摘要
在我国水稻生产过程中，过多的氮肥投入，不仅降低了氮肥利用率、增加了成本，还给农业和生态环境带来了巨大的污染。因此减氮已成为现代水稻种植的必然选择。降低氮肥使用量并保持较高的产量是一个复杂的问题，需要选择氮吸收利用率高的品种，确定合理适用的栽培管理措施。直立穗型基因不仅能保证单位面积颖花数，提高抽穗后冠层光合效率，同时影响水稻的氮素吸收利用，而且还有改善群体生态环境，提高抗倒伏能力等优点。氮肥水平和栽培密度与基因型如何互作影响水稻产量和稻米品质尚缺少系统研究。本研究利用武运粳8号(dep1)及其带有正常功能DEP1的互补材料，通过密度和施氮量的组合试验，分析栽培管理措施与DEP1/dep1基因型的对水稻产量及其构成因素、物质生产与分配、氮素利用效率和稻米品质的影响，同时比较分析了不同盐水比重下籽粒的稻米品质的差异性，研究结果对如何精准评价基因效应，如何合理利用高产基因以及如何平衡优化减少氮肥投入与水稻稳产优质的关系都有一定的指导意义。主要结果如下: 1.产量及其构成因素方面:在低密度下，增加氮肥后WYJ8(dep1)的产量增加幅度显著大于WYJ8-CP(DEP1)，至本试验中的最高氮肥水平时WYJ8的产量尚未有下降。DEP1/dep1基因对氮肥水平的响应与密度有显著的互作，提高密度可以增加WYJ8和WYJ8-CP的单位面积穗数，降低WYJ8和WYJ8-CP的结实率;增施氮肥会显著增加WYJ8和WYJ8-CP的单位面积穗数，降低WYJ8和WYJ8-CP的每穗粒数、结实率、千粒重。在相同的密度和氮肥水平下，WYJ8-CP的单位面积穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著高于WYJ8。在高密度下氮肥水平增加至N8.5时WYJ8的产量已经达到最高，而WYJ8-CP却在N17时产量最高。 2.物质生产与分配方面:增施氮肥，WYJ8和WYJ8-CP的抽穗期、成熟期干物质生产量均显著提高;收获指数反而降低。WYJ8-CP的干物质生产量和收获指数显著高于WYJ8。WYJ8和WYJ8-CP的茎鞘干重比例、穗干重比例均与施氮量呈负相关;叶干重比例与施氮量呈正相关。WYJ8-CP的抽穗期和成熟期茎鞘干重比例显著高于WYJ8。增加密度，WYJ8的成熟期茎鞘干重比例提高、穗干重比例降低;WYJ8-CP则完全相反。增加氮肥使用量，WYJ8和WYJ8-CP的穗干物质增加量、茎鞘叶干物质转运量均显著提高。WYJ8-CP的穗干物质增加量、茎鞘叶干物质转运量高于WYJ8。增加密度，WYJ8和WYJ8-CP的穗干物质增加量均随之增加，且WYJ8-CP的增幅高于WYJ8。 3.氮素利用效率方面:增加施氮量，WYJ8和WYJ8-CP的成熟期吸氮量均显著提高;在N25.5处理下达最大值。在各密度或氮肥水平下，WYJ8-CP的吸氮量显著高于WYJ8。增加种植密度，WYJ8的吸氮量无显著变化，WYJ8-CP的吸氮量随之增加。WYJ8和WYJ8-CP的氮素籽粒生产效率等氮肥利用率均与施氮量呈负相关。WYJ8-CP的氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率和氮素收获指数显著高于WYJ8。增加种植密度，WYJ8和WYJ8-CP的氮素利用率各指标均提高，均表现为在中低氮处理增幅较大，而高氮处理增幅较小。 4.稻米品质方面:氮肥水平增加后，WYJ8和WYJ8-CP的加工品质和外观品质响应差异不大。WYJ8-CP的整精米粒长显著大于WYJ8，外观有所改善。WYJ8-CP的胶稠度与WYJ8差别不大，但蛋白质含量和糊化温度显著低于WYJ8，其蒸煮食味品质有所提高。在低氮肥水平下，育成品种中利用DEP1基因有助于提高产量且提升稻米品质。WYJ8和WYJ8-CP的直链淀粉含量、胶稠度和RVA谱特性在不同盐水比重中无明显差异。WYJ8和WYJ8-CP的稻米蛋白质含量与盐水比重呈负相关，低盐水比重下的蛋白质含量最高。 5.灌浆期相关基因转录表达水平方面:在灌浆前、中期，调控粒型、粒重的相关基因SRS3、GW2的转录水平WYJ8-CP中均高于WYJ8;WYJ8-CP的PGL2转录表达水平在N17处理下高于WYJ8。这些可能对WYJ8和WYJ8-CP间粒型、粒重的差异有贡献。在花后7天，淀粉合成相关基因OsSSⅠ、OsSSⅡa、OsSSⅢa和OsBEⅡb的转录水平WYJ8-CP中略高于WYJ8;在花后14天，这些基因的转录水平在WYJ8-CP中显著高于WYJ8。这些可能对WYJ8和WYJ8-CP间糊化温度的差异有贡献。花后14天时，OsBEⅡb的转录水平在WYJ8中显著低于WYJ8-CP，WYJ8-CP中支链淀粉合成受到抑制。Wx基因转录水平在WYJ8-CP中始终低于WYJ8。这些可能对WYJ8和WYJ8-CP间直链淀粉的差异有贡献。
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