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Silicon accumulation and distribution in rice as affected by nitrogen levels and genotype differences

粳稻硅素积累与分配对氮素的反应及其基因型差异


Field experiment was conducted in order to investigate the response of silicon accumulation and distribution of 15 rice cultivars (conventional Japonica) to different N levels (0 kg/ha, 150 kg/ha, 225 kg/ha, 300 kg/ha as urea) and genotype variations. Results indicated that the content of silicon in rice organs and plant increased with N rate at three growth stages including elongation, heading and maturity. The percentage of silicon accumulation increased during the periods from transplanting to elongation and from heading to maturity, but decreased from elongation to heading. The proportion of silicon distributed in culm and sheath decreased with N rate, while the proportion in leaf and panicle increased with N rate. The concentration of silicon in rice organs and plant all declined continuously with N rate, except that silicon concentration in panicle increased appreciably at the N level of 300 kg/ha. At each level of N, the characteristics of silicon accumulation and distribution differed significantly with rice genotypes. At the same time, the responses of silicon accumulation and distribution of rice genotypes to N also varied significantly. Among 15 rice cultivars, the silicon accumulation efficiency of Wuyujing 7, Huajing 3,Wuxiangjing 9,Xiangjing 20-18,Wuyujing 3,Wangjing 4003, Zaofeng 9and Huajing 2 increased with or not significantly affected by N levels, having better genetic potential to enhance the resistance to multiple stresses with the increasing application of N in rice production.


全 文 :收稿日期:!""#$"!$"% 接受日期:!""#$"&$!#
基金项目:国家自然科学基金(’"’#"(!#);国家十一五科技支撑计划重大项目(!"")*+,"!+"’);安徽省水稻遗传育种重点实验室开放基金
(!"")""’)资助。
作者简介:魏海燕(%-("—),女,江苏东台人,博士研究生,主要从事水稻营养生理研究。./0123:452/6127189%)’: ;<0
!通讯作者 =53:">%&/#-#-!!",./0123:6;?618@9 7?AB 5CAB ;8
粳稻硅素积累与分配对氮素的反应
及其基因型差异
魏海燕,张洪程!,杭 杰,戴其根,霍中洋,许 轲,
张胜飞,马群,张庆,吴文革
(扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州 !!>""-)
摘要:以 %>个常规粳稻品种为材料,设置 "、%>"、!!>、’"" D@ E 60!四种氮素水平,研究水稻硅素积累与分配对氮素的
