水稻茎秆抗倒伏研究
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Lodging Resistance of Stems in Rice （ Oryza sativa L． ） ZHANG Jin-xian et al （ College of Life Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642） Abstract ［Objective］The paper was to explore the relationship between character of rice stem and compressive strength．［Method］ The morphological and anatomical characters of stems of 10 rice varieties （ including three internodes） were systematically studied by paraffin sectioning technology； the digital force tester was used to measure the compressive strengths of various varieties； the correlation between above-mentioned characters and stem compressive strengths was analyzed．［Result］Correlation analysis showed that the outer diameter and cross-sectional area of stem had close relation with longing resistance of stem，which could be adopted as the important factors for stem longing resistance． The outer diameter and cross-sectional area of 63 Liangyou 636 was significantly higher than other tested varieties，three internodes all had high compressive strength，and the yield was also high．［Conclusion］63 Liangyou 636 could be used as the rice cultivar with super yield． Key words Oryza sativa； Stem characters； Compressive strength； Lodging resistance
中选取 15 株主穗，称其穗重（ 表 1） ，并从茎秆基部往上依次 选取第 1、2、3 节间的中部（ 分别称为倒 1、2、3 节） ，一部分材 料保存于 FAA 溶液中，一部分材料用于其他指标的测定。 1． 2 方法 1． 2． 1 石蜡切片法。取固定在 FAA 的 10 个水稻品种茎秆 的 3 个节间分别进行酒精系列脱水，二甲苯透明，石蜡包埋， 切片机（ 美国 AO 公司） 切片，切片厚 8 ～ 10 μm，番红 － 固绿 对染，中性树胶封片，Lecia DMLB 显微镜观察并照相，并用 Motic Image Advance 3． 2 成像分析系统进行统计和分析。在
基金项目 作者简介
鸣谢 收稿日期
国家自然科学基金项目（ 31100240） 。 张晋贤（ 1988 － ） ，男，广东佛山人，本科生，专业： 生物科学。 * 通讯作者，讲师，博士，从事结构植物学研究，E-mail： liangshejian@ scau． edu． cn。 福建省农业科学院水稻研究所谢华安院士为本研究提供水 稻材料，吴鸿教授对本论文撰写提出建议，谨此致谢。 2012-05-28
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续表 2
小维管束数量∥条 32． 00 ± 0 28． 67 ± 3． 84 31． 00 ± 0 30． 00 ± 0 33． 50 ± 3． 50 30． 00 ± 0 30． 00 ± 0 35． 50 ± 0． 50 32． 33 ± 0． 33 31． 50 ± 0． 50
内壁 / 外茎∥% 14． 97 16． 60 14． 85 15． 43 13． 75 9． 56 8． 30 15． 31 11． 42 9． 28
厚壁组织厚度∥μm 33． 18 ± 1． 52 31． 14 ± 1． 60 42． 35 ± 1． 41 37． 85 ± 0． 93 28． 37 ± 1． 28 30． 52 ± 0． 85 24． 67 ± 0． 28 32． 94 ± 1． 55 36． 38 ± 0． 85 35． 52 ± 1． 10
品种茎秆（ 包括 3 个节间） 的形态、解剖特征进行了详细研 出回归方程，求出相关系数。
究，测定了各品种的抗压强度，并将两者的相关性进行了系 统分析，旨在为水稻超高产育种提供优良的栽培品种。 1 材料与方法 1． 1 材料 选用 10 个不同基因型的水稻品种作为试验材 料（ 表 1） 。试验材料于 2008 年 11 月 4 日种植于海南省三亚 市南繁基地的试验田中，2009 年 5 月 1 日取样。从每一品种
