稻米植酸含量的環(huán)境生態(tài)變異及其對(duì)灌漿生理的影響.pdf

1、稻米品質(zhì)差異的形成主要涉及到C、N和P的代謝差異。C代謝將來(lái)自于葉片的光合產(chǎn)物合成淀粉并儲(chǔ)存在胚乳組織的淀粉粒中：N代謝和P代謝的產(chǎn)物主要是蛋白質(zhì)和植酸。成熟的水稻種子中，淀粉約占其干重的90％，蛋白質(zhì)約占8％，植酸約占0.8％，還有一些大量和微量營(yíng)養(yǎng)元素。因此，淀粉、蛋白質(zhì)和植酸是種子發(fā)育過(guò)程中C、N和P代謝的最終體現(xiàn)，研究不同品種這些成份的差異及其對(duì)環(huán)境的反應(yīng)以及與這3種代謝的關(guān)系，有助于闡明水稻品質(zhì)的形成規(guī)律。 本論文以3

2、4個(gè)農(nóng)藝、品質(zhì)性狀典型的水稻品種為材料，通過(guò)肥水、大田評(píng)比多年種植試驗(yàn)研究了不同環(huán)境生態(tài)條件下稻米植酸含量變異及其與籽粒灌漿生理特征間的關(guān)系。對(duì)水稻植酸含量的品種間差異及其環(huán)境生態(tài)效應(yīng)特征進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，以兩組植酸突變體及其對(duì)照品種為材料對(duì)其植酸的積累動(dòng)態(tài)及其與碳水化合物代謝間的關(guān)系進(jìn)行了初步探討，并從淀粉代謝的角度分析了水稻植酸基因突變對(duì)水稻淀粉代謝關(guān)鍵酶的影響。 主要研究結(jié)果如下： 1.水稻植酸含量的品種間差

3、異及其環(huán)境生態(tài)效應(yīng)水稻植酸含量的品種間差異及其環(huán)境生態(tài)效應(yīng)以34個(gè)不同類型的水稻品種為供試材料，通過(guò)多年多點(diǎn)大田試驗(yàn)對(duì)其與有關(guān)農(nóng)藝性狀特征間的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，供試品種兩年的植酸含量變幅分別在0.553％-0.791％(2004年)和0.622％-0.774％(2005年)之間，同一品種在同一地點(diǎn)的不同年份之間種植，籽粒中的植酸含量也有著明顯的差異，其幅度甚至大于蛋白含量的變異。對(duì)兩組低植酸突變體材料不同地點(diǎn)變異的方差分析，結(jié)果

4、表明，品種間、地點(diǎn)間和品種×地點(diǎn)間的植酸含量差異均達(dá)顯著水平，其中以品種×地點(diǎn)間的均方值最大。 2.水稻穗粒的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)濃度的粒位特征及其與植酸含量間的關(guān)系以穗型和著粒密度不同的六個(gè)粳稻品種為材料，對(duì)同一穗內(nèi)粒位對(duì)籽粒中主要礦質(zhì)元素K、Mg、Na、Ca、Mn、Zn、Fe、Cu濃度的影響及其與籽粒植酸、穗重等性狀指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，以穗軸為基礎(chǔ)，粒位對(duì)這幾種礦質(zhì)元素的含量的影響效應(yīng)存在著“橫向”和“縱向”特征。上部一次

5、枝梗(TPR)和中部一次枝梗(MPR)上的籽粒中的礦質(zhì)元素濃度要遠(yuǎn)高于下部二次枝梗(BSR)和中部二次枝梗(MSR)。在8種礦質(zhì)元素中元素Na、Fe、Cu的粒位效應(yīng)要比Ca和Zn明顯。但從不同粒位的平均值來(lái)看，一次枝梗(PR)和上部枝梗(TR)的PA/Zn摩爾比及PA/Zn要高于二次枝梗(SR)和下部枝梗(BR)。在研究的六個(gè)品種中，除植酸與鎂元素(0.903**)和粒重與鈣元素(-0.878*)顯著相關(guān)外，在其余指標(biāo)間的相關(guān)性均未達(dá)到

6、統(tǒng)計(jì)顯著水平。 3.不同氮、磷、鋅水培濃度處理下水稻籽粒植酸含量差異及其與幾種礦質(zhì)元素間的相關(guān)性以協(xié)青早、秀水110及其輻射誘變獲得的低植酸突變系(Os-lpa-XQZl和Os-lap-XS110-1)為材料，通過(guò)盆栽水培試驗(yàn)對(duì)不同氮、磷、鋅水培濃度處理下水稻籽粒植酸含量差異及其與幾種礦質(zhì)元素間的相關(guān)性進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，高水平氮、磷、鋅濃度處理的籽粒植酸含量較同一品種的低氮、磷、鋅處理均有所降低，但對(duì)水稻生育期間磷、鋅處理濃度變

7、化的所表現(xiàn)敏感性，則因品種的植酸類型特征而異；氮、磷處理濃度增加能分別提高鐵(Fe)或降低銅(Cu)元素在籽粒中的積累，但在高鋅處理濃度下，籽粒鐵(Fe)含量有明顯降低、而鉀(K)和鎂(Mg)的含量等卻有所升高；不同處理濃度下，籽粒植酸含量一般與K、Mg、 Fe、Cu四種礦質(zhì)元素呈正相關(guān)、與籽粒Zn含量呈負(fù)相關(guān)，但統(tǒng)計(jì)顯著水平因品種材料而異。低植酸突變體籽粒中的鉀(K)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、鋅(Zn)等含量雖略有下降，但可以通過(guò)適當(dāng)

8、的環(huán)境營(yíng)養(yǎng)條件來(lái)調(diào)節(jié)有關(guān)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)在水稻籽粒中的積累。 4.不同栽培方式和施氮量對(duì)稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及植酸積累的影響設(shè)常規(guī)水作(C1)、覆膜旱作(C2)和裸地早作(C3)三種栽培方式處理，其中，三種栽培方式下又分別設(shè)不施用氮肥(N1，0 kg·hm-2)、施用低氮(N2，124kg·hm-2)和高氮肥(N3，150kg·hm-2)三水平肥料處理，共9個(gè)處理來(lái)研究不同栽培方式和施氮量對(duì)稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及植酸積累效應(yīng)。結(jié)果表明，旱作條件下水稻子

9、粒中的總磷含量有所提高、植酸和無(wú)機(jī)磷含量有所降低；在相同的施N水平下，裸地早作下的水稻子粒中的氮素含量顯著低于其對(duì)應(yīng)N水平的覆膜旱作和常規(guī)水作處理，這說(shuō)明合理施肥和水分管理方式可以改善水稻的氮索營(yíng)養(yǎng)，提高籽粒蛋白質(zhì)含量，適當(dāng)減小抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)植酸含量。施用氮肥可顯著增加稻米中總磷的積累量。 5.水稻植酸基因突變對(duì)籽粒淀粉代謝的影響以協(xié)青早及其低植酸突變體(Os-lpa-XQZl)為材料，對(duì)兩者籽粒灌漿過(guò)程中植酸、淀粉、糖類含量的變化