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随着人们生活水平的提高,稻米品质特别是蒸煮和食味品质越来越受到生产者和消费者的重视,丰产和优质协同提高已经成为现代水稻生产同时并举的两大关键目标。W基因是控制水稻籽粒直链淀粉合成的关键基因,在遗传学等方面已经有较为透彻的分析。然而对W基因其表达差异引起的一系列生长差异及其生理机制,以及Wx基因表达对胚乳中淀粉合成关键酶活性的影响和淀粉结构形成等方面还缺少充分的解析。本试验采用遗传背景相同的W近等基因系为试验材料,设置大田试验和盆栽试验,通过实施不同水平的氮肥处理,形成氮素生长条件有明显差异的水稻群体和个体,观察栽培环境条件对不同Wx基因型表达的影响,分析Wx基因表达差异对水稻产量形成和稻米品质变化的作用机制,从而为水稻的高产优质育种和调优栽培提供一定的理论依据。主要试验结果如下:1.W近等基因系水稻植株外形及籽粒特征存在一定差异。不同Wx基因型水稻株高差异不是很大,wx基因型水稻虽为糯性水稻,但其株高在三种肥料处理水平下表现稍高,Wx和Wxin基因型水稻株高表现稍低。各材料剑叶形态相差不是很大,相比糯性水稻(wx基因),Wxb、Wxa、Wxin基因型水稻的叶宽表现稍低。总体而言Wx基因对植株外形影响较小。导入W基因对籽粒粒型产生了显著影响,偏籼型Wa基因型水稻籽粒长、宽较大,Wx、wx基因型水稻相对较小,和千粒重表现一致,表明Wx基因对粒重的效应在颖花发育阶段即开始作用。不同基因型材料长宽比表现为Wxb>Wxin>Wxa>wx可见Wx基因的导入有使籽粒变长变宽的效应。2.不同Wx基因型水稻群体产量表现为Wxb、wx基因型水稻产量相对较低,偏籼型的Wxa、Wx基因型水稻产量表现较高,且随着后期施肥量的增加,产量增幅也相对较大。不同Wx近等基因系材料干物质积累的差异主要源自于结实期,且随着肥料水平的增加,差异更为明显,表现为Wa、Wxin基因水稻干物质积累量较高。茎鞘物质的运转和利用也表现出一致趋势,以Wxa、Wxin基因型水稻的物质运转能力表现较好,Wxb、wx基因型水稻相对较差。表明Wx基因型(偏籼型)水稻有相对较好的结实期物质积累能力和茎鞘物质运转能力,利于产量物质的增加和积累。3.不同Wx基因型水稻胚乳淀粉的合成与贮藏行为有显著差异。总淀粉含量总体表现为Wxa、Wxin基因型材料较低,wx和Wxb基因型水稻较高,这种差异随着施氮量增加而增加,Wx、wx基因型水稻淀粉含量对肥料响应较大。而对于直链淀粉含量,Wxa基因型水稻在灌浆前期增长速度最快,中期增长速度缓慢,而wx基因型材料则在与之相反,灌浆前期淀粉合成速率较慢,中期较快。施氮量增加提高了各材料的直链淀粉含量。4.籽粒生长发育过程中,籽粒ADPG-ppase、SSS活性以wx基因型水稻最高。各近等基因系的SBE活性在灌浆期间达到峰值水平时间有所推迟,Wxa、Wxn基因型水稻的SBE活性较低,Wxb、wx基因型较高,与其胚乳淀粉组成表现一致。而GBSS活性则以Wxa、Wxin基因型水稻最高,Wxb、wx基因型最低。后期氮肥水平增加对酶活性均有提高,但提高幅度不同,wx基因型对氮肥的响应不敏感。W基因表达量与直链淀粉含量的高低一致,表现为Wxa>Wxin>Wxb>wx。在后期中氮水平下,Wxa和Wxin基因表达量最高,wx基因表达水平总体较低,对后期氮肥反应不敏感,这与其各类酶活性对氮肥的响应一致。5.稻米品质各性状因W基因不同产生显著差异。材料间的直链淀粉含量表现出明显的不同,表现为Wxa>Wxin>Wxb>wx,因Wx基因不同呈现典型的籼、粳型特征.蛋白质含量以Wx和Wxn基因型表现稍高,可见Wx基因在影响胚乳直链淀粉合成的同时,对籽粒蛋白质含量也会产生一定的间接作用。而在稻米淀粉谱特性中崩解值、最高粘度随着后期施氮量的增加而下降,而分蘖肥的增加,Wxa、Wxin基因基因型材料崩解值下降幅度有所减小,可见对于籼型水稻适当提高分蘖肥对稻米口感有提升的作用。Wx基因表达对热浆粘度、最终粘度、消减值有正效应,对崩解值和糊化温度有负效应,这与普通稻米直链淀粉含量越高,口感越硬表现一致。