28） ，而其他节间则有明显突起（ 图 1-2，3，5，6，8，9，11，12，17， 18，20，21，23，24，26，27） 。 2． 2 水稻茎秆三节间的性状分析 从表 2 可知，63 两优 636 的外茎、横切面积、大维管束数量、总维管束数量以及总维管 束面积 5 项指标在各样本中均为最高值，其内壁仅次于Ⅱ优
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636 金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
茎长∥cm 9． 20 ± 0． 96 5． 80 ± 0． 78 4． 94 ± 0． 48 5． 18 ± 0． 23 8． 30 ± 0． 48 10． 26 ± 1． 70 8． 48 ± 0． 39 9． 23 ± 0． 53 10． 30 ± 0． 64 8． 68 ± 0． 64
水稻超高产育种的发展趋势是适当提高株高，以增加生 物学产量来提高稻谷产量［1］。然而，大量研究表明禾谷类作
显微镜下观测茎秆外径和壁厚、大小维管束数目和各种组织 比例等数据。
物的倒伏与茎秆过高、茎秆形态结构、机械强度等密切相关， 1． 2． 2 抗压强度测定。测量仪器为 Instron 5566 型台式电 从而使谷物的收获质量和数量大为降低［2 －7］。虽然有关水 子万能材料试验机（ 美国 Instron 公司） 。为了避免样品间差
40 卷 23 期
张晋贤等 水稻茎秆抗倒伏研究
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355，小维管束数量仅次于金两优 76。内壁 / 外茎最大为Ⅱ优 355，厚壁组织厚度最大是Ⅱ优 1066，茎长最长是Ⅱ-32A / W16。
注： 1 ～ 3． 中新优航 2 号； 4 ～ 6．Ⅱ优 355； 7 ～ 9．Ⅱ优 1066； 10 ～ 12．Ⅱ优 1067； 13 ～ 15； 63 两优 636； 1、4、7、10、13 为倒 1 节节间； 2、5、8、11、14 为倒 2 节节间； 3、6、9、12、15 为倒 3 节节间； 16 ～ 18． 金两优 646； 19 ～ 21． 63 两优 777； 22 ～ 24． 金两优 76； 25 ～ 27．Ⅱ-32A / W16； 28 ～ 30． 756A / R527； 16、19、22、25、28 为倒 1 节节间； 17、20、23、26、29 为倒 2 节节间； 18、21、24、27、30 为倒 3 节节间； Bar = 200 μm。 图 1 不同水稻品种 3 节间茎秆的横切 表 2 不同水稻品种倒 1 节茎秆结构特征比较
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40（ 23） ： 11664 － 11667，11728
责任编辑 乔利利 责任校对 卢瑶
水稻茎秆抗倒伏研究
张晋贤1 ，阮 冠1 ，梁社坚1，2*
（ 1． 华南农业大学生命科学学院，广东广州 510642； 2． 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，广东广州 510642）
外茎∥mm 4． 61 ± 0． 20 5． 12 ± 0． 26 5． 40 ± 0． 27 4． 44 ± 0． 63 5． 95 ± 0． 53 5． 24 ± 0． 38 5． 66 ± 0． 51 5． 10 ± 0． 27 5． 01 ± 0． 32 5． 30 ± 0． 23
内壁∥mm 0． 69 ± 0． 01 0． 85 ± 0． 03 0． 80 ± 0． 02 0． 69 ± 0． 05 0． 82 ± 0． 02 0． 50 ± 0． 08 0． 47 ± 0． 02 0． 78 ± 0． 02 0． 57 ± 0． 04 0． 49 ± 0． 04
摘要 ［目的］探讨水稻茎秆的性状与抗压强度的关系。［方法］运用石蜡切片技术对 10 个水稻品种茎秆（ 包括 3 个节间） 的形态、解剖 特征进行系统研究； 运用电子万能材料试验机技术测出各品种的抗压强度； 对特征数据与茎秆抗压强度进行相关性分析。［结果］相关 性分析显示，茎的外径、横切面积与茎秆抗倒伏能力密切相关，可作为茎秆抗倒伏的重要参考因素。品种 63 两优 636 的外径和横切面积 明显高于其他受测试品种，且 3 节间都具有较高的抗压强度，产量也高。［结论］63 两优 636 可作为水稻超高产的栽培品种。 关键词 水稻； 茎秆性状； 抗压强度； 抗倒伏 中图分类号 S 511 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2012） 23 － 11664 － 04
稻茎秆结构特征、生理特性和物理性状等与抗倒伏关系的研 究报道较多［1，8 －9］，但已有研究并未进行系统的相关分析，不
异，每个水稻品种的茎秆分别重复测量 5 次，取平均值。 1． 2． 3 数据处理。用 Excel 2003 软件进行数据处理，将不同
能确定影响水稻倒伏的重要因素。为此，笔者对 10 个水稻 品种水稻茎秆结构特征与茎秆的抗压强度进行相关分析，作