反应及其基因型差异。结果表明,不同生育时期,硅在水稻各器官、全株中的积累量均随氮素水平的提高而增加。
随氮素水平的提高,水稻在移栽—拔节和抽穗—成熟阶段的积累比例增加,而拔节—抽穗阶段的积累比例减少,在
茎鞘中的分配比例减少而叶片和穗中的分配比例增加。不同生育时期,硅在茎鞘、叶片和全株中的含量均随氮素
水平的提高而下降,抽穗和成熟期,穗中的硅素含量随氮素水平的提高而下降,至中肥最低,高肥条件下略有回升。
不同氮素条件下,水稻硅素的积累与分配特性存在显著的基因型差异,同时各基因型硅素积累与分配对氮素的反
应也存在差异。其中,武育粳 #号、华粳 ’号、武香粳 -号、香粳 !"$%(、武育粳 ’号、晚粳 &""’、早丰 -号、华粳 !号
的硅素积累效率具有随氮素水平的提高保持稳定或相对提高的特性,对于氮肥用量不断增加条件下水稻植株的抗
逆性改良具有较好的遗传潜力。
关键词:水稻;硅素;积累和分配;氮素;基因型差异
中图分类号:F>%%:! G !:"% 文献标识码:+ 文章编号:%""($>">H(!""()"!$"!%’$"(
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硅是水稻生长发育的有益元素。硅在水稻生长
过程中以硅酸的形式被根系吸收,随蒸腾流运输至
地上部聚合成无定形的 8)9:,在叶片、茎鞘等器官的
表皮细胞中沉积形成“硅 ;角质双硅层”。沉积在植
株体内的硅在增加细胞壁强度的同时起到了增强水
稻抗病虫和抗倒伏的作用,改善了群体的受光度,降
低水稻的蒸腾作用,减轻水分胁迫等作用[<]。氮是
水稻生产上使用最多的元素,对于发挥品种高产潜
力、改善稻米品质具有重要作用。然而近年来,生产
上为片面追求产量,致使氮肥过量施用,不仅降低了
水稻氮素利用率,对环境产生压力,而且易引起群体
生长过旺,加重倒伏危险。另一方面,氮肥的过量施
用也加重了水稻稻瘟病的发病率[:;=]。在水稻病理
学研究领域,植株体内的硅氮比已经成为衡量稻瘟
病抗性的重要指标[>]。因此,研究水稻硅、氮元素的
协调吸收,特别是在施氮条件下增加植株硅元素的
吸收与积累,对于增强水稻的抗逆性,保证水稻稳产
高产具有重要的作用。要增加植株对硅的吸收与积
累可以通过两条途径实现:增施硅肥和品种吸硅能
力的改良[?],且后者具有更加深远的意义。已有的
研究表明,不同水稻品种,其硅素的吸收和积累能
力、各器官中的硅素积累量有所差异[?;@]。甘秀
芹[A]等人研究发现,不同籼稻品种其硅素的积累与
分配也存在显著的基因型差异,并受生育时期和栽
培季节等环境因素的影响。本试验以 稻品种为材料,设置了 >种氮素水平,研究了粳稻硅
素积累与分配对氮素的反应及其基因型差异,以期
为氮肥用量不断增加条件下硅高效积累基因型的选
育及水稻抗性育种提供一定的理论依据。
) 材料与方法
)*) 试验设计
选用 是:华粳 :号、农垦 ?A、早丰 B号、泗稻 号、晚粳 >CC=、武育粳 =号、扬粳 B?=D、扬辐粳 >B:D、
华粳 =号、香粳 :C;粳 E=<、常农粳 =号。
试验于 :CC> 年在扬州大学农学院试验农场进
行。前茬为小麦,土质为砂壤土,地力中等,土壤中
有机质含量 +0 G H0,速效磷 =:F@ +0 G H0,速效钾 DBF< +0 G H0,有效
硅 :C?F@ +0 G H0。试验采取裂区设计,以施氮(2)水
平为主区,设 2C(不施氮),2<(H0 G !+:)、2=(=CC H0 G !+:)>个水平;品种为副区,小
区面积 ? +:,重复 =次。主区间作埂隔离,并用塑料
薄膜覆盖埂体,保证各小区单独排灌。水稻于 ?月
<=日播种,@月 <:日移栽,栽插密度为 :A万穴 G !+:
(<>F> $+ I :@FC $+)双本栽插。氮肥(尿素)运筹为
基肥 J穗肥 K ?J?;磷肥(过磷酸钙)和钾肥(氯化钾)
同常规栽培,施用量为 L:9?和 M:9各 部作基肥。其他管理措施统一按常规栽培要求实
施。
)*+ 测定项目与方法
于拔节期、抽穗期和成熟期分别采样。按茎鞘、
叶片、穗分别测定植株各器官干物重及全株硅含量,
植株硅用 N:89>;N:9: 消化,重量法测定[D],土壤有
效硅用乙酸缓冲液浸提,硅钼蓝比色法测定[B]。
数据统计分析采用唐启义的 OL8 数据处理系
统[+ 结果与分析
+*) 不同氮素水平下水稻植株中硅的积累特性及
其差异
不同氮素条件下,各水稻基因型硅素积累量差
异显著。在不施氮肥条件下,累量变幅在 A?@F?>!<:=?FD= H0 G !+:,最大值比最小
值高 @=F=?P(表 <)。施氮水平 2< 处理(2 H0 G !+:),<
! <=D>F@> H0 G !+:,最大值比最小值高 ?处理硅素积累量变幅在 B>?FC:!大值比最小值高 @:FC>P;2=处理硅素积累量变幅
在 BACFBC!<@CAF?: H0 G !+:,最大值比最小值高
