水稻超高产育种潜力研究文档格式.docx

1、合作指导教师： 吴长明研究员 申请学位门类级别： 农学硕士 专业名称： 作物遗传育种 研究方向： 水稻超高产育种 所在学院： 作物学院 二零零三年五月目 录中文摘要Abstract第一章 文献综述11.水稻超高产育种研究的由来11.1水稻超高产育种的必要性11.2水稻超高产育种的研究由来及国内外研究概况22.水稻超高产育种理论研究的现状与进展42.1育种方法42.2育种途径42.3育种理论43.超高产育种实践中的若干问题83.1生育期适宜性问题93.2穗大小问题93.3株形育种主要性状选择问题93.4优势利用主要性状选择问题93.5超高产栽培技术配套问题93.6超高产与适应性和米质协调问题94

2、.小结105.水稻超高产育种的发展趋势10第二章 不同株穗形超高产水稻品种形态特征研究121.材料与方法121.1试验材料121.2测定方法121.3数据分析方法122.结果与分析132.1不同栽培条件下，不同株穗形水稻超高产品种的冠层发展动态比较研究132.2不同株穗形水稻超高产品种LAI与群体消光系数和群体光分布的比较研究172.3不同株穗形水稻超高产品种群体LAI与群体生长量和产量研究192.4不同株穗形品种上三叶对籽粒产量的贡献202.5不同株穗形品种的穗部性状与茎叶及其它性状的关系203.讨论22第三章 不同株穗形水稻超高产品种叶绿素含量变化规律及籽粒灌浆动态研究241.材料与方法2

3、51.1试验材料251.2测定方法251.3生长模式和参数的意义252.结果与分析262.1叶绿素含量变化262.2不同株穗形水稻超高产品种灌浆动态研究293.讨论333.1叶绿素含量变化研究333.2籽粒灌浆动态研究33第四章 不同株穗形水稻超高产品种产量构成因素分析351.材料与方法351.1试验材料351.2研究方法352.结果与分析352.1不同株穗形水稻超高产品种产量结构352.2不同株穗形水稻超高产品种产量三要素之间的相互关系362.2不同株穗形水稻超高产品种产量三要素对产量形成的作用37第五章 结论39参考文献40致谢45中文摘要在大田试验和盆栽试验条件下，对不同株穗形超高产水稻

4、品种的叶面积生长动态、消光系数、直射光透过系数、植株全叶平均开张角度、叶绿素含量、叶绿素含量的变化总体规律、上三叶叶绿素含量变化，叶绿素与施氮量和栽培密度关系，上三叶对籽粒贡献率，以及籽粒灌浆动态、不同株穗形水稻超高产品种产量构成等进行了广泛的研究，结果表明：1、 不同类型超高产水稻品种的冠层形成动态在不同肥力和栽培密度条件下反应不同，但所有类型参试品种的叶面积生长均呈二次曲线，符合Y=b1X+b2X2方程；在高肥水栽培条件下，株穗形较好的半直立穗型品种冠层形成动态为最合理的“快起慢落”型，同时群体消光系数小，直射光透过系数大，全叶平均开张角度小，株形收敛，在较高的LAI条件下保持较好的田间通

5、透性，使中下部叶片得到较多的阳光，有利于发挥中下部叶片对籽粒的贡献作用，增加有效光合面积，发挥更大的增产潜力。2、 叶面积指数达到最大的时期不是田间最郁闭的时期，田间最郁闭的时期在叶面积指数最大时的前7天左右。同时，群体生长量与叶面积指数呈极显著正相关，前期大部时间的生长量与产量呈显著正相关，因此群体生长量可以成为替代叶面积指数，成为育种者直观、方便的判别群体冠层结构好坏的重要指标。3、 不同株穗形水稻超高产品种抽穗后上三叶对籽粒贡献率不同，半直立穗型品种倒三叶贡献率最大，且倒二叶与剑叶对籽粒大小贡献率差不多，散穗品种剑叶对籽粒大小贡献中最大，倒二、倒三叶的贡献极小；直立穗型品种虽倒三叶贡献率

6、最大，但与半直立穗型品种相比，倒三、倒二叶贡献率不如半直立穗型品种。4、 穗颈大维管束数与穗粒数呈显著正相关，且受环境影响小，穗下第一茎节的大维管束数受环境较大，与施氮量呈显著正相关，可用栽培手段调节。5、 半直立穗型品种倒三叶、倒二叶的叶绿素含量在抽穗至穗后20天内始终高于剑叶，其它类型品种则剑叶叶绿素含量在穗后10天就高于其它叶片；同时半直立穗型品种不同叶龄剑叶叶绿素含量变化为理想的“升快降慢”型；直立穗型品种为“升快下降较慢”型；对照小穗多蘖形品种为“升慢降慢”类型；大散穗型品种为“升快降快”型。6、 以穗颈弯曲程度为指标，可将水稻划分为直立穗、半直立穗、弯曲穗三种类型，并且穗颈弯曲程度

