJun1(), DUAN XiuJian1(
), LI MaoYu2, LUO Xia3, LIU QiangMing1, TANG YongQun1(
), LI JingYong1, YAO Xiong1(
)
Received:
2024-01-17
Accepted:
2024-06-24
Published:
2024-08-05
Online:
2024-08-05
摘要:
【目的】研究弱光胁迫下外源喷施烯效唑对杂交籼稻植株内源激素、茎秆解剖和形态特征及抗倒伏性的调控效应,为四川盆地弱光环境下杂交籼稻丰产稳产及应急化控栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018-2019年,以四川盆地主推品种渝香203(三系杂交籼稻)和C两优华占(两系杂交籼稻)为材料,设置光照、烯效唑和品种的三因子互作大田裂裂区试验,遮阴为主区,设置正常光照(NL)和遮阴处理(S,遮光率为50%);以叶面喷施烯效唑为副区,设置烯效唑溶液梯度分别为0(U0)、40 mg·L-1(U40)和80 mg·L-1(U80),以品种为副副区,分别为渝香203和C两优华占,比较不同处理茎秆倒伏指数,并从茎秆形态、解剖结构和内源激素等方面剖析植株抗倒伏性差异的原因。【结果】遮阴和烯效唑对两杂交籼稻品种茎秆形态解剖结构、内源激素和抗倒伏性均具有显著的调控作用。较正常光照,遮阴处理显著提高杂交籼稻茎秆倒伏指数,归因于折断弯矩显著降低,尽管弯曲力矩亦显著降低,品种渝香203差异较明显。基节横切面茎秆机械组织、大小维管束面积显著降低,纵切面茎秆细胞宽度减小,导致细胞长宽比增加,茎壁厚度减小,从而显著降低了遮阴胁迫下茎秆机械强度。遮阴下,烯效唑处理显著降低杂交籼稻茎秆倒伏指数,归因于弯矩力矩显著降低及折断弯矩显著提高,渝香203变幅较大。一方面,烯效唑处理通过缩短基部节间长度,进而降低株高和重心高,使得弯曲力矩降低;节间形态建成期内源GA1+3和IAA含量减少,使得细胞长度和长宽比降低,是基部节间长度缩短的重要原因。另一方面,烯效唑提高了内源Z+ZR和IP+IPA含量,细胞变小且排列致密,机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数量增加,使得大、小维管束数目和面积、机械组织厚度增大,进而提高了茎秆折断弯矩。相关分析表明,细胞长度、细胞长宽比、机械组织厚度和大、小维管束面积与倒伏指数显著负相关,与折断弯矩显著正相关,两品种趋势一致。【结论】遮阴下,烯效唑通过降低内源生长素和赤霉素,使得基部节间长度缩短,提高内源细胞分裂素,减小细胞大小和长宽比,增加细胞致密程度,机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数目,大、小维管束数目和面积、机械组织厚度相应增加,从而改善了弱光胁迫下杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性。
张巫军, 段秀建, 李茂瑜, 罗夏, 刘强明, 唐永群, 李经勇, 姚雄. 弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆形态、解剖特征和抗倒伏性的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 2946-2963.
