剪葉、粘葉處理對水稻劍葉主脈兩側(cè)SPAD值及籽粒產(chǎn)量的影響

李杰 馮躍華 牟桂婷 許桂玲 黃世鳳 石欣羅強鑫 羅康杰 管正策 葉勇 黃佑崗

（1貴州大學農(nóng)學院，貴陽550025；2黔東南民族職業(yè)技術(shù)學院，貴州 凱里556000；第一作者∶guizhoutianxin＠163．com；*通訊作者∶fengyuehua2006＠126．com）

劍葉是水稻冠層功能葉中最為重要的葉片，與倒2葉一起提供了籽粒產(chǎn)量80%以上的光合產(chǎn)物，而來自劍葉光合作用所提供的碳水化合物占到水稻籽粒產(chǎn)量的50%以上[1]。劍葉亦是水稻產(chǎn)量、品質(zhì)分析，水稻品種比較，水稻生理生態(tài)和栽培管理以及分子遺傳研究中的主要考察對象之一。因此，水稻研究中常見有關(guān)劍葉的研究報道。對劍葉表面結(jié)構(gòu)的觀察和研究，可以比較品種間的差異[2-3]，分析栽培稻的進化[4]，還可用于分析水稻的抗病情況[5]。水稻理想株型育種中對葉片性狀具有一定的要求[6-7]，作為理想株型中的重要構(gòu)成因子，劍葉長度、寬度、葉角也是品種考察的重要性狀[8-10]。劍葉性狀遺傳分析的研究亦有很多[11-12]。如周麗慧等[13]研究表明，劍葉形態(tài)性狀與部分產(chǎn)量性狀之間具有顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，并檢測到1個新的劍葉長寬比QTL；鄒德堂等[14]報道了在以小白粳子和空育131為親本的F3群體為試驗材料時，劍葉形態(tài)和單株產(chǎn)量基因定位和分析的情況；桑賢春等[15]報道了1個新的水稻窄葉突變體Danl1的鑒定和基因定位的情況，其劍葉以及倒2葉、倒3葉的葉寬是野生型的一半左右，在一定的高密度種植下具有增產(chǎn)潛力。其他方面，張志耘等[16]以劍葉為材料，觀察和研究了稻屬葉片結(jié)構(gòu)特征并分析其系統(tǒng)學意義；陸巍等[17]研究了劍葉葉源量與產(chǎn)量性狀的關(guān)系，結(jié)果表明，水稻劍葉葉源量與單株產(chǎn)量、單穗質(zhì)量及每穗實粒數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，從而可以作為鑒定單株產(chǎn)量的一個量化指標；陳惠哲等[18]研究了不同穗肥施氮量對水稻劍葉生長以及披垂程度的影響，結(jié)果表明，隨著穗分化期施氮量的提高，劍葉的長、寬以及長寬比相應增加，且施氮對劍葉葉長的影響高于葉寬。另外，王貴民等[19]通過觀察劍葉光合特性變化以及抗氧化系統(tǒng)來比較研究雜交水稻間的差異，為雜交水稻衰老機理提供資料；羅贛豐等[20]分析了劍葉角度與氮營養(yǎng)效率的關(guān)系，認為通過兩者的關(guān)系可實時地決策氮肥運籌實現(xiàn)氮營養(yǎng)的高效利用。

表1 水稻主莖劍葉兩側(cè)處理方式

除此之外，也有研究報道了水稻葉片主脈兩側(cè)存在不對稱性，一側(cè)較寬些，一側(cè)較窄些[21]；兩側(cè)的厚度也存在差異[22]。Yuan等[23]研究發(fā)現(xiàn)，稻葉寬側(cè)寬度比窄側(cè)多17.0%，厚度比窄側(cè)高24.5%，而窄側(cè)的單位質(zhì)量氮含量、單位面積氮含量和SPAD值均比寬側(cè)的高。李杰等[24]在獲取田間數(shù)據(jù)時，亦觀察到雜交水稻葉片主脈兩側(cè)存在差異，一側(cè)較為光滑，一側(cè)較為粗糙，以劍葉為考察對象，其光滑面居左或居右的概率接近50%，且光滑面SPAD值高于粗糙面。為進一步比較分析稻葉主脈兩側(cè)對籽粒產(chǎn)量貢獻的差異，本研究采用剪葉和粘葉的方法對水稻劍葉進行處理，比較其籽粒質(zhì)量，同時分析其SPAD值的變化情況，以期為水稻葉片不對稱性研究提供更多的數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2016年在貴州省安順市舊州鎮(zhèn)文星村進行。試驗田土壤肥力狀況∶pH值6.30，有機質(zhì)33.60 g/kg，全氮 2.59 g/kg，全磷 0.53 g/kg，全鉀 8.44 g/kg，堿解氮 139.51 mg/kg，速效磷 6.03 mg/kg，速效鉀 62.81 mg/kg。

