抗蟲常規(guī)棉gk19群體干物質積累對產量及器官建成的影響

所有年齡段的棉花干物質生產量都直接影響著它們的營養(yǎng)生長、殖生長和群體的發(fā)展。棉花在開花前,以營養(yǎng)生長為主,群體干物質積累過多過少均不利于高產,進入開花期后一段時期,棉花的生長仍處于營養(yǎng)生長和生殖生長并茂的重疊時期,既要防止生長不足,又要防止生長過旺。當前我國推廣的轉基因抗蟲棉由于外源基因導入,生長發(fā)育特性發(fā)生了一定的變化。因此,本文通過研究轉基因抗蟲棉在進入開花期前后各生育時期的干物質積累量的變化與產量及其棉株各器官生育的關系,特別是皮棉產量每公頃提高到1875kg以上時,不同生育階段的干物質積累與產量關系,這對于調節(jié)轉基因抗蟲棉花群體生長,衡量群體是否適宜具有重要意義。1不同處理對棉、果的影響試驗于2001-2002年在揚州大學江蘇省遺傳生理開放實驗室進行。2年都是以轉基因抗蟲棉常規(guī)種GK19、雜交種中棉所29為供試材料,以密度和氮素組合為試驗因子的單因素隨機區(qū)試驗,密度(萬株·hm-2)×氮素(kg·hm-2)組合分別設5個水平,分別為2.25×450、3.0×390、3.75×330、4.5×270、5.25×210,創(chuàng)造不同干物質積累量和產量的群體(由于2年結果一致,本文數(shù)據取自2002年)。磷鉀施用量相同,每公頃施過磷酸鈣600kg,氯化鉀300kg。小區(qū)面積120m2,重復3次。種植方式采用育苗移栽。肥料運籌為移栽時施氮20%,磷、鉀各50%;促花肥(第1次花鈴肥)氮20%,磷鉀各50%,保花肥(第2次花鈴肥)氮45%,桃肥氮15%。生長調節(jié)劑縮節(jié)安施用和其它管理措施按高產管理要求進行。棉株性狀、干物重、LAI測定:于棉花主要生育期每小區(qū)定株10株,調查株高、果枝、果節(jié)數(shù),9月20日調查成鈴數(shù),葉絮期測定鈴重。同時每處理取樣10株分器官烘干測定干物重。吐絮期按小區(qū)實收計產。2結果與分析2.1盛花至盛絮期的干物質增加量2個不同類型轉基因抗蟲棉品種不同生育階段干物質積累的增加量與子棉產量的關系表明,盛蕾期至初花、初花至盛花期的干物質積累增加量與子棉產量的關系同樣表現(xiàn)為開口向下二次拋物線關系(方程的決定系數(shù)R2>0.771),說明過高過低都不利于產量的提高(表1)。而盛花至始絮期,始絮至盛絮期、盛花至盛絮期的干物質增加量與子棉產量呈顯著線性正相關,其中GK19的相關系數(shù)分別為r=0.9245*,0.9447*和0.9368*;中棉所29分別為0.8871*,0.9092*和0.8979*。以上結果表明,盛花后棉株生長才進入以生殖生長為中心,提高盛花后干物質生產量是提高經濟產量的關鍵因素。棉花高產群體在盛花期前,群體只能積累適量的干物質量(常規(guī)種4400kg·hm-2左右,雜交種5200kg·hm-2左右),而將立足點放在建立盛花后具有高光合生產效率的優(yōu)質群體上。2.2抗蟲雜交干物質積累與lai、成分配的關系表2表明,轉基因棉花無論是常規(guī)種還是雜交種,在初花期(7/5)、盛花期(7/20)以及初花至盛花階段的干物質積累量與株高呈極顯著正相關,GK19相關系數(shù)分別為0.9688**,0.9776**和0.9897**。中棉所29的相對系數(shù)分別為0.9875**,0.9828**和09731**,說明株高主要決定于盛花期以前的干物質積累量。初花、盛花期的干物質積累量與LAI呈顯著的線性正相關,GK19在初花期、盛花期相關系數(shù)分別為0.9441*和0.9626**,始絮期的群體干物質積累量與LAI相關不顯著(r=-0.0068)。同時,初花至盛花階段干物質增加量與LAI也呈極顯著正相關(r=0.9700**),盛花至始絮階段的相關系數(shù)不顯著(r=-0.6049),說明盛花后干物重的增加對LAI的增長不起促進作用。同樣對于抗蟲雜交種中棉所29,干物質積累與LAI關系表現(xiàn)相似的結論,初花、盛花、初花至盛花干物質積累量與LAI呈極顯著的負相關,相關系數(shù)分別為0.9975**,0.9874**和0.9747**。始絮期、盛花至始絮期干物質積累與LAI呈不顯著負相關,相關系數(shù)分別為-0.4391和-0.4341。