黑龍江省是國家重要的粳稻主產(chǎn)區(qū)和商品粳稻生產(chǎn)基地,2016年黑龍江粳稻種植面積達(dá)381萬公頃,總產(chǎn)量達(dá)2255.3萬噸,占全國水稻總產(chǎn)的10.9%,黑龍江省粳稻的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)是國家糧食安全,尤其是口糧安全的重要保障。黑龍江省作為主要寒地稻作區(qū),低溫冷害頻繁發(fā)生,現(xiàn)已成為限制黑龍江省水稻發(fā)展的主要因素之一。孕穗期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期,也是對溫度敏感的時期。該時期遭遇低溫冷害,嚴(yán)重影響水稻的生長發(fā)育進(jìn)程、生理生化特性及產(chǎn)量形成過程,甚至?xí)斐纱蠓葴p產(chǎn)或絕產(chǎn)。水稻根系是水分和養(yǎng)分吸收的主要器官,對水稻的生長具有至關(guān)重要的作用。氮代謝是作物體內(nèi)關(guān)鍵的基礎(chǔ)代謝途徑之一,對維持代謝途徑和生理功能具有至關(guān)重要作用。本試驗(yàn)以粳稻品種東農(nóng)428和松粳10號為試驗(yàn)材料,采用冷水脅迫的方式在大田條件下模擬自然冷害,研究孕穗期冷水脅迫對寒地粳稻根系形態(tài)建成和氮代謝的影響,旨在探明孕穗期低溫脅迫下寒地粳稻根系生長與氮代謝及其與產(chǎn)量的關(guān)系,揭示寒地粳稻根系氮代謝對冷水脅迫的響應(yīng)機(jī)制,從而豐富寒地粳稻氮代謝生理基礎(chǔ),為寒地粳稻耐冷生理研究提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)主要結(jié)果如下:1.孕穗期冷水脅迫抑制脅迫期間寒地粳稻根系發(fā)生和生長,加快寒地粳稻齊穗期至成熟期根系衰老。與對照相比,孕穗期冷水脅迫期間和脅迫后根長密度、根體積、根表面積和根平均直徑均下降,且降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。冷水脅迫3d寒地粳稻上述指標(biāo)差異不顯著;冷水脅迫6-15d下顯著下降。孕穗期冷水脅迫期間和脅迫后東農(nóng)428根長密度、根體積、根表面積下降幅度低于松粳10,隨脅迫時間延長其差距不斷增大,這是東農(nóng)428產(chǎn)量降幅較松粳10低的原因之一。2.孕穗期冷水脅迫抑制脅迫期間寒地粳稻根系生理活性,處理結(jié)束后仍然具有抑制作用。與對照相比,孕穗期冷水脅迫期間和脅迫后寒地粳稻根系氧化力和根系傷流強(qiáng)度均下降,且降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。冷水脅迫3d根系活力差異不顯著(除松粳10根系傷流強(qiáng)度差異顯著外);冷水脅迫6-15d顯著下降。冷水脅迫期間以及齊穗期和乳熟期東農(nóng)428根系活力下降幅度低于松粳10,隨著脅迫時間延長其差距不斷增大,這是東農(nóng)428根系養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)高于松粳10的原因之一。3.孕穗期冷水脅迫期間寒地粳稻根系硝酸還原酶(NR)活性隨脅迫天數(shù)不同而發(fā)生變化。與對照相比,冷水脅迫3-6d寒地粳稻根系NR活性上升;冷水脅迫9-15d寒地粳稻根系NR活性均顯著下降。孕穗期冷水脅迫后寒地粳稻齊穗至蠟熟期根系NR活性顯著下降,降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。東農(nóng)428比松粳10能維持較高的根系NR活性。4.與對照相比,孕穗期冷水脅迫期間和脅迫后寒地粳稻根系氨同化酶活性活性均上升,且增幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。孕穗期冷水脅迫3d東農(nóng)428根系谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脫氫酶(GDH)活性均與對照差異不顯著,松粳10則顯著增加;冷水脅迫6-15d寒地粳稻根系GS、GOGAT和GDH活性顯著上升。冷水脅迫期間和脅迫后東農(nóng)428根系GS、GOGAT活性的增幅小于松粳10,根系GDH活性的增幅大于松粳10。5.與對照相比,孕穗期冷水脅迫期間和脅迫后寒地粳稻根系谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性上升,且增幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。冷水脅迫6-15d東農(nóng)428根系GOT活性顯著上升;冷水脅迫9-15d松粳10根系GOT活性顯著上升;冷水脅迫東農(nóng)428根系GPT活性一直顯著上升;冷水脅迫6d后松粳10根系GPT活性顯著上升。冷水脅迫期間和脅迫后東農(nóng)428根系GOT和GPT活性增幅比松粳10大。6.與對照相比,孕穗期冷水脅迫后寒地粳稻植株氮素積累量和地上部氮素積累比例下降,且降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理和品種間存在差異。孕穗期冷水脅迫后寒地粳稻齊穗期單位根長氮量和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率上升,且增幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理和品種間存在差異。7.與對照相比,孕穗期冷水脅迫期間以及齊穗至成熟期寒地粳稻根干重、地上部干重和根冠比均下降,且降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。與對照相比,冷水脅迫3d根干重和地上部干重差異不顯著;冷水脅迫6-15d顯著下降。冷水脅迫期間和脅迫后東農(nóng)428比松粳10根干重和地上部干重的降幅小。8.與對照相比,孕穗期冷水脅迫后寒地粳稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均下降,且降幅隨處理天數(shù)增加而增大,處理間存在差異。東農(nóng)428產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素降幅均低于松粳10,其中東農(nóng)428和松粳10產(chǎn)量降幅范圍分別是3.64%-43.05%、17.79%-51.75%。東農(nóng)428在D3處理下產(chǎn)量構(gòu)成因素差異不顯著與其根系形態(tài)和活力差異不顯著有關(guān)。東農(nóng)428耐冷性較松粳10強(qiáng)的原因是冷水脅迫下東農(nóng)428較高的根長密度、根干重、根系活力和根系NR活性使得東農(nóng)428植株氮素積累量和地上部干重較高,最終使產(chǎn)量降幅較松粳10低。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511.22;S426
【部分圖文】：

