籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选

中国农业科学

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籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选

刘国栋 刘更另

中国农业科学院自然资源与区划研究所 北京

摘要 针对我国钾矿资源短缺!但作物种质资源非常丰富的基本国情 从作物遗传多样性的角度 以稻株的吸钾速率!钾素利用效率和生物量等为评价指标 用业已建立的水培快速筛选方法对 种不同组合的籼型杂交稻进行了比较∀结果表明 无论是吸钾速率!钾素利用效率还是生物量 不同组合的差异十分显著∀威优 的吸钾速率最大 达 # # 而协 的吸钾速率最小 仅 # # 相差 五叶期汕 钾素利用效率最高 达 而汕优 钾素利用效率最低 仅 相差 汕

2 的生物量最大 达 协 2 生物量最小 仅 相差 ∀

关键词 杂交稻 耐低钾逆境 钾素利用效率 吸钾速率 生物量

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籼型杂交稻主要分布在我国南方水稻主产区 它根系发达!茎叶茂盛!经济产量高 对钾素的需要

收稿日期 2 2

基金项目 国家/九五0科技攻关项目 2 2 2 2

作者简介 刘国栋 2 男 湖南湘乡人 研究员 博士 主要从事植物营养研究∀× ƒ ¬ 2 ∞2 ∏ ∏

量一般较常规稻高 左右∀虽然杂交稻的大面积推广为我国的粮食增产和食物安全作出了巨大贡献 但却加重了栽培地区土壤有效钾的缺乏程度≈ ∀长期以来 解决土壤有效钾短缺问题的基本对策是增施肥料及加强肥水管理 提高土壤有效钾的含量 即通过改变土壤环境 使之适应作物生长发育的需求∀然而 由于我国钾矿资源短缺 目前已探明的结果表明 只有青海的柴尔汗盐湖有品位较高的钾矿 钾肥的年产量长期徘徊在 万 左右 年虽然首次超过 万 但我国的钾肥消耗量达 万 钾肥的年产量依然远远不及我国钾肥消费量的零头 不足进口钾肥量的 ∀很显然 我国这种基本靠大量消耗宝贵的外汇资源来进口钾肥发展农业生产的方式是很不经济的 也是与国家可持续发展战略的政策相悖的∀因此 改变传统战略 充分利用作物的遗传多样性 改造作物的遗传特性 使其适应土壤条件将是作物生产的主要发展方向∀事实上 土壤的钾素总量可高达土壤速效钾的 倍≈ 所以 土壤钾素缺乏并不是土壤学上的缺乏 而只是遗传学上的缺乏≈ 并且不同植物种≈ 甚至同一作物的不同品种对土壤难溶性钾的利用能力差异极为显著≈ ∗ 这便是开展作物耐低钾育种的种质基础 而植物营养遗传生理学研究则是耐低钾育种的前期工作∀

在开发和利用耐低钾优良基因资源的植物营养遗传生理学研究中 最主要的问题是广泛发掘已有的种质资源 鉴定其吸钾和生长速率的差异 为今后的研究工作奠定基础∀本研究的目的是利用已建立的筛选方法对籼型杂交稻不同基因型的吸钾速率!钾素利用效率以及生物量等性状进行比较筛选 为耐低钾杂交育种中亲本的选配!为水稻耐低钾机理!钾素吸收和利用效率的调控研究中材料的选用等提供参考∀

1材料与方法

1 1试验材料

籼型杂交稻 Ορψζασατιϖα 份来自中国水稻研究所∀

1 2培养方法

吸收速率和钾素利用效率的测定方法均同前文≈ 于三叶期根据离子耗竭原理 以 为测定液直接测定不同基因型的吸钾速率 于五叶期收获!烘干粉碎后用 盐酸浸提 测定稻株的含钾量 并据此计算稻株的钾素利用效率 钾的测定均用火焰光度计法≈ ∀测定温度都为 ? ε 光合有效辐射° ? Λ # # ∀本研究于 ∗ 年在杭州和北京完成∀

1 3生物量测定

于五叶期分别测定各基因型地上部与地下部的烘干重∀

所有测定都重复 次∀按 法将 个组合依次分组后 用 ≥ 法进行组内不同组合的差异显著性比较∀

2结果与分析

2 1吸钾速率的基因型差异

籼型杂交稻吸钾速率测定结果表明 基因型间差异极为显著∀其中以威优 • ∏ 的吸收最快 达 ? # # 吸收最慢者为协 ÷ 仅为 ? # # 二者相差 按 法可将这 种基因分为 个组 不同基因型的吸钾速率 基因型个数以及差异显著性结果列于表 ∀

吸收速率是作物钾素利用的一个重要方面∀土壤溶液中钾的浓度较低 但因土壤中的缓效钾能逐渐向土壤溶液释放补充钾素 故其缓冲能力强 在同一环境中 品种的吸收速率越快 对低钾的竞争能力就越强 从而获得的钾素就越多∀在表 所列的 个基因型中 单株的吸钾速率相差近 说明在育种过程中选择吸钾速率高的优良种质材料 培育吸钾能力强的新组合 有着非常巨大的潜力∀在生产上使用吸钾能力强的优良杂交组合 对充分利用土壤的钾素 节约钾肥具有重要的意义∀

从不同组别的杂交组合的分布情况看 吸钾速率特别高和特别低的组合都是少数 而绝大多数组合的吸钾表现都很一般 说明人工进行定向选择 完全能从我国丰富的种质资源库中获得吸钾能力强的优良种质材料 并据此培育优良的杂交组合∀

2 2钾素利用效率的基因型差异

如表 所示 钾素利用效率是以单位钾素合成的生物量计算的 单位钾素合成的生物量越多 则钾素利用效率就越高∀钾素利用效率越高 说明其合成蛋白质等生物分子所需的钾素阈值就越低 钾素在体内循环反复利用的效率也就越高 这对钾素的经济高效利用以及在耐低钾杂交育种方面都具有十分重要的意义∀

杂交籼稻钾素利用效率的测定结果 表 表

期刘国栋等 籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选