武育粳3号脆茎突变体的鉴定及饲料价值研究

1、武育粳 3 号脆茎突变体的鉴定及饲料价值研究水稻脆茎突变体 , 是指水稻茎秆及其其他组织器官脆硬度性状发生可遗传变异 , 或者控制脆硬度的基因发生突变的材料。 与传统水稻相比 , 水稻脆茎突变体纤维素、木质素含量变化 , 细胞壁结构改变 , 因而容易粉碎加工 , 成为选育“粮 - 饲”兼用稻的材料 , 既可以收获稻谷作为粮食 , 还能开发稻秆作为新的饲料资源用于畜牧养殖。但目前对脆茎水稻稻秆、稻米的饲料价值研究相对较少 , 尤其在不同器官之间在饲料营养成分上的差异及肥料、收获期的效应上相对滞后。本文以武育粳3号及其两个脆茎突变体D12W230、D12W231为材料 , 研究了脆茎突变体的植株形

2、态、茎秆化学组成、茎秆解剖学特征 , 并通过氮肥运筹和不同收获时期处理, 探讨了农艺措施对脆茎突变体饲料营养成分的影响。主要研究结果如下 :(1) 在农艺学性状上 , 脆茎突变体与野生型在植株形态、茎秆化学组成、茎秆解剖学特征等方面存在显著差异。在植株形态上, 与野生型相比 , 突变体 D12W230呈现茎叶鞘穗弯曲易折、株高变矮等表型, 产量约8.0t/hm2-10.1t/hm2,其基部第二节间增长3.44%、重心高显著下降9.78%, 茎粗减小约 6.88%;突变体 D12W231茎叶鞘穗折断易碎 , 株高无显著变化 , 产量约9.0t/hm2-10.6t/hm2,其第二节间显著增长约7.

3、73%, 重心高略微下降2.32%, 茎粗、茎壁厚无显著变化。在茎秆化学组成上 , 突变体 D12W230茎纤维素含量下降11.23%、木质素含量上升 7.68%, 粗纤维含量下降约6.21%; 突变体 D12W231茎纤维素、木质素含量下降约 12.34%、10.22%。在茎秆解剖学特征上 , 突变体 D12W230表皮厚壁细胞细胞壁厚度增加 , 细胞腔增大 , 细胞排列疏松 ; 突变体 D12W231表皮厚壁细胞细胞壁厚度减小 , 细胞排列疏松。两个脆茎突变体植株形态均发生了改变, 细胞壁组分含量变化、细胞壁结构疏松 , 表皮厚壁组织细胞细胞壁厚度发生变化。突变体D12W230基部节间短细

4、 ,木质素含量上升 , 硬度增加 , 表皮厚壁组织增厚 ; 突变体 D112W231基部节间长细 ,细胞壁组分均下降 , 脆性增加 , 表皮厚壁组织变薄。(2) 在力学性状上 , 脆茎突变体抗折力、弯曲力矩、折断弯矩显著下降 , 茎秆机械强度显著降低。 在抗折力上 , 与野生型相比 , 突变体 D12W230抗折力显著减小15.7%-37.5%; 突变体 D12W231抗折力极显著降低35.6%-45.9%。在弯曲力矩上 , 突变体 D12W230虽然折断部位至穗顶长度无显著变化, 但是折断部位至穗顶鲜重显著下降11.3%-15.7%, 茎秆弯曲力矩显著降低约6.83%-7.8%, 故茎秆机械

5、强度显著下降; 突变体 D12W231虽然折断部位至穗顶长度显著增加 5.89%-9.33%, 但折断部位至穗顶鲜重显著减小10.16%-12.45%, 因而茎秆弯曲力矩仍显著低于野生型约7.99%-12.10%, 故茎秆机械强度显著降低。 在折断弯矩上 , 突变体 D12W230断面系数、弯曲应力略小于野生型分别降低约3.44%-5.79%、6.31%-7.28%, 而茎秆折断弯矩显著降低8.42%-10.33%, 故茎秆机械强度显著降低 ; 突变体 D12W231断面系数略小于野生型约3.81%-4.55%、弯曲应力显著减小约6.75%-8.12%, 使得茎秆折断弯矩显著低下降约9.28%

6、-11.38%,故茎秆机械强度显著降低。两个水稻脆茎突变体的抗折力、弯曲力矩、折断弯矩等茎秆机械强度均显著下降 , 而突变体 D12W231比 D12W230下降更明显。(3) 氮肥运筹对水稻脆茎突变体饲料价值具有显著影响。增施氮肥提高了脆茎突变体粗蛋白、无氮浸出物、粗灰分含量和积累量, 降低了脆茎突变体粗纤维含量与积累量。在粗纤维上 , 增施氮肥 , 降低了茎叶鞘中中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维、 纤维素、木质素积累 , 特别是木质素的含量 , 突变体D12W230的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素、木质素等粗纤维物质显著降低 , 分别降低 3.4%-6.9%、1.1%-10.3%、3.8%

7、-11.5%、 6.73%-9.88%; 突变体D12W231的中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维、 纤维素、木质素等粗纤维物质分别降低约 4.69%-7.82%、 2.02%-9.76%、4.28%-7.11%、 5.6%-9.27%。在粗蛋白上 , 施氮能够显著提高秸秆和穗各部位粗蛋白含量, 氮肥处理促进突变体 D12W230粗蛋白含量上升约13.46%-15.71%, 提高突变体 D12W231粗蛋白含量约 10.28%-11.13%。在无氮浸出物上 , 增施氮肥可以提高无氮浸出物的含量,使突变体 D12W230无氮浸出物含量上升约5.5%-19.2%, 使突变体 D12W231含量增加约 4

8、.8%-14.0%。在粗灰分上 , 增施氮肥使突变体D12W230灰分含量升高约 2.23%-6.56%, 使突变体 D12W231灰分含量上升约1.3%-4.41%。基蘖肥与穗肥平衡配施(N5-5) 时脆茎突变体粗蛋白含量最高, 基蘖肥比例较高 (N10-0) 时对脆茎突变体无氮浸出物积累的促进作用、使粗纤维含量与积累下降的作用更明显。(4) 收获期对水稻脆茎突变体饲料价值具有显著影响。不同收获时期脆茎突变体粗纤维、粗蛋白、无氮浸出物、粗灰分含量与积累量变化较大。在粗纤维上 , 从抽穗期至成熟期 , 随着生育期进程 , 突变体 12W230的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、纤维素、木质

9、素等粗纤维积累量分别增加约4.41%-10.3%、3.48%-6.5%、3.32%-4.17%、5.26%-10.3%、4.99%-12.13%; 突变体D12W231的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、纤维素、木质素等粗纤维积累量分别增加约3.83%-10.11% 、 2.78%-7.61%、3.42%-4.3%、3.45%-7.89%、3.46%-7.89%。在粗蛋白上 , 突变体 D12W230粗蛋白含量下降约2.17%-6.29%, 突变体 D12W231减小约 3.1%-6.6%。在无氮浸出物上 , 突变体 D12W230积累量增幅约 3.41%-5.63%, 突变体D12W231升高约 2.85%-5.93%。在粗灰分上 , 突变体 D12W230增加约 2.24%-5.6%,突变体 D12W231上升约 2.46%-4.33%。脆茎突变体水稻粗纤维、 无氮浸出物及粗灰分含量与积累量随生育进程均呈递增趋势 , 粗蛋白呈递减趋势。 穗部粗纤维物质减少 , 粗蛋白、无氮浸出物积累丰富 , 因此是主要收获器官。在