水稻淡白葉突變體的葉綠素含量測(cè)定及農(nóng)藝性狀比較分析

姚曉云,藍(lán)海軍,鄧 偉,陳紅萍,羅晨曦,況 震,羅宗銘,王記林*,陳大洲

(1.江西贛糧實(shí)業(yè)有限公司 院士工作站,江西 南昌 330200;2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所,江西 南昌 330200)

彩色水稻的外形色彩多樣,有綠、紫、黃、淡白色等；將各種顏色的水稻種植在一起好看美觀,可以形成一條靚麗的風(fēng)景線(xiàn)?，F(xiàn)在不少地方利用彩色稻作為大田景觀,勾畫(huà)圖形和文字；越來(lái)越多的水稻示范基地展示出形態(tài)各異的彩色圖案[1-6]。我們從黃華占材料中發(fā)現(xiàn)了1株水稻淡白葉突變體,已對(duì)其選育多年多代，育成了穩(wěn)定品系(圖1),并對(duì)其在不同生育階段的葉綠素含量進(jìn)行了測(cè)定。同時(shí),為了考察淡白葉突變體葉綠素含量在整個(gè)生育期的變化規(guī)律,對(duì)應(yīng)測(cè)定了水稻的綠色(黃華占野生型)、紫色、黃色葉品種的葉綠素含量，旨在為淡白葉突變體水稻的利用提供參考。

圖1 淡白葉突變體在田間的長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用突變體淡白葉株為試驗(yàn)材料,以黃華占(野生型)、紫葉水稻和黃葉水稻品種為對(duì)照,其中黃葉稻由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所徐正進(jìn)教授提供,黃華占由廣東省農(nóng)科院水稻所周少川研究員提供。

1.2 田間試驗(yàn)

田間試驗(yàn)于2019年在贛糧公司院士工作站水稻試驗(yàn)基地進(jìn)行,于5月20日播種；采用濕潤(rùn)育秧,于6月20日移栽,單本種植,種植規(guī)格為16.5 cm×23.1 cm,其它田間管理均與當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)相同。在田間不同生育時(shí)期(苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、灌漿期、成熟期)選取葉片，測(cè)定光合色素含量。

1.3 光合色素含量的測(cè)定方法

1.3.1 取樣與測(cè)量方法 在田間選取代表性植株3～5株,取新鮮葉片,將葉片組織表面擦凈,去除中脈,剪碎成細(xì)絲狀,混勻。稱(chēng)取剪碎的樣品5 mg左右,放入50 mL離心管,加入乙醇-丙酮混合液25 mL,扣緊管蓋,搖勻,黑暗處理24 h,直至葉片細(xì)絲呈白色。為保證提取效果,中途可輕輕搖晃試管3～5次。當(dāng)提取液中的葉片細(xì)絲變?yōu)榘咨珪r(shí),便可將葉綠素提取液倒入比色皿中(可反復(fù)2～3次),以混合液為空白對(duì)照,分別在波長(zhǎng)663、645、470 nm下讀取吸光度并計(jì)算光合色素含量；設(shè)置3次重復(fù)，取均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[7-10]。

1.3.2 葉綠素含量的測(cè)定及計(jì)算方法 采用丙酮-乙醇混合液(1∶1)萃取葉綠素,并利用朗伯·比爾定律計(jì)算出葉綠素含量。測(cè)定663、645和470 nm處的吸光值。葉綠素含量(單位為mg/L)的計(jì)算公式如下：

Cha=12.7D663-2.69D645；

Chb=22.9D645-4.68D663；

Cht=Ca+Cb=20.2D645+8.02D663；

Car=4.7D470-0.27Cht。

上式中:Cha、Chb分別為葉綠素a、b的含量；Cht為葉綠素總含量；Car為類(lèi)胡蘿卜素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 彩色稻在不同生育期光合色素含量的比較

測(cè)定了黃華占、淡白葉突變體、黃葉稻和紫葉稻在整個(gè)生育期的葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素及葉綠素總含量,并針對(duì)相同生育期的葉綠素指標(biāo)進(jìn)行了橫向統(tǒng)計(jì)分析(見(jiàn)表1)。結(jié)果顯示:黃華占的葉綠素a的含量峰值在分蘗期和拔節(jié)期,其次是在苗期和生殖生長(zhǎng)中期(孕穗期和抽穗期),在生殖生長(zhǎng)后期逐漸降低；其葉綠素b含量的變化趨勢(shì)與葉綠素總量的相似；類(lèi)胡蘿卜素的含量在苗期、分蘗期和拔節(jié)期均維持在較高水平,其次是抽穗期和孕穗期,在生殖生長(zhǎng)后期也逐漸下降。淡白葉突變體的葉綠素a的含量在生殖生長(zhǎng)初期逐漸上升,至抽穗期達(dá)到峰值,并在灌漿期維持在較高水平,在生殖生長(zhǎng)后期也逐漸下降；其葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量的變化趨勢(shì)與葉綠素a相同；葉綠素總量的變化趨勢(shì)也與葉綠素a相似,僅其峰值延后至灌漿期,然后逐漸下降。黃葉稻的葉綠素的各項(xiàng)指標(biāo)在整個(gè)生育期均維持在較低水平,峰值出現(xiàn)在孕穗期或抽穗期。紫葉稻在整個(gè)生育期的葉綠素各項(xiàng)指標(biāo)均維持在較高水平,尤其在生殖生長(zhǎng)中期,即使在生殖階段中后期,其葉綠素含量的下降仍不明顯。