由不同生育階段干物重積累量與營養(yǎng)器官的干重(莖枝+葉片)的關系表明,隨著干物重積累的提高,營養(yǎng)器官干物重也增加,GK19在初花、盛花、始絮期干物質積累量與9月25日(盛絮期)的營養(yǎng)器官干物重相關系數(shù)分別為0.9461*,0.9694**和0.1988。中棉所29相關系數(shù)分別為0.9952**,0.9945**和0.5447,說明始花、盛花期群體干物質積累量對營養(yǎng)器官的促進大于始絮期。表2進一步表明,群體果枝數(shù)與初花及盛花期的干物質積累量有關,隨著干物質的增加,果枝數(shù)也增加,但干物質積累超過一定量時,果枝數(shù)又減少,經回歸模擬表明,GK19、中棉所29在初花、盛花、初花至盛花期干物質積累量與群體果枝數(shù)呈開口向下的拋物線關系,可用通式Y=-a+bX-cX2表示(其中a,b,c為系數(shù),a>0,b>0,c>0,Y代表每公頃果枝數(shù),X代表干物質積累量),三個時期方程的決定系數(shù)(R2),GK19分別為0.8769*,0.9354**和0.7764*。中棉所29分別為0.8739*,0.8618*和0.8378*。說明盛花前干物質積累量太多,營養(yǎng)生長過旺,花芽分化速度下降,導致打頂時果枝數(shù)減少。由此表明,盛花期以前保持適宜的干物質積累量能獲得較多的果枝數(shù)。始絮期GK19、中棉所29干物質量與果節(jié)數(shù)相關系數(shù)分別為0.770和0.774,未達顯著水平,說明群體總果節(jié)量與盛花后干物質積累量無關。群體果節(jié)量與初花和盛花期群體干物質積累量呈顯著的開口向下二次拋物線關系,2個類型品種的模擬方程決定系數(shù)都達顯著以上水平,GK19在初花期和盛花期分別為R2=0.8269*和0.9440**,中棉所29分別為0.8112*和0.7835*。說明群體總果節(jié)量決定于初花期、盛花期的干物質積累量,在一定的干物質積累范圍內,果節(jié)數(shù)最多,干物質積累過高過低都會引起果節(jié)數(shù)減少。因此,調節(jié)群體果節(jié)量的高低,可通過控制群體盛花前的干物量來實現(xiàn)。初花期、盛花期的干物質量與生殖器官干重也呈二次方程曲線關系(表2),干物質積累過高過低,群體生殖器官干物重都下降。但始絮期的群體干物重與生殖器官干物重間呈顯著線性正相關,GK19和中棉所29的相關系數(shù)分別為0.9024*和0.870*。2.3抗蟲棉雜交的干物質積累表3表明,初花和盛花期群體干物質積累量與成鈴率、總鈴數(shù)和鈴重呈拋物線關系,過高過低不利于總鈴數(shù)和鈴重的提高。當初花期GK19每公頃群體干物質積累量在1973.7kg,盛花期在4445.3kg時較為適宜,成鈴率高達43.2%,每公頃總鈴數(shù)最高達119.4萬個,鈴重也最高達4.71g。同樣抗蟲棉雜交種中棉所29也呈相似的特點,這說明在盛花前保持適宜的干物質積累有利于棉鈴形成和鈴重的提高。吐絮盛期(9/25)的干物質積累與總鈴數(shù)、成鈴率及鈴重呈顯著線性正相關(GK19的相關系數(shù)r=0.9588**,0.9458*和0.9124。中棉所29相關系數(shù)r=0.9603**,0.9338和0.9107,見表4)。表4相關系數(shù)結果也進一步表明,初花期、盛花期干物質積累量與總鈴數(shù)、成鈴率和鈴重的相關不密切,而盛花至盛絮期、以及盛絮期的干物質積累與總鈴數(shù)、成鈴率和鈴重的相關均達顯著程度。3討論3.1抗蟲棉盛花前后干物質積累在開花后干物質的生產與產量的關系方面,上海農科院作物研究所、高等、陳奇恩等一致認為,開花后群體干物質積累量適中,生殖器官的干物質積累最高,產量也最高。本研究結果進一步明確了轉基因抗蟲棉盛花前干物質的增長量也要保持適宜量,盛花后促進群體的干物質增長,才能獲得高產。陳德華等以往對非抗蟲棉研究明確了初花、盛花和吐絮期群體都要保持適中的積累量,促進盛花后干物質積累,子棉產量最高。因此轉基因抗蟲棉在盛花前栽培技術應用應以調節(jié)群體生長為主,保持適量群體增長,盛花后以促為主,提高群體生物量,為高產形成奠定基礎。3.2盛花前后干物質積累本研究在以前研究非轉基因抗蟲棉干物質積累與產量關系的基礎上,進一步明確了轉基因抗蟲棉群體干物質積累與棉株各器官的建成密切相關:盛花前干物質積累量高低決定株高、LAI及地上部營養(yǎng)器官干物重的大小;盛花前保持適宜的群體干物質積累量有利于群體果枝、果節(jié)數(shù)、生殖器官干