Effect of Sink and Source Related Characteristics on Grain Weight and Grain Nitrogen Content in Rice

Sink와 Source 관련형질 변이가 벼 종실중 및 종실질소함량 변이에 미치는 영향

  • Published : 2009.03.31

Abstract

This experiment was conducted to clarify the effects of source and sink related characteristics on grain weight increase and grain nitrogen accumulation in rice. Source was modified by leaf removing treatment with no sink modification in 2002 and sink and source were modified at the same time by different sowing dates, N fertilization rates, row spacings, and thinning treatments at heading in 2007. Grain weight (GW) and grain assimilates produced by photosynthesis during grain-filling ($GW_P$) increased with the increase of source, while the grain assimilates retranslocated from leaf and stem ($GW_T$) decreased. Among the source-related characters, shoot dry weight were most closely related with GW. GW was dependant on $GW_P$ rather than on $GW_T$. Grain nitrogen content (GN) and grain nitrogen absorbed from soil during grain-filling ($GN_S$) increased with the increase of source, while the grain nitrogen retranslocated from leaf and stem ($GN_T$) decreased. Shoot nitrogen content among the source-related characters was related most closely with GN. The contribution of $GN_T$ to GN was relatively large although GN depended more largely on $GN_S$ than $GN_T$. In addition, GN was supplied firstly from $GN_S$ or from $GN_S$ and $GN_T$ at the same time.

2002년도에는 sink는 변화를 주지 않고 엽제거에 의해 source의 크기를, 2007년에는 파종기, 질소시비량 및 재식밀도를 달리하여 sink와 source의 크기를 조절한 후 이들이 종실중 및 종실질소함량의 형성과정에 미치는 영향을 분석하고자 하였던 바 이에 대한 결과는 다음과 같다. 1. 엽제거를 통해 source의 크기를 직접적으로 조절하였을 때는 출수전 엽에 저장되었던 동화산물과 질소에 직접적으로 영향을 주어 해석에 혼란을 주었으며, 파종기, 질소시비량 및 재식밀도 조정과 출수기 솎아내기를 통해 sink와 source의 크기를 조절할 경우에는 다양한 크기의 sink와 source를 얻었지만 모든 sink와 source 관련 형질이 서로 매우 밀접하게 관련되어 있어 등숙기간 중 종실중 및 종실질소함량에 미치는 sink 또는 source 관련형질의 개별효과를 분석하기는 어려웠다 2. source가 클수록 종실중과 $GW_P$는 증가하는 경향이었으나, $GW_T$는 감소하는 경향이었으며, sink는 source와는 반대의 경향을 보였다. 또한 source 관련형질중 지상부 총건물중이 종실중과 그 구성인자에 대한 영향력이 가장 컸으며, 구성인자 중에서는 $GW_P$$GW_T$에 비해 종실중에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 3. source가 클수록 종실질소함량과 $GN_S$가 많은 경향이었으나, $GN_T$는 감소하는 경향이었으며, sink는 source와는 반대의 경향을 보였다. 또한 source 관련형질중 지상부 총질소함량이 GN에 대한 영향이 가장 컸으며, 구성인자 중에서는 $GN_S$$GN_T$에 비해 종실질소함량에 큰 영향을 주었으나 종실중과는 달리 $GN_T$가 종실질소함량을 차지하는 비중이 비교적 컸다. 4. 등숙기간 중 종실 질소는 토양으로부터 먼저 공급되거나 적어도 잎 또는 줄기로부터의 전류와 토양으로부터의 공급이 동시에 이루어지는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. Cho, D. S. 1975. Studies on the productivity of individual leaf blade of paddy rice. Korean J. Crop Sci. 18 : 1-27
  2. Choi, H. C. 1984. Studies on the inheritance and selection of some characters related to source and sink in rice (Oryza sativa L.). Ph.D Thesis, Seoul National University
  3. Choi, H. C. and Y. W. Kwon. 1985. Evaluation of varietal difference and environmental variation for some characters related to source and sink in the rice plant. Korean J. Crop Sci. 30(4) : 460-470
  4. Evans, M. G. and L. T. Evans. 1976. Effect of sink size, geometry and distance from source on the distribution of assimilates in wheat in 'Transport and transfer processes in plants' Edited by I. F. Wardlaw and J. B. Passioura. Academic Press, New York : 393-400
  5. Jamieson, P. D. and M. A. Semenov. 2000. Modelling nitrogen uptake and redistribution in wheat. Field Crops Res. 68, 21-29 https://doi.org/10.1016/S0378-4290(00)00103-9
  6. Jenner, C. F., T. D. Ugalde, and D. Aspinall. 1991. The physiology of starch and protein deposition in the endosperm of wheat. Aust. J. Plant Physiol. 18, 211-226 https://doi.org/10.1071/PP9910211
  7. Kim, K. H., Y. J. Lee, and S. J. Kim. 1982. Effect of defoliation and panicle removal at heading stage on grain weight in rice plant. Korean J. Crop Sci. 27(1) : 20-27
  8. Lee, H. J. and G. W. Mckee. 1979. Translocation of 14Cassimilates during grain filling and influence of defoliation and emasculation on grain weight in oats. Korean J. Crop Sci. 24(4) : 38-44
  9. Mae, T. 1997. Physiological nitrogen efficiency in rice: nitrogen utilization, photosynthesis, and yield potential. Plant and Soil, 196 : 201-210 https://doi.org/10.1023/A:1004293706242
  10. Martre, P., J. R. Porter, P. D. Jamieson, and E. Triboi. 2003. Modeling grain nitrogen accumulation and protein composition to understand the sink/source regulations of nitrogen remobilization for wheat. Plant Physiol. 133, 1959-1967 https://doi.org/10.1104/pp.103.030585
  11. Wardlaw, I. F. 1976. Assimilate partitioning cause and effect. in 'Transport and transfer process in plants'. Edited by I.F. Wardlaw and J. B. Passioura. Academic Press, New York: 381-391
  12. Zaevart, J. A. D. 1979. Regulation of assimilate partitioning. In partitioning of assimilates. Report4. Summary reports of a workshop. Michigan state Univ. pp. 23
  13. Zhu, Y, W. Li, Q. Jing, W. Cao, and T. Horie. 2007. Modeling grain protein formation in relation to nitrogen uptake and remobilization in rice plant. Agric. China 1(1) : 8-16 https://doi.org/10.1007/s11703-007-0002-2
  14. 이은웅, 이호진, 이인정. 1974. 재배시기 및 시용조건이 수도의 등숙과 수량성에 미치는 영향 및 품종간의 차이. 서울대학교 논문집 생농계 24절 별책 : 1-23
  15. 이은웅. 1971. 한국에 있어서 출수기전후의 수도의 영양상태와 기후적 조건이 현미중 구성에 미치는 영향. 춘계 최범열박사 회갑기념논문집
  16. 정봉현. 1985. 수도품종의 절엽 및 제영에 대한 등숙반응. 서울대학교 대학원 석사학위 논문 : pp. 50
  17. 조동삼, 이은웅. 1974. 질소, 인산, 가리의 시용량의 차이 및 전 엽처리가 수도의 등숙 및 수량에 미치는 영향. 한작지. 15: 61-67