@?F?AP。随氮素水平的提高,植株中硅的积累量有
所增加,且各基因型具有不同的增幅。2< 水平下,
水稻硅素积累量比不施氮平均增加 型间变幅在 >F>BP!>:F@>P;2:水平下,水稻硅素
积累量比不施氮条件下平均增加 :AFC=P,基因型
间变幅在 <:F>=P!??FBBP;2= 水平下,水稻硅素
积累量比不施氮条件下平均增加 =>F:>P,基因型
间变幅在 P!@>F@>P。
><: 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 <>卷
表 ! 不同氮素水平下 !"个水稻品种硅(#$%&)的积累量(’( ) *+&)
,-./0 ! #$/$123 -114+4/-5$23 $3 6$10 43706 7$8806035 3$562(03 /090/:
编号 !"# 品种 $%&’()’(*
处理 +&(%),(-)
!. !/ !0 !1
/ 华粳 0号 230 4567/1 /.4.7/. /0.0788 /0507./
0 农垦 98 !:98 46871. 45475; /.;97.. //187;5
1 早丰 4号 <=4 59.711 /.8;716 /01171; /14474;
6 泗稻 /.号 >?/. 5.87.9 4//76/ 4697.0 48.74.
9 淮稻 ;号 2?; 89;796 415704 /..4715 /.9/75.
; 晚粳 6..1 @36..1 /0//7;0 /1567;6 /91/705 /;.8790
8 武育粳 1号 @A31 5667;9 /.48790 //8979/ /098799
5 扬粳 4915 A34915 45/75; /.;.7.6 //;5714 /04/75.
4 扬辐粳 6405 A=36405 5;5780 /0147// /1997.5 /601755
/. 华粳 1号 231 //99710 /116718 /1407./ /640790
// 香粳 0.B/5 C30.B/5 /.867;/ //96791 /0017.6 /08670.
/0 武运粳 8号 @A38 /019751 /1/17.9 /61.71. /6997.8
/1 武香粳 4号 @C34 419706 /.1175. //06709 //;876/
/6 香粳 +1/ C3+1/ 466766 //.1709 //89716 /0.5754
/9 常农粳 1号 D!31 48975. //45760 /00975/ /0;47/4
平均 E(%- 48/79; FD //05710 FG /0/87/. HIG /05;7.0 %I
标准差 >J /61784 /6/755 /98740 /;4755
变异系数 D$K /675. /0795 /0745 /170/
注:不同大、小写字母分别表示差异达 /K和 9K显著水平,下同。
!")(:?’LL(&(-) MNN(&F%*( %-J O"P(&F%*( O())(&* ,(%-* *’Q-’L’F%-) %) /K %-J 9K O(R(O*,&(*N(F)’R(OS,%-J )T( *%,( *S,H"O ’* M*(J L"& ")T(& )%HO(*#
水稻植株对硅的阶段性积累随生育进程的推移
和氮素用量的不同而表现出不同的特点(表 0)。就
水稻在各个生育阶段的积累量而言,其随氮素水平
的提高均呈显著或极显著增加的趋势,且各基因型
间具有不同的增幅。就水稻在各个生育阶段的积累
比例而言,移栽!拔节阶段的积累比例随氮素水平
的提高显著增加,拔节!抽穗阶段的积累比例随氮
素水平的提高极显著下降,抽穗!成熟阶段,施氮条
件下的硅素积累比例显著高于不施氮条件下的积累
比例,但各施氮条件下的积累比例差异不明显。不
同水稻其各生育阶段的积累比例随氮素水平的提高
而增加或降低的幅度因基因型而异。
表 & 不同氮素水平下水稻植株中硅(#$%&)的阶段性积累特性及其差异
,-./0 & ;*-6-1506$:5$1: 28 :$/$123 -114+4/-5$23 $3 6$10 -5 5*600 (62<5* =*-:0: 43706 8246 3$562(03 /090/:
项目
U)(,
处理
+&(%) #
生育阶段 V&"P)T *)%Q(
移栽!拔节 +&%-*NO%-)’-QBWO"-Q%)’"- 拔节!抽穗 WO"-Q%)’"-B2(%J’-Q 抽穗!成熟 2(%J’-QBE%)M&’)S
平均
E(%-
变幅
X%-Q(
变异系数
D$(K)
平均
E(%-
变幅
X%-Q(
变异系数
D$(K)
平均
E(%-
变幅
X%-Q(
变异系数
D$(K)
积累(YQ Z T,0)
I,"M-) "L >’
%FFM,MO%)’"-
!. 0587. J? 0.871!14479 /475/ 6.575 FG 00070!;.;78 0;764 089786 J? /897/!15479 0076.