2 结果与分析 2． 1 水稻茎秆的解剖特征 将不同品种水稻茎秆 3 节间的 石蜡切片置于光学显微镜下观测，可见 3 节间茎秆横切面的 结构基本相 同，即 由 外 至 内 分 别 为 表 皮、厚 壁 组 织、薄 壁 组 织、维管束和髓腔等部分。倒 1 节间的茎秆横切面中薄壁组 织中具有通气组织（ 图 1-1，4，7，10，13，16，19，22，25，28） ，而其 他节间未发现通气组织（ 图 1-2，3，5，6，8，9，11，12，17，18，20，21， 23，24，26，27） ； 倒 1 节间的茎秆横切面中第 1 轮的维管束陷于 薄壁细胞中，此处无明显突起（ 图 1-1，4，7，10，13，16，19，22，25，
接下表
11666
安徽农业科学
2012 年
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636 金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
横切面积∥mm2 18． 48 25． 08 25． 19 17． 61 28． 49 15． 70 16． 01 23． 13 16． 97 15． 61
表 1 不同品种水稻 15 株主穗总穗重
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636
穗重 96． 5 99． 8 96． 6 95． 8 104． 4
品种
金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
g
穗重 103． 5 106． 2 101． 2 100． 4 96． 8
中选取 15 株主穗，称其穗重（ 表 1） ，并从茎秆基部往上依次 选取第 1、2、3 节间的中部（ 分别称为倒 1、2、3 节） ，一部分材 料保存于 FAA 溶液中，一部分材料用于其他指标的测定。 1． 2 方法 1． 2． 1 石蜡切片法。取固定在 FAA 的 10 个水稻品种茎秆 的 3 个节间分别进行酒精系列脱水，二甲苯透明，石蜡包埋， 切片机（ 美国 AO 公司） 切片，切片厚 8 ～ 10 μm，番红 － 固绿 对染，中性树胶封片，Lecia DMLB 显微镜观察并照相，并用 Motic Image Advance 3． 2 成像分析系统进行统计和分析。在
基金项目 作者简介
鸣谢 收稿日期
国家自然科学基金项目（ 31100240） 。 张晋贤（ 1988 － ） ，男，广东佛山人，本科生，专业： 生物科学。 * 通讯作者，讲师，博士，从事结构植物学研究，E-mail： liangshejian@ scau． edu． cn。 福建省农业科学院水稻研究所谢华安院士为本研究提供水 稻材料，吴鸿教授对本论文撰写提出建议，谨此致谢。 2012-05-28
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续表 2
小维管束数量∥条 32． 00 ± 0 28． 67 ± 3． 84 31． 00 ± 0 30． 00 ± 0 33． 50 ± 3． 50 30． 00 ± 0 30． 00 ± 0 35． 50 ± 0． 50 32． 33 ± 0． 33 31． 50 ± 0． 50
内壁 / 外茎∥% 14． 97 16． 60 14． 85 15． 43 13． 75 9． 56 8． 30 15． 31 11． 42 9． 28
厚壁组织厚度∥μm 33． 18 ± 1． 52 31． 14 ± 1． 60 42． 35 ± 1． 41 37． 85 ± 0． 93 28． 37 ± 1． 28 30． 52 ± 0． 85 24． 67 ± 0． 28 32． 94 ± 1． 55 36． 38 ± 0． 85 35． 52 ± 1． 10
品种茎秆（ 包括 3 个节间） 的形态、解剖特征进行了详细研 出回归方程，求出相关系数。
究，测定了各品种的抗压强度，并将两者的相关性进行了系 统分析，旨在为水稻超高产育种提供优良的栽培品种。 1 材料与方法 1． 1 材料 选用 10 个不同基因型的水稻品种作为试验材 料（ 表 1） 。试验材料于 2008 年 11 月 4 日种植于海南省三亚 市南繁基地的试验田中，2009 年 5 月 1 日取样。从每一品种
28） ，而其他节间则有明显突起（ 图 1-2，3，5，6，8，9，11，12，17， 18，20，21，23，24，26，27） 。 2． 2 水稻茎秆三节间的性状分析 从表 2 可知，63 两优 636 的外茎、横切面积、大维管束数量、总维管束数量以及总维管 束面积 5 项指标在各样本中均为最高值，其内壁仅次于Ⅱ优
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636 金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
茎长∥cm 9． 20 ± 0． 96 5． 80 ± 0． 78 4． 94 ± 0． 48 5． 18 ± 0． 23 8． 30 ± 0． 48 10． 26 ± 1． 70 8． 48 ± 0． 39 9． 23 ± 0． 53 10． 30 ± 0． 64 8． 68 ± 0． 64
水稻超高产育种的发展趋势是适当提高株高，以增加生 物学产量来提高稻谷产量［1］。然而，大量研究表明禾谷类作
显微镜下观测茎秆外径和壁厚、大小维管束数目和各种组织 比例等数据。
