水稻根系化学讯号与米质的关系

本研究试图阐明水稻根系化学讯号(激素、多胺和有机酸等)与米质形成的关系。试验以不同基因型水稻品种为材料,分别种植于水培池、盆钵和大田,观察并分析了根系化学讯号与稻米品质的关系,探讨了调节根系讯号产生和改善稻米品质的技术途径。主要结果如下: 1.根系玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)浓度与胚乳细胞增殖速率呈极显著正相关(r = 0.88**),而根系异戊烯基腺嘌呤+异戊烯基核苷(iP+iPA)浓度与胚乳细胞增殖速率相关不显著(r = 0.33)。在抽穗始期用10-7 mol L-1 ZR处理根系,根系伤流液中的Z + ZR含量以及强、弱势粒的胚乳细胞数均较对照显著极显著增加。用10-7 mol L-1 iPA处理根系,根系伤流液中的iP + iPA含量以及强、弱势粒的胚乳细胞数与对照差异均不显著。表明根系Z+ZR对胚乳细胞的发育有调控作用。 2.灌浆中、后期根中Z+ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关(r=0.72*～0.90**),与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关(r=-0.68*～- 0.78**);灌浆中期根中脱落酸(ABA)浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关(r=-0.90**～-0.91**),与直链淀粉含量呈极显著正相关(r=0.87**);灌浆各期根中Z+ZR或ABA浓度与稻米的外观品质指标(透明度、垩白米率和垩白度)的相关均不显著。花后0～6 d和14～20 dZR处理、以及花后0～6 d和24～30 d的ABA处理,对稻米的蒸煮品质无显著影响;花后根系14～20 d外源ABA处理后,直链淀粉含量增加,碱化值减小,米胶长度缩短;花后24～30 d外源ZR处理则显著降低了直链淀粉含量,增加了碱化值和米胶长度。 3.灌浆中后期根系1-氨基环丙烷1-羧酸(ACC)浓度与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关(r = 0.97**～0.98**)。灌浆前期根系ACC浓度与垩白粒率、垩白度和米粒的垩白大小以及灌浆各期根系ACC浓度与稻米的胶稠度、碱化值和直链淀粉含量的相关均不显著。在花后10～15 d和花后25～30 d分别用10-6 mol·L-1 ACC处理根系,稻米的垩白粒率、垩白大小和垩白度均显著增加。用10-6 mol·L-1 AVG (氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸,ACC合成酶抑制剂)处理根系,结果则相反。 4.根系分泌的苹果酸及琥珀酸浓度与淀粉谱的崩解值呈极显著的正相关(r = 0.95**～0.97**),与淀粉谱的消减值呈极显著的负相关(r =-0.96**～-0.97**);根系分泌的酒石酸和柠檬酸浓度与淀粉谱的崩解值呈极显著的负相关(r = -0.94**～-0.95**),与淀粉谱的消减值呈极显著的正相关(r =0.95**～0.97**);根系分泌的乳酸浓度与稻米胶稠度和碱化值呈显著负相关(r = -0.76*～-0.78**),与直链淀粉含量呈显著正相关(r = 0.81*)。根系分泌的有机酸浓度与其它稻米品质指标的相关均不显著。 5.根系分泌物中乳酸浓度较高的品种,根系和稻株吸收隔(Cd)的量较低;而根系分泌苹果酸和琥珀酸浓度较高的品种,根系和稻株对铅(Pb)的吸收量较低。在基肥中用菜籽饼作有机肥,根系分泌的苹果酸和琥珀酸浓度增加,酒石酸和柠檬酸浓度降低,乳酸的浓度无显著变化,稻米淀粉谱的崩解值增大,消解值减小。 6.根系精胺浓度与稻米醇溶蛋白呈极显著负相关(r=-0.85**),与球蛋白呈显著正相关(r = 0.67*);根系腐胺浓度与稻米醇溶蛋白呈极显著正相关(r = 0.84**),与球蛋白呈显著负相关(r =-0.87**);根系精胺/腐胺浓度比值与醇溶蛋白呈极显著负相关(r = -0.95**),与球蛋白呈极显著正相关(r = 0.90**)。 上述结果表明,根系化学讯号与稻米品质有密切的关系。通过遗传改良、栽培和化控等措施调节水稻根系化学讯号,可以改善稻米品质。