7、与剑叶长、剑叶长宽比、剑叶角度呈显著或极显著正相关，穗颈大维管束数与穗颈弯曲程度呈极显著负相关。7、 株穗形较好的半直立穗型品种上、中、下三部籽粒收获重量相差无几，分布均匀，与理论预测水平一致，灌浆速率高，灌浆物质充足，弱势粒得到了较好的充实；直立穗型品种，下部籽粒重量远没有达到理论水平，弱势粒灌浆不足；大散穗型超高产品种为明显的异步灌浆，上、中、下三部籽粒灌浆速率最大值的时间相差太大，下部籽粒收获时重量不到上部的一半，灌浆动态最不合理。8、 半直立穗型品种穗数、穗粒数与产量呈正相关，但通径分析结果表明，对产量直接正向作用的是穗数，穗粒数对产量为负向作用；直立穗型品种是穗粒数和千粒重，散穗品种

8、为穗数。关键词：水稻超高产籽粒灌浆动态株形穗型叶绿素含量叶面积Abstract Using rice varieties of different plant and panicle types, studies were made on trends of LAI, light extinction coefficient （K）, transmission coefficient for defuse penetration （T.C. for defuse P.）, mean leaf angle, chlorophyll contents and regularity of chlor

9、ophyll change, studies were also made on relationships between variation of chlorophyll and nitrogen contents, density of transplants among varieties, rate of upper three leaves contribution to grains, analysis on grain filling characteristics for varieties with different plant and panicle types, an

10、d yield elements for super high-yielding rice varieties with different plant and panicle types. The results are as follows:1.Varieties responsiveness to nitrogen supply and density of transplants varied with plant and panicle types, but the growth curves of all varieties fitted formula: Y=b1X+b2X2.

11、Nitrogen-responsive varieties, that is, varieties of good plant and panicle type - semi-erect, showed that under heavy manuring and high plant population, leaf area increased rapidly in the early growing period, that the optimum LAI were high in the heading stage, that the extinction coefficient of

12、canopy declined, transmission coefficient for defuse penetration were bigger, mean leaf angle were less than the others, and the rate of leaf reduction slowed down in the late growing period. It could keep on better light transmission in higher LAI, the light distribution below the panicle layer in

13、the semi-panicle type was more adequate than that in the population of erect and curved types increased the effective areas of photosynthesis, expressed higher yield at same potential of super high-yield. Thus, it is obvious that the semi-erect panicle type is to suit the development of cultivation

14、under heavy manuring and higher plant density.2.It is not the particular period of the most closed population at the time of the highest LAI, but is the day before seven the time. At the same time, the LAI had a significant positively correlated with Growth. The growth had a positively correlated wi

15、th yield at the early growing period. 3. The contribution rate of the upper three leaves varieties with different plant and panicle types to grain were different. The 3rd leaf contribution rate of semi-erect panicle type is the highest, and 2nd leaf and flag leaf is similar. The flag leaf contributi

16、on of curved panicle type is the highest, but 2nd and 3rd leaf is smaller. Although the 3rd leaf contribution rate of erect panicle type is the highest, but the contribution of the 2nd and 3rd leaf is less than semi-erect.4.Significant correlation were observed between the number of the large vascul

17、ar bundles in neck-panicle and grain number per panicle, at the same time, the number of vascular bundles in neck-panicle was mainly controlled by genetic factors. The number of the large vascular bundles in the first stipes under the neck-panicle was influenced by environment factors.5.The 2nd and

18、3rd leaves chlorophyll content of semi-panicle were more than flag leaf during 20 days after heading stage, the flag leaf chlorophyll content of others types is higher than any others 10 days after heading stage. At different dates, variation of chlorophyll contents for flag leaf, semi-panicle is id

19、eal that increased rapidly in the early day, reduction slowed down in the late growing period.6.The curvature of panicle neck bad a significant positively correlated with length, length width ratio and angle of flag leaf, negatively correlated with the number of large vascular bundle.7.The filled we

20、ight of upper, middle and lower panicle is similar in semi-panicle, reached the level of theory, had higher grain-filling rate, the grains in inter-subspecific of inferior grains. The inferior grains weight of erect type was far below the level of theory, the seed-filling stage was lower. The large

21、curve type was so called typical asynchronous type, the inferior grain weight is half of upper grains, and its grain filling characteristics was unsuitable.8.The yield of semi-erect type had a significant positively correlated with panicles and spikelets per panicle, the result of latus rectum analy

22、sis indicate, the panicles had a positive relation with yield, the spikelets per panicle had negative relation with yield. The yield of had a positive relation with the spikelets per panicle of erect type, and with the panicles of curve type. Key words: rice, super high-yield, grain filling, plant t