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表1
弱光下烯效唑对杂交籼稻产量及力学指标的影响"
处理 Treatment | 折断弯矩 Breaking resistance (g∙cm) | 弯曲力矩 Bending moment by whole plant (g∙cm) | 倒伏指数 Lodging index (%) | 产量 Grain yield (t∙hm-2) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2018 | 2019 | 2018 | 2019 | 2018 | 2019 | 2018 | 2019 | |
渝香203 YX203 | ||||||||
NL | ||||||||
U0 | 2646.7c | 2257.4b | 3895.6a | 4086.9a | 147.4a | 181.2a | 9.1b | 7.9b |
U40 | 2837.2b | 2472.7ab | 3360.6b | 3764.8ab | 118.5b | 152.3b | 10.0a | 8.8a |
U80 | 3184.2a | 2661.4a | 3092.4b | 3448.5b | 97.1c | 129.6c | 9.7a | 8.1b |
S | ||||||||
U0 | 1828.1c | 1780.8c | 3156.6a | 3351.0a | 172.7a | 188.2a | 7.3a | 6.9ab |
U40 | 2110.3b | 2076.9b | 2601.3b | 3697.4a | 123.4b | 178.3ab | 7.9a | 7.2a |
U80 | 2426.2a | 2229.2a | 2666.0b | 3483.8a | 109.9c | 156.5b | 7.8a | 6.0b |
C两优华占 CLYHZ | ||||||||
NL | ||||||||
U0 | 2286.2b | 1997.1b | 2398.2a | 2450.2a | 104.9a | 123.0a | 9.6b | 8.4b |
U40 | 2431.3b | 2075.4b | 2343.4ab | 2150.8b | 96.5b | 104.7ab | 10.6a | 8.8a |
U80 | 2850.9a | 2466.9a | 2223.9b | 2014.7b | 78.1c | 81.7b | 10.1ab | 8.2b |
S | ||||||||
U0 | 1706.1c | 1472.3b | 1866.1b | 1964.1a | 109.4a | 134.2a | 8.7b | 7.3a |
U40 | 2170.4b | 1865.9a | 1824.0b | 1904.1a | 84.3b | 102.3b | 9.5a | 7.8a |
U80 | 2435.1a | 2036.8a | 2103.6a | 1886.3a | 86.4b | 92.6b | 9.0ab | 6.6b |
方差分析 Analysis of variance | ||||||||
品种 Variety (V) | 48.5** | 45.1** | 719.8** | 922.9** | 287.3** | 271.2** | 89.8** | 10.5** |
遮阴 Shading (S) | 462.4** | 112.4** | 190.9** | 27.4** | 12.4** | 14.2** | 235.2** | 162.8** |
烯效唑 Uniconazole (U) | 162.1** | 49.3** | 29.1** | 8.3** | 136.2** | 46.5** | 23.1** | 25.2** |
V×S | 40.0** | 0.4 | 11.3** | 0.1 | 11.7** | 3.6 | 22.7** | 2.3 |
V×U | 0.8 | 0.8 | 29.4** | 1.5 | 20.8** | 0.3 | 1.2 | 0.3 |
S×U | 4.6* | 2.2 | 10.6** | 11.1 | 7.4** | 0.7 | 0.6 | 4.3* |
V×S×U | 1.4 | 0.8 | 0.2 | 1.8 | 1.4 | 1.8 | 0.2 | 0.6 |
表2
弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆形态特征的影响"
Treatment | 株高 Plant height (cm) | 重心高度 Gravity center height (cm) | 茎粗 Culm diameter (mm) | 茎壁厚 Culm wall thickness (mm) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2018 | 2019 | 2018 | 2019 | 2018 | 2019 | 2018 | 2019 | |
渝香203 YX203 | ||||||||
NL | ||||||||
U0 | 130.3a | 139.9a | 44.9a | 63.9a | 7.60b | 7.04b | 0.98b | 0.91b |
U40 | 114.4b | 125.1b | 37.3b | 53.5b | 7.70b | 7.29a | 1.00a | 0.95a |
U80 | 106.2c | 117.3c | 34.8c | 47.7c | 7.88a | 7.28a | 1.02a | 0.97a |
S | ||||||||
U0 | 122.7a | 121.3a | 43.5a | 48.4a | 6.90b | 6.93b | 0.93a | 0.80c |