試驗采用三因素再裂區(qū)設計，主因素為品種，分別為Q優(yōu)6號（重慶市種子公司選育）和準兩優(yōu)527（湖南雜交水稻研究中心、四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所選育）；副因素為施氮水平，分別為 N0（0 kg/hm2）、N1（150 kg/hm2）、N2（300 kg/hm2）；副副因素為主莖劍葉處理，分別記為 JS、JR、ZS、ZR、CK，具體處理方式見表 1。每種施氮水平劃為1小區(qū)，小區(qū)面積19.5 m2，小區(qū)四周筑高30 cm、寬20 cm的田埂并包膜，包膜壓深至地下30 cm，防止小區(qū)間水肥滲透。氮肥采用分次施肥法，基肥（5月 21日）、分蘗肥（6月 2日）、促花肥（7月 12日）、保花肥（7月27月）的施氮量分別占總施氮量的35%、20%、30%、15%。磷肥、鉀肥各小區(qū)一致。磷肥作基肥一次性施用，施用量為96 kg/hm2（P2O5用量），鉀肥作基肥和穗肥分2次施，每次用量相同，為67.5 kg/hm2（K2O用量）。氮、磷、鉀肥分別采用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。每小區(qū)于抽穗期時選擇長勢一致的稻株進行剪葉處理，每處理選擇5片主莖劍葉（掛有標簽），共30個處理，每個處理重復3次。2016年4月5日育秧，5 月 23 日移栽，行株距 30.0 cm×16.5 cm，每叢插 1 苗。

1.2 測定內(nèi)容與方法

1.2.1 SPAD 值

水稻抽穗1周后對劍葉進行剪葉和粘葉處理（8月7-9日），處理后采用葉綠素計SPAD-502（日本Minolta公司）于 8月 9-10日（T1）、8月 15日（T2）、8月20日（T3）、8月 26日（T4）、8月 30日（T5）、9月 4日（T6）分別測定劍葉完好側(cè)的SPAD值，對照光滑面與粗糙面兩側(cè)均測定，測定時以葉長1/2處及其上下3 cm每側(cè)中間的3個點為測定位點（9月4日測定時部分處理內(nèi)部分標記劍葉無法測定，仍以剩下葉片SPAD值參與數(shù)據(jù)分析）。

1.2.2 劍葉葉長

籽粒成熟取樣后，用直尺測量劍葉葉枕至葉尖的長度。

1.2.3 籽粒性狀

籽粒成熟時取樣，每處理考察5株主莖的籽?？傎|(zhì)量（折算為含水量13.5%）、千粒重、每穗粒數(shù)、結(jié)實率等性狀。

1.2.4 粒重葉長比

粒重葉長比=每處理籽粒總質(zhì)量/平均劍葉葉長。

1.2.5 SPAD 值的環(huán)比增長率

TGi=（SPADTi-SPADTi-1）/SPADTi-1（i為大于1的正整數(shù)）。式中，TGi表示Ti時測定的SPAD值相對上一次（Ti-1）測定的SPAD值的環(huán)比增長率。

1.2.6 SPAD值累增值與SPAD值累消值

幾次測定下各次測定SPAD值相對參照SPAD值的差值中，正值的和為SPAD值的累增值，負值的和為SPAD值的累消值，SPAD值累增值和累消值的絕對值為SPAD值的累增量和累消量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS和Excel軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻劍葉兩側(cè)不同處理對籽?？傎|(zhì)量的影響

由表2可知，剪葉處理除準兩優(yōu)527在N1下剪斷光滑側(cè)留下粗糙側(cè)的籽?？傎|(zhì)量高于剪斷粗糙側(cè)留下光滑側(cè)的籽?？傎|(zhì)量外，其余剪葉處理中JS的籽粒總質(zhì)量均低于JR。粘葉處理中存在相似情況，即除Q優(yōu)6號N0的ZS處理籽?？傎|(zhì)量高于ZR處理外，其余粘葉處理粘貼光滑面后的籽粒總質(zhì)量均低于粘貼粗糙面的處理。這說明劍葉光滑側(cè)對水稻籽粒產(chǎn)量的貢獻高于粗糙側(cè)。但是，除Q優(yōu)6號N2條件下JR處理顯著高于JS處理、ZR處理顯著高于ZS處理外，其余相同品種和施氮條件下差異均不顯著，且CK的籽?？傎|(zhì)量除Q優(yōu)6號N0下最大，并顯著高于JS處理外，其他條件下均不是最大值。