表1 彩色稻在不同生育期葉綠素含量的變化及比較分析

就同時(shí)期彩色稻間的差異而言,黃華占在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期(苗期、分裂期)的葉綠素各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于淡白葉突變體、黃葉稻和紫葉稻;在生殖生長(zhǎng)的初期(拔節(jié)期),黃華占和紫葉稻的葉綠素含量各項(xiàng)指標(biāo)相當(dāng),其次是淡白葉突變體和黃葉稻;在生殖生長(zhǎng)的中后期(孕穗期、抽穗期、灌漿期、乳熟期和黃熟期),紫葉稻的葉綠素含量各項(xiàng)指標(biāo)均維持在較高水平,其次是黃華占和淡白葉突變體,兩者差異并不顯著，最后是黃葉稻,特別是在灌漿期,其各項(xiàng)指標(biāo)均最低。

2.2 彩色稻各項(xiàng)農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)性狀的調(diào)查及分析

調(diào)查了4個(gè)彩色稻的農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)性狀,結(jié)果如表2 所示。以紫葉稻的抽穗期最早,其次是淡白葉突變體,而黃葉稻的抽穗最晚;4個(gè)彩色稻的株高差異明顯,最高的是黃葉稻,最矮的是淡白葉突變體材料;黃華占及其淡白葉突變體材料的穗長(zhǎng)無(wú)差異,但顯著長(zhǎng)于黃葉稻和紫葉稻的;4個(gè)彩色稻在有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)上差異均不顯著;就結(jié)實(shí)率而言,淡白葉突變體較黃華占和紫葉稻都偏高,但差異并不顯著，而黃葉稻的結(jié)實(shí)率僅35.3%,結(jié)實(shí)不正常。最終,黃華占的單產(chǎn)最高,其次是淡白葉突變體、紫葉稻,最低的是黃葉稻。

表2 彩色稻各項(xiàng)農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)性狀的調(diào)查及分析結(jié)果

3 討論

3.1 葉綠素含量的變化趨勢(shì)及其與產(chǎn)量的相關(guān)性

4份彩色稻的葉綠素含量各項(xiàng)指標(biāo)在水稻生殖生長(zhǎng)的中期(抽穗期和灌漿期)均維持在較高的水平,而抽穗期和灌漿期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期；在此期間水稻光合作用效率增強(qiáng),有利于養(yǎng)分的積累,利于高產(chǎn)的形成。相比之下,黃葉稻在此時(shí)期葉綠素的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著低于其他3個(gè)材料,這可能是其產(chǎn)量最低的原因之一。

黃華占是我國(guó)目前種植面積最廣的高產(chǎn)常規(guī)稻品種,“青枝蠟稈”是其生長(zhǎng)后期的主要特征。本研究結(jié)果顯示,在黃華占生殖生長(zhǎng)的中后期，其葉綠素含量各指標(biāo)均逐漸下降,這一特點(diǎn)使其植株后期稿色好,有利于將光合產(chǎn)物快速地轉(zhuǎn)運(yùn)至籽實(shí)體。相比之下,紫色稻在生殖生長(zhǎng)后期仍維持較高的葉綠素含量,這種“貪青”的特征反而不利于高產(chǎn)的形成[11-16]。

3.2 淡白葉突變體具有廣闊的利用前景

淡白葉突變體是黃華占自然的變異株后代,其在抽穗期和灌漿期的葉綠素含量與黃華占相當(dāng),且成熟后期稿色好,有利于其產(chǎn)量的形成。經(jīng)過(guò)多年的選育,其米質(zhì)已達(dá)到部標(biāo)“優(yōu)3”等級(jí),糙米率為79.8%,精米率為72.9%,整精米率為66.7%,粒長(zhǎng)6.8 mm,長(zhǎng)寬比3.6,堊白粒率為6%,堊白度為1.3%,直鏈淀粉含量為18.9%,膠稠度為50 mm,堿消值為6.8,透明度1級(jí),且產(chǎn)量達(dá)8400 kg/hm2左右。盡管淡白葉突變體比黃華占略有減產(chǎn),但是其株型挺拔,株高顯著下降了22 cm左右,抽穗期提前了9 d左右(見(jiàn)圖1)。這兩大特點(diǎn),能夠有效地解決“稻蝦共養(yǎng)”模式中高產(chǎn)品種后期易倒伏的問(wèn)題,且縮短生育期有利于及早曬田、灌水,盡早促進(jìn)母蝦產(chǎn)子,培育壯苗。目前,黃華占是“稻蝦共養(yǎng)”模式的主要栽培品種。因此,淡白葉突變體材料有望在我國(guó)長(zhǎng)江流域“稻蝦共養(yǎng)”種植區(qū)得到大面積推廣應(yīng)用。