抽穗期高温对不同品种水稻产量的影响及差异

为探讨全球气候变暖情况下,水稻高产稳产栽培技术及耐热新品种选育,以13个杂交水稻品种为材料,在田间自然条件下,研究了抽穗期高温对水稻产量的影响及其品种差异。结果表明:抽穗期温度升高会显著降低水稻产量,该时期平均温度每升高1℃会造成水稻减产15.3%。不同水稻品种对抽穗期高温的响应表现出显著的差异,父本丰新占所配组合对抽穗期高温的耐热能力较差,表现为结实率较低(40.5%～59.3%),而父本GR560所配组合对抽穗期高温有一定的耐热能力,结实率较高(64.9%～75.6%)。水稻抽穗期高温胁迫问题的解决,应侧重于培育生育期与当地栽培环境相适宜的新品种或通过种植制度调整和栽培技术创新,使其避开抽穗期高温。     

高温胁迫条件下水稻生理生化指标与产量性状的相关性研究

为探索水稻发育的不同时期高温胁迫对其产量性状的影响与其生理生化指标变化的相关性,试图找出研究耐热品种和热敏品种差异的最适时期。本研究分别在耐热性不同的水稻品种的不同生育时期进行了高温胁迫处理。灌浆结实期发生高温胁迫,品种间差异较大,耐热品种的可溶性糖含量的增加幅度(64%)明显高于热敏感品种(32%),耐热品种可溶性蛋白含量增加幅度较大（增加了41%）,而热敏感品种减少幅度较大（减少了16%）。耐热品种和热敏感品种产量性状的差异在灌浆结实期表现的尤为突出,耐热品种还保持较高的结实率和谷重,而热敏感品种反之。灌浆结实期可能是研究水稻耐热性差异的一个最佳时期。     

抽穗和灌浆早期高温对耐热性不同籼稻品种产量的影响及其生理原因

选用4个耐热性不同的籼稻品种,分别于抽穗(始穗后0~10 d)和灌浆早期(始穗后11~20 d)进行高温(白天温度>33℃)处理,以同期自然温度(白天温度<30℃)为对照,研究高温对产量的影响及其生理机制。结果表明,与对照相比,高温处理显著降低热敏感品种的花粉可育率、受精率,而耐热品种与对照无显著差异。高温胁迫明显降低热敏感品种的结实率,导致产量显著下降,且抽穗期高温处理影响大于灌浆早期处理。高温胁迫显著增加耐热品种黄华占叶片的抗氧化酶活性,对热敏感品种影响不大。高温胁迫显著降低热敏感品种籽粒ATP酶活性,耐热品种结果则相反。高温处理增加两类品种叶片温度和丙二醛(MDA)含量,降低根系活力和叶片光合速率,耐热品种增降的幅度显著小于热敏感品种。在高温胁迫下较低的叶片温度,较强的根系活力和抗氧化保护系统能力及较高的籽粒ATP酶活性是耐热性品种保持较高产量的重要生理原因,也是耐热品种的重要生理特征。     

杂交水稻制种母本结实对高温的敏感性

一般认为,杂交水稻制种对环境条件的要求比水稻大田生产更为严格,但确实的证据一直较少。2013年长江流域出现罕见连续高温天气,中国国家级杂交水稻制种基地江苏盐城的高温一直持续到常年的制种授粉适宜期。本研究以同一杂交水稻制种组合不同播期批次所经历的不同温度条件为处理,探讨其经历不同气温历期后的结实率差异,及其与高温等气象条件的关系。结果表明,3批次父本和母本在结实敏感生育阶段经历了不同程度的高温逆境。其中,3批次父本的结实率较常年略有降低,但批次间的结实差异不显著;而3批次母本的结实率较常年降低30%~40%（绝对值）,且其在不同批次间差异极显著。此外,母本结实率与其经历的危害温度天数呈极显著相关。本研究表明,杂交水稻制种可能确实比普通水稻生产对高温反应明显更敏感。进一步测定各关键不育系及杂交水稻制种的高温受害条件,确立即时性高温御防技术将是中国杂交水稻研究中的重要课题。     