物的倒伏与茎秆过高、茎秆形态结构、机械强度等密切相关， 1． 2． 2 抗压强度测定。测量仪器为 Instron 5566 型台式电 从而使谷物的收获质量和数量大为降低［2 －7］。虽然有关水 子万能材料试验机（ 美国 Instron 公司） 。为了避免样品间差
40 卷 23 期
张晋贤等 水稻茎秆抗倒伏研究
11665
355，小维管束数量仅次于金两优 76。内壁 / 外茎最大为Ⅱ优 355，厚壁组织厚度最大是Ⅱ优 1066，茎长最长是Ⅱ-32A / W16。
注： 1 ～ 3． 中新优航 2 号； 4 ～ 6．Ⅱ优 355； 7 ～ 9．Ⅱ优 1066； 10 ～ 12．Ⅱ优 1067； 13 ～ 15； 63 两优 636； 1、4、7、10、13 为倒 1 节节间； 2、5、8、11、14 为倒 2 节节间； 3、6、9、12、15 为倒 3 节节间； 16 ～ 18． 金两优 646； 19 ～ 21． 63 两优 777； 22 ～ 24． 金两优 76； 25 ～ 27．Ⅱ-32A / W16； 28 ～ 30． 756A / R527； 16、19、22、25、28 为倒 1 节节间； 17、20、23、26、29 为倒 2 节节间； 18、21、24、27、30 为倒 3 节节间； Bar = 200 μm。 图 1 不同水稻品种 3 节间茎秆的横切 表 2 不同水稻品种倒 1 节茎秆结构特征比较
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40（ 23） ： 11664 － 11667，11728
责任编辑 乔利利 责任校对 卢瑶
水稻茎秆抗倒伏研究
张晋贤1 ，阮 冠1 ，梁社坚1，2*
（ 1． 华南农业大学生命科学学院，广东广州 510642； 2． 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，广东广州 510642）
外茎∥mm 4． 61 ± 0． 20 5． 12 ± 0． 26 5． 40 ± 0． 27 4． 44 ± 0． 63 5． 95 ± 0． 53 5． 24 ± 0． 38 5． 66 ± 0． 51 5． 10 ± 0． 27 5． 01 ± 0． 32 5． 30 ± 0． 23
内壁∥mm 0． 69 ± 0． 01 0． 85 ± 0． 03 0． 80 ± 0． 02 0． 69 ± 0． 05 0． 82 ± 0． 02 0． 50 ± 0． 08 0． 47 ± 0． 02 0． 78 ± 0． 02 0． 57 ± 0． 04 0． 49 ± 0． 04
摘要 ［目的］探讨水稻茎秆的性状与抗压强度的关系。［方法］运用石蜡切片技术对 10 个水稻品种茎秆（ 包括 3 个节间） 的形态、解剖 特征进行系统研究； 运用电子万能材料试验机技术测出各品种的抗压强度； 对特征数据与茎秆抗压强度进行相关性分析。［结果］相关 性分析显示，茎的外径、横切面积与茎秆抗倒伏能力密切相关，可作为茎秆抗倒伏的重要参考因素。品种 63 两优 636 的外径和横切面积 明显高于其他受测试品种，且 3 节间都具有较高的抗压强度，产量也高。［结论］63 两优 636 可作为水稻超高产的栽培品种。 关键词 水稻； 茎秆性状； 抗压强度； 抗倒伏 中图分类号 S 511 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2012） 23 － 11664 － 04
稻茎秆结构特征、生理特性和物理性状等与抗倒伏关系的研 究报道较多［1，8 －9］，但已有研究并未进行系统的相关分析，不
异，每个水稻品种的茎秆分别重复测量 5 次，取平均值。 1． 2． 3 数据处理。用 Excel 2003 软件进行数据处理，将不同
能确定影响水稻倒伏的重要因素。为此，笔者对 10 个水稻 品种水稻茎秆结构特征与茎秆的抗压强度进行相关分析，作
2 结果与分析 2． 1 水稻茎秆的解剖特征 将不同品种水稻茎秆 3 节间的 石蜡切片置于光学显微镜下观测，可见 3 节间茎秆横切面的 结构基本相 同，即 由 外 至 内 分 别 为 表 皮、厚 壁 组 织、薄 壁 组 织、维管束和髓腔等部分。倒 1 节间的茎秆横切面中薄壁组 织中具有通气组织（ 图 1-1，4，7，10，13，16，19，22，25，28） ，而其 他节间未发现通气组织（ 图 1-2，3，5，6，8，9，11，12，17，18，20，21， 23，24，26，27） ； 倒 1 节间的茎秆横切面中第 1 轮的维管束陷于 薄壁细胞中，此处无明显突起（ 图 1-1，4，7，10，13，16，19，22，25，
接下表
11666
安徽农业科学
2012 年
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636 金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
横切面积∥mm2 18． 48 25． 08 25． 19 17． 61 28． 49 15． 70 16． 01 23． 13 16． 97 15． 61
表 1 不同品种水稻 15 株主穗总穗重
品种
中新优航 2 号 Ⅱ优 355 Ⅱ优 1066 Ⅱ优 1067 63 两优 636
穗重 96． 5 99． 8 96． 6 95． 8 104． 4
品种
金两优 646 63 两优 777 金两优 76 Ⅱ-32A / W16 756A / R527
g
穗重 103． 5 106． 2 101． 2 100． 4 96． 8