紫花苜蓿对轮作水稻产量和蔗糖代谢的影响

摘要：

紫花苜蓿与水稻轮作具有改善稻田质量和增加水稻产量的作用,但苜蓿促进水稻增产的生理机制尚不清晰.试验设置种植黑麦草土+NPK基肥+尿素追肥(PRS)、种植苜蓿土+NPK基肥+尿素追肥(PAS)和苜蓿土+苜蓿绿肥+NPK基肥+尿素追肥(紫花苜蓿处理)3个处理.结果显示,与2个对照处理相比,紫花苜蓿处理显著提高了轮作水稻的分蘖数、生物量、籽实产量以及抽穗期叶片N、P、K含量;紫花苜蓿处理分蘖期、抽穗期和收获期的水稻净光合速率依次比PRS增加了 16.99%、27.22%和 40.99%,比PAS增加了 16.88%、37.99%和 33.51%;参与蔗糖代谢的关键基因OsAGPS1、OsAGPL1、OsMEX1、OsSPS1和OsSUS5的相对表达量在叶片(白天和夜间)和根系中明显变化,与PRS相比,5个基因在分蘖期夜间的表达量分别上调 2.45、2.96、1.29、1.66和 6.04倍,而白天仅OsMEX1和OsSPS1的表达量明显上调,同时,OsMEX1在抽穗期夜间和收获期明显下调;在根系中,OsAGPL1、OsMEX1和OsAGPS1在分蘖期或抽穗期明显上调表达;与此相应,分蘖期叶片的蔗糖磷酸合成酶和可溶性淀粉合成酶活性,以及新叶和叶鞘的淀粉、蔗糖和可溶性糖含量显著增加,而老叶中蔗糖和可溶性糖含量显著下降.研究结果表明紫花苜蓿通过影响轮作水稻分蘖期叶片N、P、K含量和蔗糖代谢通路关键基因的昼夜表达格局而改变淀粉、蔗糖和可溶性糖在水稻叶片和叶鞘的分配,从而促进水稻增产.

关键词：紫花苜蓿、水稻、营养元素、蔗糖代谢基因、淀粉

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资助基金：上海市农委科技兴农项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国博士后科学基金

在线出版日期：2023-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：129-140