超级杂交稻穗光合特性及功能研究

The Phase Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ super hybrid rice have been succeeded with the breeding approach, that combined the ideotype approach with intersubspecific heterosis. Constructing ideotype of super hybrid rice is critical for improving canopy architecture , which play an important role in increasing canopy photosynthesis and result in high grain yield. Rice panicle, as one of the canopy architecture components was regard as the key“sink”. However, few studies focus on the“source”trait of panicle. Recently, the results of studies on no-green-leaf organs of wheat, oil rape showed the important of photosynthate of no-green-leaf organs especial the panicle of wheat. Photosynthesis of super hybrid rice panicle, the relationship between panicle traits and net photosynthesis rate , and the contribution to grain yield of panicle photosynthesis will be studied in this project. The aim of the project is quantifying the ratio of panicle photosynthesis contribution to the grain yield, identifying the relocation of panicle photosynthate, exploring the function of panicle photosynthate, and providing the suggestions on panicle photosynthesis for hybrid rice breeders.

“形态改良与杂种优势利用有机结合”是超级杂交稻品种选育的指导思想，并已成功选育出第1、2、3、4期超级杂交稻品种。水稻形态改良的核心是构建理想株型，其实质就是通过理想株型来提高水稻群体光合速率，实现水稻高产。穗不仅是水稻的“库”，还是灌浆期关键“源”，在以往的株型改良过程中，穗是按照“库”标准进行改良，很少关注其“源”的作用。. 近年来小麦穗光合作用、油菜籽粒的光合作用等研究表明，作物非绿叶器官的光合作用极其重要。本研究拟从超级杂交稻穗光合作用入手，就穗形态结构、叶绿素含量多少、持绿时间长短等性状对穗光合速率的影响，以及穗光合产物对维持颖花活力，协调两段灌浆关系和对产量贡献进行系统研究，量化超级杂交稻产量潜力提升过程中穗光合的贡献率；解析穗形态、生理性状与穗光合作用之间的关系；明确穗光合物质分配规律及功能。为超级杂交稻株型育种提供穗光合生理理论参考，并丰富水稻光合作用理论

项目通过对超级杂交稻穗光合作用进行系统研究表明水稻抽穗后，稻穗具有较高的光合速率，同时抽穗期，水稻穗还具有很强呼吸作用，穗光合产物的合成直接影响到水稻结实率和粒重等产量性状；水稻穗的光合速率主要由颖壳和枝梗光合速率组成，其中颖壳的光合速率较低，枝梗光合速率较高，且枝梗光合作用对CO2响应特别明显，枝梗还具有长光合功能期，在杂交水稻品种选育过程中，应重视枝梗光合能力是这一新指标。氮素对穗光合速率研究表明，高氮处理条件下并未增加水稻穗净光合速率，其主要原因是呼吸速率增加幅度超过了穗光合速率的提高，表现出净光合速率下降，但高氮处理有利于延长穗光合功能期，有利于持续灌浆，从穗光合角度证明了超级杂交穗肥施用的重要性。通过穗光合产物进行标记，穗的光合产物大部分分配到籽粒（稻米和谷壳），但其光合产物也向穗下第1、2、3节间，向倒1、2、3鞘及叶片分配，这一结果颠覆了原有的对穗光合产物分配的认知，待该研究进一步细致深入，将极大丰富了水稻源库流理论。项目执行过程中还培育出能稳定遗传了内稃缺失的水稻株系，将为下一步研究作了材料准备。