!/ 18.71 FD 08070!9987/ 0.71/ 6/.71 HFG 00;79!;6571 04706 169740 FD 0.17;!64571 01708
!0 61179 HG 1/87;!;6479 /5758 6/076 HG 01671!;5176 11791 181769 HG 00.75!96/7/ 00798
!1 68.7. %I 18570!;807. /97;0 6087/ %I 06570!;587; 1/796 140794 %I 00979!9;87. 0079;
积累比例(K)
[(&F(-)%Q( "L >’
%FFM,MO%)’"-
!. 1.7.4 JD /8746!617;4 0670. 6/781 %I 09798!9.7.8 /8764 057/8 HI 0/78.!117/1 //75;
!/ 11711 FG 00700!65704 067.6 1;7.8 HG /5704!6;750 00719 1.7;. %I 0971.!157.0 /17;5
!0 1;719 HI 0075/!9/798 06764 1170. FD /8704!667;1 0;71; 1.76; %I 01718!15758 /67.;
!1 18706 %I 09716!967.. 0/798 1079 J? /5749!61711 06754 1.71. % I 0/71;!18744 /67.5
9/00期 魏海燕,等:粳稻硅素积累与分配对氮素的反应及其基因型差异
表 ! 不同氮素水平下水稻各器官中硅("#$%)的积累量及其差异(&’ ( )*%)
+,-./ ! "#.#012 ,003*3.,4#12 #2 5#0/ 15’,26 ,4 7#88/5/24 ’5194) 64,’/6 327/5 8135 2#451’/2 ./:/.6
生育期
!"#$%& ’%()*
处理
+"*(% ,
茎鞘 -./0 (12 ’&*(%& 叶片 3*(4 穗 5(167/*
平均
8*(1
变幅
9(1)*
变异系数
-:(;)
平均
8*(1
变幅
9(1)*
变异系数
-:(;)
平均
8*(1
变幅
9(1)*
变异系数
-:(;)
拔节期
=> ?@ABA 2- ?C>B?!CD>BE CCBDF ??EBG 2H FABG!?@DB> ?FB>D
=? C?IBEA 7J ?IAB@!GG@BE C?BFC ?IDBD 7- ??DBA!CC>BC ?EBGD
=C CDEBG KL ?FCB>!GFIBG C?BA> ?FDBC KJ ?GIB@!C@DBC ?ABAD
=G C@DB> (L C>EBE!GFEBA ?FBCF C>@B> (L ?@FBG!CFCBG ?DBFE
抽穗期
M*(261)
=> G@FBA 2- C@ABD!I>EBG ?ABAI ?EEBA 7J ?@CBC!C@ABE ?@BIE ?CABI 7J ??GBD!?DGBF> ABCI
=? D>@BE 7J G?CBC!IDGB> ?DBAI CC@BD K7LJ ?AFB?!G>FBF ?IBIC ?DABG KLJ ?G?BF!?@CB?E @B@C
=C DGCBC KLJ GIDBC!IA>BA ?IBAG CI?B> (KLJ C>IBD!GCABD ?IB?@ ?@>BI (KL ?DCBE!?AIB@ @BD@
=G DIDBA (L G@ABD!@>EBF ?@BC> C@ABG (L C>EBD!GCABC ?DBIG ?A?BI (L ?D@BF!?EFB> FB>C
成熟期
8(%."6%N