表2 水稻劍葉兩側(cè)不同處理下的籽?？傎|(zhì)量 （g）

2.2 水稻劍葉不同處理粒重葉長比

圖 1 顯示，Q 優(yōu) 6 號粒重葉長比在 1.00～1.20 之間，劍葉一側(cè)進行剪葉和粘葉處理后粒重葉長比有所下降；準兩優(yōu) 527 粒重葉長比在 0.90～1.00 之間，劍葉一側(cè)經(jīng)剪葉和粘葉處理后粒重葉長比有所上升，且N0條件下增加明顯。處理粗糙側(cè)留下光滑側(cè)的粒重葉長比略高于處理光滑側(cè)留下粗糙側(cè)的處理，其中，以Q優(yōu)6號在N2下表現(xiàn)明顯，表明水稻劍葉光滑側(cè)對籽粒產(chǎn)量的貢獻高于粗糙側(cè)。

2.3 水稻劍葉不同處理對千粒重、每穗粒數(shù)、結(jié)實率的影響

由表3可知，N1條件下除準兩優(yōu)527 JS、ZR處理的千粒重顯著高于CK外，其他相同條件不同剪葉或粘葉處理間的千粒重均不存在顯著差異。相同品種同一施氮條件下各處理間每穗粒數(shù)均不存在顯著差異，且除Q優(yōu)6號N2下JR處理結(jié)實率顯著高于ZS處理外，其余各處理間結(jié)實率亦不存在顯著差異。

2.4 不同處理水稻劍葉SPAD值的變化情況

2.4.1 SPAD 值環(huán)比增長率

從表4可知，準兩優(yōu)527各處理的劍葉SPAD值環(huán)比增長率絕對值比Q優(yōu)6號高，施氮條件下2個水稻品種劍葉的環(huán)比增長率絕對值低于不施氮條件下的，在 TG4、TG5、TG6 下大致呈現(xiàn) N0＞N1＞N2。整體來看，無論是剪葉、粘葉中測定的SPAD值，還是CK粗糙側(cè)的SPAD值，其SPAD值環(huán)比增長率絕對值一般表現(xiàn)為高于相應的光滑側(cè)SPAD值的環(huán)比增長率絕對值。

2.4.2 水稻劍葉剪葉、粘葉處理相對CK SPAD值的變化

由表5可知，從相對CK的SPAD值累增量來看，2個品種劍葉剪葉、粘葉處理的累增量表現(xiàn)為N0＞N1＞N2，剪葉處理的明顯高于粘葉處理，相同品種和施氮條件下剪斷光滑側(cè)測定的粗糙側(cè)SPAD值累增量更多地高于剪斷粗糙側(cè)的處理。從相對CK的SPAD值累消量來看，2個水稻品種間的情況有差別，在準兩優(yōu)527中，粘葉處理的累消量高于剪葉處理，粘光滑側(cè)處理的SPAD值累消量明顯高于剪粗糙側(cè)的處理；而Q優(yōu)6號在N2下各處理均有較高的累消量，且剪光滑側(cè)的處理最高，在N0、N1條件下粘粗糙側(cè)處理的SPAD值累 消量較高。在準兩優(yōu)527中，明顯地表現(xiàn)為一方面剪光滑側(cè)留下粗糙側(cè)的處理會有更多的SPAD值累增量，但其SPAD值累消量卻比較小，另一方面粘光滑側(cè)后（粗糙側(cè)）的累消量高于粘粗糙側(cè)（光滑側(cè)），但是其籽?？傎|(zhì)量卻低于粘粗糙側(cè)的處理。

表3 不同剪葉和粘葉處理對2個水稻品種千粒重、每穗粒數(shù)、結(jié)實率的影響

表4 不同處理對水稻劍葉SPAD值環(huán)比增長率的影響

表5 水稻劍葉剪葉、粘葉處理相對CK的SPAD值變化

表6 水稻劍葉各處理相對上一次SPAD值測定的變化

2.4.3 水稻劍葉兩側(cè)相對上一次SPAD值測定的變化

由表6可知，相對上一次測定的SPAD值，從CK來看，Q優(yōu)6號和準兩優(yōu)527在N2條件下的SPAD值累消量明顯低于N1、N0。2個水稻品種相對上一次測定的SPAD值累增量除JS處理稍高外，其他情況下均低或不存在。但剪葉或粘葉處理下的SPAD值累消量無明顯的變化趨勢。