U40 | 106.5b | 120.8a | 36.1b | 50.3a | 7.13b | 7.14ab | 0.92a | 0.82b |
U80 | 106.5b | 115.5a | 33.7b | 50.4a | 7.55a | 7.26a | 0.96a | 0.94a |
C两优华占 CLYHZ | ||||||||
NL | ||||||||
U0 | 104.7a | 105.8a | 36.8a | 48.7a | 6.48a | 6.21a | 0.94a | 0.86a |
U40 | 97.3b | 100.6ab | 35.9ab | 44.4ab | 6.55a | 6.20a | 0.95a | 0.90a |
U80 | 90.1b | 95.6b | 34.3b | 41.0b | 6.54a | 6.23a | 0.94a | 0.91a |
S | ||||||||
U0 | 98.7a | 100.0a | 34.8a | 46.4a | 6.48a | 6.11b | 0.83a | 0.82a |
U40 | 91.8b | 92.6b | 32.0b | 41.8b | 6.47a | 6.22a | 0.87a | 0.85a |
U80 | 90.4b | 89.0b | 33.0b | 40.5b | 6.57a | 6.26a | 0.85a | 0.88a |
方差分析 Analysis of variance | ||||||||
品种 Variety (V) | 450.9** | 730.6** | 177.1** | 221.5** | 1014.5** | 995.5** | 44.1** | 12.4** |
遮阴 Shading (S) | 24.4** | 67.6** | 39.1** | 37.7** | 72.3** | 3.0 | 15.7** | 24.5** |
烯效唑 Uniconazole (U) | 111.7** | 52.1** | 156.8** | 50.1** | 23.2** | 13.7* | 2.8 | 4.1* |
V×S | 0.6 | 1.2 | 4.1 | 9.4** | 84.0** | 1.4 | 3.3 | 5.2* |
V×U | 10.8** | 0.7 | 64.1** | 0.1 | 18.7** | 4.6* | 2.0 | 8.5** |
S×U | 7.0** | 8.1** | 1.8 | 25.9** | 6.4** | 1.2 | 0.2 | 2.3 |
V×S×U | 0.2 | 11.3** | 1.8 | 18.5** | 1.4 | 0.7 | 2.1 | 1.0 |
表3
弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆横切面组织结构的影响(2018)"
处理 Treatment | 小维管束数量 NSVB | 小维管束面积 ASVB (μm2) | 大维管束数量 NBVB | 大维管束面积 ABVB (μm2) | 机械组织厚度 TMT (μm) |
---|---|---|---|---|---|
渝香203 YX203 | |||||
NL | |||||
U0 | 33.7b | 13244.6a | 33.3b | 26443.0a | 41.0a |
U40 | 36.7a | 16973.5a | 35.0ab | 31061.8a | 44.3a |
U80 | 35.0ab | 16866.4a | 36.3a | 31589.1a | 49.0a |
S | |||||
U0 | 32.0b | 12810.9b | 34.3a | 21678.9b | 30.0b |
U40 | 34.0ab | 14754.8b | 35.0a | 24012.7b | 43.9a |
U80 | 36.3a | 18487.2a | 36.0a | 29407.5a | 47.3a |
C两优华占 CLYHZ | |||||
NL | |||||
U0 | 31.0b | 12843.3b | 33.7a | 21435.7b | 35.6b |
U40 | 33.3a | 17669.3a | 35.0a | 27176.7a | 40.3b |
U80 | 33.7a | 14606.9b | 37.0a | 25934.0a | 50.4a |
S | |||||
U0 | 31.0a | 7818.2b | 32.7b | 19022.1b | 33.3b |
U40 | 33.0a | 8892.7ab | 35.0a | 22314.1a | 42.0a |
U80 | 33.7a | 10674.0a | 35.3a | 22578.0a | 43.3a |
方差分析 Analysis of variance | |||||
品种 Variety (V ) | 16.6** | 40.7** | 0.2 | 32.2** | 2.7 |
遮阴 Shading (S) | 1.3 | 33.7** | 0.4 | 29.5** | 10.7** |
烯效唑 Uniconazole (U) | 12.2** | 15.9** | 8.0** | 17.5** | 46.5** |
V×S | 0.8 | 26.7** | 1.0 | 0.6 | 0.7 |
V×U | 0.1 | 2.2 | 0.2 | 1.8 | 0.3 |
S×U | 1.7 | 5.5* | 0.4 | 1.5 | 4.2* |
V×S×U | 1.3 | 0.3 | 0.3 | 0.6 | 3.4 |
表4
弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆横切面组织结构的影响(2019)"
处理 Treatment | 小维管束数量 NSVB | 小维管束面积 ASVB (μm2) | 大维管束数量 NBVB | 大维管束面积 ABVB (μm2) | 机械组织厚度 TMT (μm) |