=> I>AB> 2- GFFBA!ADGBE ?FBDA CG@BD 7J ?F>BF!G>ABF ?FB?C CCFBG 7J ?FAB?!C@EBF ?>B?C
=? I@GBC 7J DIDB>!AIFBD ?DBAF CEAB> KLJ C?ABG!D>EB@ ?AB@@ C@FB? KLJ CC>B>!GD>BA ?GB?A
=C IFFBG KLJ DA?BE!AEABG ?DBIF GGIB> (L C?FBI!DIFB@ ?FBE? CEGBE (KL CIDB@!DCCBF ?IB>>
=G @?>BI (L DAAB?!AEEBG ?DBCA GIEBC (L CCCB A!I>>BE C>BIG G?@BG (L C@GBC!DDIBE ?IB>D
%;% 不同氮素水平下水稻植株中硅的分配特性及
其差异
不同生育时期,茎鞘、叶片和穗中硅的积累量均
随氮素水平的提高呈增加趋势,但各基因型间具有
不同的增幅。表 G 看出,成熟期,=? 水平下水稻茎
鞘中硅素积累量比不施氮条件下平均增加
?CB>F;,基因型间变幅在 >BI?;!GDBFG;。叶片中
硅素积累量比不施氮条件下平均增加 C@BGD;,基
因型间变幅在 EBD?;!IGB>D;。穗中硅素积累量
比不施氮条件下平均增加 ?FB>@;,基因型间变幅
在 GBC>;!DABEF;。=C水平下水稻茎鞘中硅素积
累量比不施氮条件下平均增加 ?AB?@;,基因型间
变幅在 DBFD;!D>BA?;;叶片中硅素积累量比不施
氮条件下平均增加 DCB?>;,基因型间变幅在
?EBIG;!A@BCA;;穗中硅素积累量比不施氮条件
下平均增加 CEBD>;,基因型间变幅在 AB>C;!
F@B>C;。=G水平下水稻茎鞘中硅素积累量比不施
氮条件下平均增加 C?BAG;,基因型间变幅在
ABDD;!IIBIC;;叶片中硅素积累量比不施氮条件
下平均增加 ICBGG;,基因型间变幅在 CCBCG;!
EEBFC;;穗中硅素积累量比不施氮条件下平均增加
GEBD?;,基因型间变幅在 EBID;!E@B?A;。就硅在
水稻各器官中的分配比例而言,拔节期茎鞘和叶片
中的分配比例因基因型不同而互有高低。就平均值
而言,茎鞘要略大于叶片。抽穗和成熟期,各器官中
硅的分配比例呈现茎鞘 O叶片 O穗(表 D)。不同生
育时期茎鞘中硅的分配比例随氮素水平的提高而降
低,叶片和穗中硅的分配比例随氮素水平的提高而
增加,其下降和上升的幅度在基因型间也存在显著
的差异。相同氮素条件下,随生育时期的推移,硅在
茎鞘和叶片中的分配比例逐渐下降而在穗中的分配
比例逐渐增加,且基因型间存在变异。
%;! 不同氮素水平下水稻植株中硅的含量及其差

表 I表明,拔节期,叶片中的硅素含量要大于茎
鞘;抽穗和成熟期,各器官中的硅素含量呈现叶片 O
茎鞘 O穗。不同生育时期,茎鞘、叶片和水稻全株中
的硅素含量均随氮素水平的提高而显著下降。抽穗
和成熟期,穗中的硅素含量随氮素水平的提高而下
降,=C处理最低,=G处理略有回升。成熟期,=?水
平下水稻全株硅素含量比不施氮条件下平均降低
@B>E;,基因型间变幅在 >BE@;!?>BGF;;=C水平
下水稻全株硅素含量比不施氮条件下平均降低了
??BED;,基因型间变幅在 GB@E;!?@BEG;;=G 水
平下水稻全株硅素含量比不施氮条件下平均降低了
?IBD?;,基因型间变幅在 AB?G;!CGB>I;。相同氮
素条件下,随生育时期的推移,茎鞘和叶片中的硅素
含量上升而穗中的下降。这可能是由于硅元素运输
至茎鞘和叶片后大部分即聚合形成无定型的 P6QC。
抽穗!成熟阶段,叶片和茎鞘中的物质大量输出,而
其中的 P6QC无法向子粒中运输,使得硅在茎鞘中的
含量因浓缩效应而大幅增加。在穗中,虽然抽穗!