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)碩士學(xué)位論文3 結(jié)果分析3.1 孕穗期冷水脅迫對寒地粳稻根系生長特性的影響3.1.1 孕穗期冷水脅迫對寒地粳稻根系形態(tài)的影響3.1.1.1 孕穗期冷水脅迫對寒地粳稻根長密度的影響根長密度是指單位土壤體積中根總長度，表示有多大比例的土壤體積向根供應(yīng)養(yǎng)分[128]。由圖 3-1 可知，孕穗期寒地粳稻根長密度持續(xù)增加，冷水脅迫 3-6d 根長密度略有增加，而冷水脅迫 6d 以上根長密度停止增加。與對照相比，冷水脅迫下根長密度顯著降低（除冷水脅迫3d 外），且降幅隨處理天數(shù)增加而增大。與對照相比，冷水脅迫下東農(nóng) 428 比松粳 10 根長密度的降幅小，在冷水脅迫 15d 東農(nóng) 428 降幅為 35.5%，松粳 10 為 43.6%。

生育時期 Growth stage圖 3-2 孕穗期冷水脅迫后寒地粳稻根長密度的變化規(guī)律Fig.3-2 Root length density in cold-region japonica rice after low-temperature water stress atreproductive stage3.1.1.2 孕穗期冷水脅迫對寒地粳稻根系體積的影響由圖 3-3 可知，孕穗期寒地粳稻根體積不斷增大，冷水脅迫 3-9d 東農(nóng) 428 根體積略有增長，而冷水脅迫 9d 以上根體積停止增長；冷水脅迫 3-6d 松粳 10 根體積略有增長，而冷水脅迫 6d 以上根體積停止增長。與對照相比，冷水脅迫根體積顯著降低（除冷水脅迫 3d 外），且降幅隨處理天數(shù)增加而增大。與對照相比，冷水脅迫下東農(nóng) 428 比松粳 10 根體積的降幅小，在冷水脅迫 15d 東農(nóng) 428 降幅為 23.90%，松粳 10 為 39.37%。

圖 3-3 孕穗期冷水脅迫下寒地粳稻根系體積的變化規(guī)律Fig.3-3 Root volume in cold-region japonica rice under cold-water stress at low-temperature waterstress at reproductive stage由圖 3-4 可知，從齊穗期開始寒地粳稻根體積隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸下降。與對照相比，孕穗期冷水處理結(jié)束后寒地粳稻各主要生育時期根體積顯著下降，且降幅隨處理天數(shù)增加而增大，處理和品種間存在差異。與對照相比，D3 處理東農(nóng) 428 根體積在乳熟期差異不顯著，在其余生育時期均顯著下降，并與其他處理均差異顯著；D6 與 D9 處理根體積在各生育時期處理間差異不顯著，D6 與 D12 差異顯著，而 D9 和 D12 差異不顯著；D12 與 D15 處理根體積在各生育時期處理間差異不顯著，D15 與其他處理均差異顯著。與對照相比，松粳 10根長密度在各生育時期處理間差異顯著（蠟熟期和成熟期 D12 與 D15 除外）。與對照相比，孕穗期冷水處理結(jié)束后東農(nóng) 428 根體積下降幅度低于松粳 10，隨處理天數(shù)延長差距增大。說明與松粳 10 相比，孕穗期冷水脅迫后東農(nóng) 428 在生育中后期能維持較高的根體積。
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本文編號：2838940