23、ype, panicle type, leaf area, chlorophyll 第一章文献综述1、水稻超高产育种研究的由来1.1水稻超高产育种的必要性我国明朝末年徐光启（15621633）研究明皇室子孙在210年之间“吃皇粮”的人数时，首先发现了每三十年人口要增加一倍的规律性现象（竺可桢，1964，1979）。生卒之年在他之后近二百年的英国Thomas Robert Malthus （马尔萨斯）（17661834）也得出人所共知的同样的结论，Malthus还指出人口增长较快于食物增加的趋势。这个趋势发展到现在，问题不仅是十分明显，而且已是十分严峻的世界性问题了（杨守仁，1982，1995）

24、。当今世界，随着工业化进程及城镇化、公路建设的步伐加快，耕地面积锐减，人口的增长与粮食生产的矛盾更加突出，加之频繁的自然灾害，饥饿危机与日俱增，尤其是我国，我国是一个人口大国,现有12亿多人口。人多地少,人均耕地面积不足0.093hm2。我国的粮食生产以占世界7%的耕地养活世界22%的人口，随着人口数量的剧增，耕地面积不断减少，粮食供求矛盾日益突出，粮食形势愈加严峻。我国增加粮食生产的必要性和迫切性要求在现有粮食产量的基础上必须进一步提高粮食总产。扩大耕地面积、提高作物复种指数（其实也是提高单位面积产量）、提高单产是提高总产仅有的三个手段，扩大耕地面积是不可能的了，故应以提高作物单产为突破口，

25、大幅度提高单产水平，从而增加粮食总产（江泽民，1994）。水稻是主要的粮食作物之一，全球半数以上的人口以稻米为主食，稻米在亚洲人食物组成中的比例高达49%；水稻在我国是最重要的粮食作物，播种面积和总产量均占粮食作物首位。同时我国又是全世界人均消费稻米最高的国家，水稻的产量和品质直接影响着我国粮食安全和广大人民的生活，稻米生产与人民的生活息息相关。水稻产量的提高，也主要有两条途径：一是扩大种植面积；二是提高单产。从我国目前的实际国情来看，由于近几年干旱气候的发生，水田面积下正在逐年缩减，仅吉林省2003年就减少吉林省水田种植面积的1/3，辽宁、黑龙江、内蒙也大面积减少水田的种植面积，南方省份虽水

26、源充足一些，但水田面积基本已经达到饱和状态，扩大种植面积已不可能，然而我国又是以稻米为主食的国家，在人口的增长同时，对稻谷的需求必然会逐年提高，为解决人口增长与水田面积缩减的矛盾，提高单产是最主要的途径。农业生产和作物育种的历史表明，凡在育种上有所突破，就会给农业生产带来一次质的飞跃。如杂交玉米和高粱，矮秆水稻和小麦的育成和应用，都在世界范围内大幅度地提高了这些作物的产量。现代水稻育种始于20世纪初。当时以重新的孟德尔遗传学作为育种的理论基础，前半个世纪主要是靠纯系分离法，后半个世纪靠杂交育种法选育出了一批又一批新品种，结合配套的栽培技术使水稻每公顷产时由起步时的1.5t提高到89t的高水平。

27、在现代水稻育种发展历史中曾出现两次重大突破（徐正进，1993）。第一次是50年代末60年代初的矮化育种。1956年，我国广东省潮阳县农民育种家在早籼高秆品种“南特16号”矮秆抗倒伏变异中，选育世界上第一个用于大面积生产的矮秆早籼品种“矮脚南特”。与此同时，我国台湾省用矮秆地方品种“矮脚仔”与高秆品种“菜园”杂交，育成了“台中本地1号”；广东省农业科学院用从广西引进的“矮仔占”中选择的矮秆品种“矮仔占4号”与高秆品种“广场13号”杂交，育成了矮秆品种“广场矮”；以及后来1962年国际水稻研究所用原产于我国台湾的“低脚乌尖”和印度尼西亚高秆品种“Peta”杂交，于1966年选育出了著名的矮秆品种“

28、IR8”。从此水稻育种进入矮化时期，使水稻品种产量潜力跃上了一个新的台阶，把水稻产量提高了20%30%。其成功之处在于降低株高，增强水稻的耐肥抗倒性及抗病性,并提高谷草比值，使收获指数大幅度提高（黄耀祥，1990；陈启峰，苗果园，1991）。第二次飞跃是70年代杂交水稻的育种成功。1964年湖南省黔阳农校在“胜利”籼中发现了天然不育株。继后在籼稻洞庭早籼“南特号”、粳稻“早粳4号”、“京引63号”等品种中都找到了天然不育株。这种类型为N型（核质作用类型）不育，难以找到保持系，而恢复材料较多。1970年冬，该校与有关单位（湖南省水稻杂种优势利用协作组等单位），在海南省崖县南红农场发现一株花粉败育型的野生稻，简称“野败”。