成熟阶段硅素的积累量有所增加,但由于穗中物质
的大量充实,硅的含量由于生长的稀释效应而下
降[??]。
@?C 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ?D卷
表 ! 不同氮素水平下水稻各器官中硅("#$%)的分配比例及其差异(&)
’()*+ ! ,+-.+/0(1+ 23 4#*#.2/ (..565*(0#2/ #/ -#.+ 2-1(/4 (0 7#33+-+/0 1-2809 40(1+4 5/7+- 325- /#0-21+/ *+:+*4
生育期
!"#$%& ’%()*
处理
+"*(% ,
茎鞘 -./0 (12 ’&*(%& 叶片 3*(4 穗 5(167/*
平均
8*(1
变幅
"(1)*
变异系数
-9
平均
8*(1
变幅
"(1)*
变异系数
-9
平均
8*(1
变幅
"(1)*
变异系数
-9
拔节期
:/#1)(%6#1
;< =>?@A (B =C?AD!DC?E= E?>F EA?FG HB CD?==!ED?>E D?FG
;A =>?@@ (B =C?CA!DA?>F C?DC EA?F> HB C>?AC!ED?DG =?<=
;@ =F?CC (HB =A?CC!D@?@A =?>F E@?DF (HB CF?FG!E>?DF F?>G
;C =D? =?D@ EC?GD (B C>?@@!=抽穗期
I*(261)
;< =@?FF (B E>?CF!=F?FD D?<> @>?DD HJ @E?FD!C@?EA >??=F HB AE?A=!@@?=A AC?A
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;@ =A??C> =?DG @G?FC (BJ @=?=G!CE?CA >?=C AG?@< (HB AD?;C =成熟期
8(%."6%K
;< =@?C!D??>> @C?DF 7J AG?C
;A EG?>> HJ E=?DE!=F?FD D?E= @D?@= HB @A?FA!CD 7J AG?A
;@ E>?CD 7- EC?=C!==?FE D?E> @F?E< (B @C?A@!CA?AE A
;C EF?=@ 2L EC?C%;! 水稻硅素积累效率对氮素反应评价
氮肥的施用在增加水稻硅素积累量的同时也增
加了干物质的积累,且干物质的增加量要远远大于
硅素的增加量。因此,本研究以水稻植株中单位干
物质的硅素积累量(即硅素含量)为指标来衡量不同
氮素条件下的各基因型的硅素积累效率,并对各基
因型硅素积累效率对氮素的反应进行分类和评价。
图 A表明,E种氮素条件下,各基因型水稻硅素的积
累均可分为低、中、高效 C类。其中扬粳 G=C>(>)、淮
稻 D号(=)、农垦 =F(@)、泗稻 A<号(E)在 E种氮素条
件下均属于低效类型;武育粳 F 号(F)、华粳 C 号
(A<)在 E 种氮素条件下均属于高效类型;扬辐粳
EG@>(G)在 E 种氮素条件下均属于中效类型。武香
粳 G号(AC)、香粳 @(AA)、武育粳 C号(F)的硅素
积累随氮肥水平的提高由低效类型进入中效类型;
常农粳 C号(A=)则随氮素用量的增加,硅素积累在
低、中效类型间波动;晚粳 E<高,硅素积累由中效类型进入高效类型;香粳 +CA
(AE)的硅素积累随氮肥用量的增加在中效和高效类
型间波动;早丰 G号(C)、华粳 @号(A)随氮肥用量
的增加,硅素积累由无肥条件下的低效类型进入低、
中肥条件下的中效类型,至高肥条件均进入高效类
型。
< 讨论
<;= 水稻硅素积累与分配对氮素的反应
本试验条件下,随氮素水平的提高,各基因型全
株及各器官中的硅素积累量增加。这可能与氮肥的
施用增加了水稻干物质的积累有关。江立庚[A@]等
