倒伏是水稻生产中主要问题之一,其严重程度直接影响了水稻产量的高低和品质的优劣。直播水稻是一种传统的水稻种植技术,它省去了移栽水稻中育秧移栽的繁琐环节,缓解了农业劳动力短缺的现状,但倒伏问题一直是限制直播水稻生产的发展的重要原因。四川地区因特殊的生态条件,在水稻生育后期常伴有连续性强降雨,易造成水稻大面积倒伏。另外,目前直播水稻所采用的氮肥施用方式大多沿用移栽水稻中氮肥管理技术,这是否符合直播水稻的生长和发育需求仍不明确,有必要进一步探明氮肥管理对直播水稻抗倒伏能力的影响,找到与直播水稻抗倒伏能力密切相关的性状。再结合数量遗传学研究方法,定位与水稻抗倒伏能力相关性状的QTL位点,为挖掘和鉴定相关控制基因奠定基础,以期为培育高产优质且抗倒伏能力强的水稻品种提供新思路。本研究利用抗倒伏能力差异较大的2个杂交籼稻品种(F优498和德优4923)为试验材料,研究了不同氮肥管理对直播水稻干物质生产能力、氮素吸收利用能力、抗倒伏能力及产量构成因素的影响,明确了直播水稻茎秆抗倒伏能力差异的原因;另外,系统分析了不同高产水稻品种在直播和移栽条件下水稻抗倒伏能力差异;最后利用遗传背景差异较大的亲本分别构建的2个重组自交系为材料,在直播或移栽条件下对水稻抗倒伏能力相关性状QTL定位。主要研究结果如下:1.利用2个不同杂交籼稻品种,比较不同氮肥管理对直播水稻干物质生产能力、氮素吸收利用能力、抗倒伏能力及产量构成因素的影响,结果表明:直播稻F优498植株各器官干物质积累量及总干物质积累量、花前干物质积累向籽粒的分配量、花前干物质积累向籽粒的分配率、花前干物质积累量向籽粒的贡献率、植株各器官氮素积累量及总氮素积累量、茎秆(含鞘)和叶片氮素转运能力、氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率、氮素表观回收利用率和氮素表观利用率均高于杂交稻德优4923,且F优498的有效穗数和每实粒数分别比德优4923高4.92%～13.03%和12.25%～13.53%,产量增幅约1.97%～3.88%;而直播稻德优4923的氮素收获指数、氮素农学效率、氮素生理利用率和土壤氮素依存率均较高。相比德优4923,直播稻F优498茎秆折断弯矩、弯曲应力、木质素含量、纤维素含量、半纤维素含量和非结构性碳水化合物含量较高,而株高和重心高度较低,茎秆各节间长度短,折断部位到穗顶鲜质量和距离较小,抗倒伏能力强。随着施氮水平或氮素穗肥施用比例的增加,直播水稻植株各器官干物质积累量和总干物质积累量、花前干物质积累向籽粒的分配量、花前干物质积累向籽粒的分配率、花前干物质积累量向籽粒的贡献率和成熟期植株各器官氮素积累量及总氮素积累量、每穗实粒数和实际产量大体表现为先增加后降低的趋势,茎秆(鞘)和叶片氮素转运量、氮素转运率、氮素贡献率、基部节间长度、茎秆弯曲力矩、折断部位到穗顶的鲜质量、折断部位到穗顶的距离和倒伏指数均增加,植株基部节间折断弯矩、断面系数、弯曲应力、植株上部节间长度、外径长轴、外径短轴、内径长轴、内径短轴、直径、木质素含量、纤维素含量、半纤维素含量和非结构性碳水化合物含量均逐渐降低,而茎壁厚度变化不大。此外,施氮水平的增加会提高直播水稻有效穗数,降低氮素吸收效率和结实率;氮素穗肥施用比例的增加会使得氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率、氮素生理利用率和土壤氮素依存率表现为先降低后增加,而氮素表观利用率、氮素农学效率、氮素表观回收利用率和结实率表现为先增加后降低。综合来看,氮肥管理对直播水稻茎秆抗倒伏能力的影响主要与茎秆弯曲力矩、折断部位至穗顶鲜质量、重心高度、基部节间长度和株高有关。本研究中直播稻F优498和德优4923均在施氮水平为150 kg/hm2,且氮素穗肥施用比例分别为40%和20%时可获得较高的水稻产量、抗倒伏能力及氮素吸收利用能力。2.通过直播与移栽水稻抗倒伏能力差异的系统比较,结果表明:直播与移栽水稻在茎秆折断型倒伏、茎秆弯曲型倒伏和根倒伏均有较大差异,且直播水稻抗倒伏能力相对较弱。相比移栽水稻,直播条件下2个水稻品种的茎秆折断弯矩、断面系数、弯曲应力、抗挠刚度、惯性力矩、弹性横量和抗推阻力均较小。进一步分析茎秆性状表明,直播水稻抗倒伏能力弱于移栽水稻主要是因为直播水稻茎秆基部节间细长,单茎根数较少,大维管束面积和机械组织厚度较小,同时茎秆基部节间木质素、纤维素和半纤维素含量较低。3.利用2个不同重组自交系群体对水稻抗倒伏能力相关性状QTL定位分析表明:在移栽条件下,通过Tachisugata/Hokuriku 193构建的F6和F7群体中分别检测到5个和9个QTL与秆长、断面系数、外径长轴、外径短轴、内径长轴、横切面面积和半纤维素含量有关;检测到6个QTL控制剑叶性状包括叶夹角、叶长、叶宽和叶面积;检测到7个QTL与穗部性状中二次枝梗着粒数、每穗粒数、穗数和粒宽有关。值得注意的是,在第2号染色体上检测到1个稳定的多效性QTL,同时控制断面系数和外径长轴,也与剑叶长度、二次枝梗着粒数和每穗粒数有关,且这些QTL的增效等位基因大多来源于Tachisugata。而在直播条件下,通过Nekken 2/Hokuriku 193构建的F5群体共检测到17个QTL与水稻抗倒伏能力相关性状有关,分布于第1、3、4、5、6、7、8和11号染色体上。特别是在第8号染色体上,检测到1个同时控制抗推阻力、内径长轴和内径短轴的QTL族,且其增效等位基因均来源于Hokuriku 193。综上所述,本研究在移栽条件下检测到位于第2号染色体上的稳定多效性QTL和直播条件下检测到位于第8号染色体上的QTL族有望同时对水稻抗倒伏能力多个相关性状进行遗传改良,为挖掘可能与水稻抗倒伏能力、剑叶和穗部相关性状的关键基因及深入研究水稻抗倒伏能力及高产遗传机理奠定基础。