文档介绍：杂草稻与栽培稻苗期根系形态和生理特性比较
王晓琳 朱奕乐 崔亚魁 姚俊宇 李贵 摘要:杂草稻较强的抗逆性以及对栽培稻的竞争优势与杂草稻的较快生长速率、较强光能利用率等地上部分生物学特性密切相关,但其根系形态及生理特性对其 its strong resistance and the competitive advantage.
Key words:cultivated rice;weedy rice;root morphological;root physiological;comparison study
水稻(Oryza sativa L.)是全世界最重要的糧食作物之一。近年来,由于水资源缺乏和农村劳动力不足,水稻直播技术不断推广,但水稻直播条件下,杂草萌发早、种类多、密度大、危害严重[1-2],其中杂草稻(Oryza sativa f. spontanea)是栽培稻去驯化的结果,不仅遗传背景、形态和生长****性与栽培稻非常相似[3-5],而且在去驯化过程中表现出不同于栽培稻的原始性状,如苗期耐寒、抗稻瘟病、耐高盐、耐旱等[6],从而赋予了杂草稻较强的竞争力,危害不断加重。
目前,国内外有关杂草稻的研究报道主要集中在杂草稻起源与分类[7]、生物学和生态学特性[8]、伴生过程中对栽培稻生长发育以及产量品质的影响[9]、杂草稻种质资源利用和抗逆特性[10]等方面。其中杂草稻生物学研究涉及杂草稻种皮颜色、千粒重、株高、落粒性、休眠性、光合能力等[11]。杂草稻萌发性能好,萌发率高,幼苗出土时间较短,出苗后生长迅速[5],株高显著高于水稻,而且较强的光合性能是杂草稻苗期迅速生长的机制[12]。但是有关杂草稻苗期根系生长动态及根系生理研究很少,杂草稻-栽培稻地下部分生态竞争关系的研究更是少之又少。自1919年Weaver 首先报道根系与生态关系的研究结果以来[13],人们在根系结构与功能、根系研究方法、根系生长和代谢、根系与逆境、根际与生态等方面陆续开展了研究,取得了良好的进展[14]。在作物与杂草竞争方面,Gibson等研究发现,根系竞争可能是决定水稻和稗草竞争结果的主要机制[15]。Mahajan等研究发现直播水稻生长初期的性状(如根系生物量、叶面积指数和地上部生物量)在与杂草的生存竞争中具有重要作用[16]。因此本研究以江苏省不同地区杂草稻种群为材料,利用根际生态学的研究方法,从根系发育及代谢能力角度探讨杂草稻-栽培稻地下竞争关系,进一步阐述杂草稻竞争优势和抗逆性机制,为杂草稻生态治理提供理论依据和实践基础。 1 材料与方法
供试材料
栽培稻:日本晴,编号为r-1(江苏省农业科学院植物保护研究所提供)。杂草稻:wr-1,采自连云港(119°1′E,33°37′N);wr-2,采自扬州(119°24′E,32°24′N);wr-3南京(118°51′E,32°2′N);wr-4,采自苏州(120°62′E,31°32′N);wr-5,采自扬中(119°61′E,32°24′N),2015年在各市杂草稻成熟期采集于直播水稻田。
试验设计
试验于2017年在江苏省农业科学院植物保护研究所光照培养箱内进行,土壤由普通黄土、蛭石与营养土按1 ∶ 1 ∶ 1混匀,分装于花盆中( cm× cm× cm)。种子播于土壤表层,每盆分别播6粒杂草稻或栽培稻种子,2017年7月24日播种,覆1 cm厚的细土,播后浇水并保持水层1 d。分别于8月3日(播后10 d)、8月13日(播后20 d)和8月23日(播后30d)各处理选择长势一致的4株杂草稻或栽培稻进行测定,各处理4次重复。
不同根系形态和生理特性指标的测定
根系形态指标测定 每盆选取4株长势一致的杂草稻或栽培稻植株,洗去泥土杂质,获得完整根系。用Epson Perfection V800 Photo扫描后,采用WinRHIZO Pro 2016软件分析总根长、根表面积、根体积等形态参数,而后置于烘箱内 105 ℃ 杀青30 min,75 ℃烘干测定根系干重。
根系吸收面积的测定 用“”节方法获得相应根系后,测定相应根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积,方法参见《植物生理学实验技术》[17]。
根系氧化力的测定 用“”节的方法获得相应根系后,测定相应根系氧化力[18]。
数据分析与方法
数据分析采用Excel和DPS ,用Duncans新复极差法对平均数进行多重比较。
2 结果与分析
杂草稻与栽培稻根系干物重和根-冠比