3 討論

Matsuo等[21]報道了水稻葉片兩側(cè)不對稱性的情況，表明葉片一側(cè)較另一側(cè)寬些。Chen等[22]指出，水稻葉片兩側(cè)厚度存在 27.6%～46.0%的差異。Yuan 等[23]研究表明，水稻寬側(cè)較窄側(cè)厚度高出24.5%，且寬側(cè)寬度較窄側(cè)高出17.0%，窄側(cè)的單位質(zhì)量氮含量、單位面積氮含量和SPAD值均比寬側(cè)的高，窄側(cè)比寬側(cè)保持有更高的氮素營養(yǎng)，推測葉片兩側(cè)存在光合速率的差異。李杰等[24]發(fā)現(xiàn)，水稻葉片兩側(cè)存在一側(cè)較為光滑，一側(cè)較為粗糙，劍葉光滑面的SPAD值高于粗糙面，且粗糙面具有較高的SPAD值環(huán)比增長率絕對值。此外，造成劍葉兩側(cè)光滑粗糙感的不同，主要是兩側(cè)側(cè)脈凹凸狀況和上下表皮組織的差異，而直觀上，光滑側(cè)窄于粗糙側(cè)。本研究表明，劍葉光滑側(cè)對籽粒產(chǎn)量的貢獻高于粗糙側(cè)，但限于試驗設計的局限，未能表明這種差異達到一致的顯著性，亦未能對其貢獻度實現(xiàn)量化。另外，光身稻葉片光滑[25]，其劍葉主脈兩側(cè)是否存在相似情況，還有待比較。

水稻劍葉是最靠近稻穗的高效功能葉，亦是株型的重要構(gòu)成部分，決定了光合作用面積和光能利用率，對于提高成穗率和促進籽粒灌漿，增加水稻籽粒產(chǎn)量起著極其重要的作用[26]。SPAD值表示葉綠素的相對含量，與稻株含氮量存在同步變化[27]，可以用于診斷水稻氮素營養(yǎng)狀況[28]。柳開樓等[29]以SPAD值大小表示氮素含量高低，分析不同施肥量對水稻生長的影響，同時分析了劍葉SPAD值與籽粒產(chǎn)量的關(guān)系，表明一定移栽期時的劍葉SPAD值可以用來評估水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，劍葉粗糙側(cè)較光滑側(cè)具有較高的SPAD值變化，大體上處理光滑側(cè)留下粗糙側(cè)相對對照的SPAD值累增量較處理粗糙側(cè)的高，其相對自身上一次測定的SPAD值的累增量也較處理粗糙側(cè)留下光滑側(cè)的高些，特別是剪斷光滑側(cè)的處理表現(xiàn)較為明顯。結(jié)合籽?？傎|(zhì)量來看，直觀上，粗糙側(cè)需付出較大的努力才能維持籽粒產(chǎn)量水平。本研究欲以SPAD值的累增量和累消量間接分析氮素的轉(zhuǎn)運、分配情況，但考慮到氮素轉(zhuǎn)運以及光合效率的不同等均可能造成光滑側(cè)與粗糙側(cè)對籽粒產(chǎn)量影響的不同，而放棄了這種嘗試。

本研究試驗設計了剪葉和粘葉兩種劍葉處理方法，前者對劍葉的損傷程度明顯強于后者，對籽粒產(chǎn)量的影響亦應高于后者，但兩者的籽粒總質(zhì)量未達到顯著差異。另外，處理間結(jié)實率亦未表現(xiàn)顯著差異。分析原因可能與試驗設計和植物體自動調(diào)節(jié)有關(guān)。本試驗對劍葉的處理時間較遲，且未對倒2葉、倒3葉進行處理；對劍葉一側(cè)進行處理極可能會促進另一側(cè)，以及倒2葉，甚至倒3葉相應生理生化作用的加強。這可以進一步解釋，對照籽?？傎|(zhì)量大部分低于處理籽粒總質(zhì)量，準兩優(yōu)527處理下的粒重葉長比高于對照以及剪斷光滑側(cè)后粗糙側(cè)SPAD值發(fā)生明顯變化等情況。

4 結(jié)論

本研究表明，水稻劍葉主脈兩側(cè)對籽粒產(chǎn)量的影響存在差異，光滑側(cè)對籽粒產(chǎn)量的貢獻高于粗糙側(cè)。在避免倒2葉、倒3葉以及倒4葉補償?shù)臈l件下，會更好地得出兩者對籽粒產(chǎn)量貢獻率大小情況。