两个水稻品种对旱改水和砷胁迫响应的研究

【摘要】水稻是我国最重要的粮食作物之一。近年来长江中下游旱改水稻田相继发生水稻穗部畸形症状,表现为：内外颖张开成为空壳,颖壳畸形扭曲呈新月形,成熟期时穗青绿且保持直立,国内外也称之为“青立病”、“直穗病”。目前有关该病发生的原因和机理尚不清楚,有学者认为可能与水稻砷毒害有关。因此系统研究旱改水条件下土壤理化性质变化和水稻生长发育状况,以及穗部畸形不同抗性水稻品种对砷胁迫的响应,对于探讨水稻穗部畸形病的发病原因及防控具有十分重要意义。本论文以水稻穗部畸形病敏感品种丰两优香一号和抗性品种珍糯为研究材料,研究了旱改水及砷污染胁迫下两个水稻品种生长及产量状况、抗氧化系统和光合作用变化、矿质营养含量及对砷的吸收与迁移,同时调查了土壤理化性质及砷形态变化,探讨两个水稻品种对旱改水和砷胁迫响应的差异,旨在为水稻穗部畸形病防控提供依据。主要研究结果如下：1.旱改水水稻苗期实验表明：棉田土旱改水后氧化还原电位显著高于老水稻土,添加秸秆后可有效地降低氧化还原电位。与老水稻田土相比,棉田土旱改水后的土壤中有效铁含量显著低于水稻土处理,有效铜含量显著高于水稻土处理；丰两优香一号和珍糯植株中Fe的含量显著下降,Cu、Zn含量显著增加,使水稻幼苗生物量显著减少,生长矮小、叶片变黄软弱,呈现出铁缺乏和铜毒害的症状。添加秸秆后可以有效地改善棉田土旱改水引起的Fe缺乏和Cu过量对水稻的胁迫,使叶绿素含量显著增加,缓解了水稻幼苗因缺铁导致的叶色发黄的症状。棉田土旱改水处理水稻植株幼苗地上部和根中As含量显著低于水稻土处理,添加秸秆显著提高了水稻根和叶中As的含量,丰两优香一号幼苗较珍糯具有更强的吸收累积砷的能力。2.旱改水水稻全生育期实验表明：棉田土旱改水使丰两优香一号和珍糯的产量、穗长均显著低于水稻土处理(p<0.05),而添加秸秆后可有效地提高珍糯的产量,对丰两优香一号产量无显著影响。同时,棉田土旱改水后土壤中非专性吸附态砷含量高于水稻土处理；水稻根膜中铁锰含量高于水稻土处理,As含量显著低于水稻土处理,而且珍糯铁膜中As含量显著低于丰两优香一号。添加秸秆使旱改水土壤状态向着适合水稻生长的方向改善。旱改水条件下丰两优香一号较珍糯具有更强的吸收累积As的能力,秸秆还田进一步促进了丰两优香一号地上部As的积累。3.水稻砷胁迫实验表明：≥50mg/kgAs处理抑制了水稻的生长,使水稻幼苗植株矮小、分蘖减少,叶绿素含量下降、叶片膜脂过氧化产物MDA含量增加；同时还显著降低了孕穗期水稻剑叶光合作用,推迟水稻的生殖生长,抑制水稻正常抽穗,最终导致水稻减产。随着添加As浓度的增加,土壤中易被植物吸收非专性吸附态砷、易释放的专性吸附态砷和无定型弱结晶态砷占总砷的比例均增大。≥50mg/kgAs处理条件下,丰两优香一号根际土壤中总As含量高于非根际土壤中；而珍糯则与此相反,根际土壤中总As含量低于非根际土壤；珍糯根膜中As的含量显著低于丰两优香一号。低砷处理条件下(≤25mg/kgAs)珍糯较丰两优香一号具有更弱的吸收累积砷的能力,珍糯茎、叶和颖壳中砷的含量均显著低于丰两优香一号。随着As浓度的增加,在较高砷污染条件下(5Omg/kgAs),珍糯可以通过抑制砷向地上部和生殖器官的转移来减少砷胁迫对其生长尤其是生殖生长的危害。高砷污染条件下(75mg/kgAs),珍糯具有更强的向叶片转运砷的能力,使根中砷的含量维持在较低的水平。
【作者】闫加力；
【导师】熊双莲；
【作者基本信息】华中农业大学，植物营养学，2014，硕士
【关键词】穗部畸形病；直穗病；水稻品种；旱改水；砷；

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