---|---|---|---|---|---|
渝香203 YX203 | |||||
NL | |||||
U0 | 35.2a | 13062.3a | 33.6a | 26105.2b | 40.3c |
U40 | 35.0a | 17037.3a | 34.7a | 30503.8ab | 46.3b |
U80 | 35.0a | 17377.6a | 35.3a | 32952.3a | 49.9a |
S | |||||
U0 | 34.7a | 14520.1b | 34.3b | 24387.8a | 34.8b |
U40 | 35.3a | 15921.6b | 35.7ab | 28125.2a | 44.9a |
U80 | 35.7a | 19481.7a | 36.7a | 28840.3a | 46.4a |
C两优华占 CLYHZ | |||||
NL | |||||
U0 | 30.3b | 13107.4b | 30.3b | 24885.0b | 41.5b |
U40 | 33.7a | 16742.9ab | 34.3a | 28312.1a | 51.2a |
U80 | 34.3a | 17714.4a | 34.7a | 29365.9a | 48.6a |
S | |||||
U0 | 31.3b | 8485.0a | 32.3a | 18009.6b | 33.7b |
U40 | 33.0ab | 10039.7a | 34.0a | 21011.1ab | 38.2ab |
U80 | 34.0a | 9312.6a | 34.3a | 22713.6a | 42.0a |
方差分析 Analysis of variance | |||||
品种 Variety (V ) | 25.0** | 40.3** | 9.7** | 31.3** | 2.1 |
遮阴 Shading (S) | 0.1 | 24.9** | 1.9 | 37.2** | 59.5** |
烯效唑 Uniconazole (U) | 5.2* | 14.4** | 5.1* | 14.7** | 47.9** |
V×S | 0.1 | 40.9** | 0.3 | 7.0** | 12.0** |
V×U | 3.4 | 1.2 | 2.4 | 0.2 | 1.1 |
U×S | 0.1 | 1.4 | 2.1 | 0.1 | 0.6 |
V×S×U | 0.9 | 1.8 | 0.6 | 0.3 | 3.1 |
表5
茎秆力学指标与茎秆形态、基部节间茎解剖特征的相关分析"
指标 Index | 渝香203 YX203 | C两优华占 CLYHZ | ||
---|---|---|---|---|
倒伏指数 Lodging index | 折断弯矩 Breaking resistance | 倒伏指数 Lodging index | 折断弯矩 Breaking resistance | |
折断弯矩 Breaking resistance (g·cm) | -0.761** | - | -0.793** | - |
穗长 Panicle length (cm) | 0.301 | 0.227 | 0.086 | 0.345* |
N1 (cm) | 0.133 | 0.427** | 0.175 | 0.242 |
N2 (cm) | 0.607** | -0.097 | 0.518** | -0.519** |
N3 (cm) | 0.715** | -0.611** | 0.615** | -0.755** |
N4 (cm) | 0.853** | -0.582** | 0.822** | -0.832** |
N5 (cm) | 0.524** | -0.430** | 0.387* | -0.137 |
N6 (cm) | 0.631** | -0.334* | 0.551** | -0.299 |
株高 Plant height (cm) | 0.719** | -0.242 | 0.688** | -0.366* |
重心高 GCH (cm) | 0.759** | -0.347* | 0.677** | -0.512** |
茎粗 CD (mm) | -0.732** | 0.865** | -0.281 | 0.316 |
壁厚 CWT (mm) | -0.772** | 0.650** | -0.050 | 0.301 |
细胞长度 CL (μm) | 0.672** | -0.572** | 0.733** | -0.574** |
细胞宽度CW (μm) | -0.072 | 0.121 | -0.120 | 0.428** |
细胞面积 CA (μm) | 0.563** | -0.441** | 0.590** | -0.307 |
细胞长宽比RCLCW | 0.703** | -0.652** | 0.712** | -0.695** |
小维管束个数 NSVB | -0.209 | 0.276 | -0.529** | 0.397* |
小维管束面积ASVB | -0.453** | 0.344* | -0.425* | 0.552** |
大维管束个数NBVB | -0.153 | 0.059 | -0.599** | 0.511** |
大维管束面积 ABVB | -0.481** | 0.636** | -0.461** | 0.611** |
机械组织厚度 TMT | -0.593** | 0.631** | -0.520** | 0.608** |
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doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2020.02.003 |
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