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武育粳3号脆茎突变体的鉴定及饲料价值研究

武育粳3号脆茎突变体的鉴定及饲料价值研究

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作者：吴斌娥南京农业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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7.73%,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,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%-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%-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%-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

关键词：脆茎突变体氮肥运筹收获时期饲料价值

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