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以巴西旱稻、华粳籼74及利用分子标记辅助选择技术构建的两组以华粳籼74为受体，巴西旱稻为供体的根系性状不同、株型和产量性状基本相同(相似)的单片段代换系W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8为研究材料，于2006～2008年华南农业大学农学院试验农场温室和网室盆栽试验场，采用PVC管土柱试验与玻璃箱试验相结合，利用真空表型土壤张力计(中科院南京土壤研究所制)控制土壤水势为—40～—50kPa，探讨干旱胁迫下单片段代换系根系性状和构型特征与产量形成的关系，从水稻基因资源开发利用角度，以产量为选择目标，明确了土壤干旱胁迫对根系的诱导效应，及其与抗旱性的内在联系，从而为水稻的生理节水和抗旱稳产提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下：
(1)不同水稻品种(系)在土壤持续干旱胁迫下，受穗粒数和结实率下降影响，四个试验材料的产量均表现不同程度的下降。干旱胁迫下巴西旱稻产量最高，W27—14—1-2-3—24产量高于W27—8—3—8，华粳籼74产量最低。单片段代换系材料减产幅度小于受体华粳籼74，大于供体巴西旱稻。单片段代换系材料介入巴西旱稻不同染色体片段后受干旱胁迫的影响小，增强了抗旱性。
(2)干旱胁迫下巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8地上部干物质的积累量高于华粳籼74，齐穗后地下部的干重和根冠比也高于华粳籼74，其中单片段代换系W27—14—1-2-3—24地上部干物质的积累和地下部干重显著大于W27—8—3—8。土壤干旱胁迫下各品种(系)茎鞘物质输出率和转运率都有所下降，单片段代换系材料大于受体材料华粳籼74，小于供体材料巴西旱稻，茎鞘物质输出率W27—8—3—8大于W27—14—1-2-3—24，茎鞘物质转运率W27—14—1-2-3—24大于W27—8—3—8。
(3)干旱胁迫下巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8倒一叶光合速率和SPAD值高于华粳籼74，其中W27—14—1-2-3—24显著高于W27—8—3—8。干旱胁迫下巴西旱稻和单片段代换系倒一叶水势一天内变化的幅度小于受体华粳籼74，经过一个晚上的恢复缓和，各品种(系)在早上六点都恢复到正常水平，中午十二点差异最大，巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8水势值大于华粳籼74，下午六点后又逐渐恢复到正常水平。干旱胁迫下单片段代换系材料无论在F0的上升幅度还是在Fm、Fv/Fm和Fv/F0的降低幅度都小于受体华粳籼74。
(4)土壤干旱胁迫下巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8的总根长、根表面积、二级分枝根密度和根毛密度大于华粳籼74，平均根粗表现为W27—8—3—8显著大于W27—14—1-2-3—24，W27—14—1-2-3—24显著大于华粳籼74，华粳籼74显著大于巴西旱稻；一级分枝根密度W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8大于华粳籼74和巴西旱稻。单片段代换系间，W27—14—1-2-3—24的根表面积、一级分枝根密度和根毛密度都显著大于W27—8—3—8，但二级分枝根密度和平均根粗显著小于W27—8—3—8，总根长之间无显著差异。单片段代换系在干旱胁迫下具有深根长、30cm以下土层深度根系比例高于受体华粳籼74，根系夹角小于华粳籼74，根系衰老比受体材料慢特征。与W27—8—3—8相比，W27—14—1-2-3—24在干旱胁迫下深根长、30cm以下土层深度根系比例更大，根系夹角更小，根系衰老更慢。
(5)土壤干旱胁迫下巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8根系活力强于华粳籼74，其中W27—14—1-2-3—24又显著高于W27—8—3—8。干旱胁迫下巴西旱稻和单片段代换系材料根系可溶性糖含量高于华粳籼74，W27—14—1-2-3—24显著高于W27—8—3—8。干旱胁迫下根系可溶性蛋白含量W27—8—3—8高于W27—14—1-2-3—24，W27—14—1-2-3—24高于华粳籼74。干旱胁迫下单片段代换系根系全氮和全钾含量高于受体华粳籼74，W27—8—3—8根系全氮含量高于W27—14—1-2-3—24，其总钾显著低于W27—14—1-2-3—24。巴西旱稻、W27—14—1-2-3—24和W27—8—3—8根系游离脯氨酸和游离氨基酸的积累也多于华粳籼74，其中W27—14—1-2-3—24又多于W27—8—3—8。