人的研究表明,水稻的硅素积累量与干物质的积累
量呈极显著的正相关。随氮素水平的提高,水稻在
移栽!拔节和抽穗!成熟阶段的积累比例增加而在
拔节!抽穗阶段的积累比例减少,在茎鞘中的分配
比例减少而叶片和穗中的分配比例增加。可能这正
是过量施用氮肥造成水稻抗逆性下降的原因。因为
拔节!抽穗阶段是水稻纹枯病等生理性病害盛发时
期[AC],同时该时期其基部节间的充实情况对水稻的
抗倒伏能力也具有重要的影响。施用氮肥使该阶段
硅的积累比例和茎鞘中的分配比例均减少的同时使
分配到茎鞘中硅的总量相对降低。而水稻茎鞘中
N6O@含量和表皮硅质层厚度与水稻的抗逆性具有密
切的关系[AEMAD]。水茂兴等[AF]在水培和土培条件下
研究水稻硅氮营养的试验结果表明,随培养体系中
氮素浓度的增加,水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期和成
熟期植株 N6O@ 含量均表现为下降趋势。本试验条
件下,不同生育时期,水稻茎鞘、叶片和全株中的硅
素含量均随氮素水平的提高而显著下降。抽穗和成
熟期,穗中的硅素含量随氮素水平的提高而下降,至
中肥最低,高肥条件下略有回升。这可能是由于氮
肥的过量施用在增加了每穗粒数的同时降低了结实
率,而谷壳中具有较高的硅素含量的原因[A>]。
<;% 水稻硅素积累与分配及其对氮素反应基因型
差异的原因分析
不同氮素条件下,水稻硅素的积累与分配特性
存在显著的基因型差异,同时各基因型硅素积累与
分配对氮素的反应也存在差异。这与各基因型自身
FA@@期 魏海燕,等:粳稻硅素积累与分配对氮素的反应及其基因型差异

图 ! 不同氮素水平下水稻植株硅素积累效率的聚类分析
"#$%! &’()*+,#-$ ./ )#’#0.- 100(2(’1*#.- +//#0#+-03 (-4+, /.(, -#*,.$+- ’+5+’)
(品种名称参见表 ! "#$%&’%&( )#*& (&& ’#+,& !)
硅素吸收、运输分配特性及环境(氮肥)的影响有着
密切的关系。近年来,有关水稻硅素吸收机理的研
究已取得重要进展。-#[!.]等人研究发现,水稻根系
中至少存在两个不同的硅转运载体,其中转运载体
!(/01!)存在于水稻根系表皮细胞的质膜中,主要负
责将外界营养液中的硅运输至表皮细胞;转运载体
2(/012)存在于木质部薄壁细胞的质膜中,主要负责
硅从薄壁细胞向木质部的运输。水稻与其他植物相
比之所以能高效吸收硅素主要是由于转运载体数量
的优势[!3,24]。另据 56[3]等人的研究,不同水稻品
种由于硅转运载体数量的不同,其硅的吸收能力也
存在差异。本试验条件下,土壤有效硅的含量较高,
因而各基因型根系中硅转运载体的数量有可能是导
致其最终吸收积累量产生差异的原因。而各基因型
对氮素反应的差异,一方面是由于环境中硅氮的相
互作用对植株硅素吸收的影响;另一方面也存在氮
对植株生长的直接作用进而影响其硅素吸收的可
能。被根系吸收的硅元素随蒸腾流运输至地上部,
其在各器官中分配的差异及与氮素的相互关系有待
于进一步深入研究。
虽然水稻各基因型的硅素积累效率均随氮素水
平的提高而下降,但各基因型的下降幅度存在差异。
其中,武育粳 7号、华粳 8号、武香粳 .号、香粳 249
!:、武育粳 8号、晚粳 ;448、早丰 .号、华粳 2号的硅
素积累效率具有随氮素水平的提高保持稳定或相对
提高的特性,对于氮肥用量不断增加条件下水稻植
株的抗逆性改良具有较好的遗传潜力。
参 考 文 献:
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BAA 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 HE卷