高温胁迫下水稻叶片的蛋白响应及其基因型和生育期差异

高温已经成为水稻产量的主要限制因素,且其影响由于全球温室效应的加剧而呈扩大趋势。本研究在鉴定耐热水稻基因型的基础上,从生理学和蛋白质组学上进行耐性机理研究。结果表明,苗期或抽穗期高温处理导致结实率、SPAD值、株高、根长和生物量下降,丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子含量增加和超氧化物歧化酶活性提高。同时,高温胁迫对热敏感品种明恢63的影响大于对耐热品种密阳46的影响。蛋白质组学分析表明,高温使光合作用相关蛋白、能量类蛋白、代谢类蛋白表达量下降,抗逆相关蛋白表达量上升。另外,蛋白试验结果佐证了密阳46的耐热性以及水稻抽穗期对高温的敏感性。本研究还首次发现抗逆相关蛋白2-cys过氧化物酶BAS1的表达量在高温下上升。     

抽穗开花期不同高温处理对水稻开花习性和结实率的影响

为了探明高温胁迫对水稻的伤害机理,利用人工气候箱在水稻抽穗开花期对2个耐热性不同早稻品种进行不同高温处理,研究高温胁迫对水稻开花习性和结实率的影响。结果表明,随着胁迫温度的升高,日开花数减少,日开花峰值降低,开颖角度减小,花粉粒直径增大,花药开裂、花粉活力、柱头活力下降,结实率降低。相关分析表明,2个品种的结实率与花粉活力、花药开裂系数、柱头活力之间均呈显著正相关（R=0.9733*,0.9768*和0.9270*）。水稻抽穗开花期受高温的危害存在品种间差异,相同高温胁迫下,耐热品种996受高温的伤害小于热敏感品种4628。     

晚籼稻抽穗期冷害生态适应性评价

选择生育期相近的迟熟高产杂交稻组合或水稻品种（品系）,在自然条件下分期播种,寻找水稻抽穗期冷害相关的形态评价指标,并对参试材料进行抽穗期耐冷生态适应性评价。抽穗期遭受低温冷害胁迫后,主要农艺性状中受冷害程度大小顺序依次是每穗实粒数、单蔸产量、结实率、每穗总粒数、株高、穗长、千粒重;单蔸产量相对受害率（ＲＤＰ）与每穗实粒数ＲＤＰ、结实率ＲＤＰ、剑叶叶色分、抽穗期延尺天数分成极显著正相关。在低温冷害胁迫条件下,水稻不同基因型的抽穗期耐冷能力存在明显的差异。将判别水稻抽穗期耐冷能力的形态指标－－每穗实粒数ＲＤＰ、结实率ＲＤＰ、剑叶叶色、抽穗期延迟天数、苞穗率增加值进行量化,综合判别参试材料抽穗期对低温冷害的生态适应性。研究结果表明：籼穗交材料９５ＬＲ１０２后期耐冷能力强;带有部分粳稻血缘、正在生产中大面积种植的杂交稻     

减数分裂期高温胁迫对耐热性不同水稻品种产量的影响及其生理原因

以两个耐热性不同的籼稻品种为材料,在减数分裂期进行高温(白天温度>35℃)处理,以同期自然温度(白天温度<33℃)为对照,研究减数分裂期高温对产量的影响及其生理机制。结果表明,高温处理与对照相比,显著降低了热敏感品种双桂1号的花药开裂率及花粉育性,对耐热品种黄华占影响较小;明显降低了每穗颖花数、结实率和粒重,从而使产量显著下降,其中耐热品种下降幅度小于热敏感品种;热敏感品种粒宽显著缩短,长宽比显著增大,而对耐热型品种影响不大;明显降低了水稻的根系活力和幼穗的核糖核酸(RNA)含量,显著增加了叶片丙二醛(MDA)含量和幼穗的乙烯释放速率,热敏感品种变化幅度大于耐热品种;显著增加了耐热品种叶片的抗氧化酶活性,对热敏感品种无显著影响。总之,根系活力和抗氧化保护系统能力强、RNA含量高、MDA含量低及乙烯合成少是耐热性品种在高温胁迫下保持较高产量的重要生理原因。     

两用核不育系广占63S和籼粳型父本配组其F1 产量性状与产量的关系

利用光温敏两用核不育系广占63S分别和籼粳型父本测交配组，通过对两种类型F1代的产量性状表现的比较，对两种组配方式32个F1组合的单株产量与产量性状的关系进行相关分析，并对产量性状对单株产量进行了通径分析。结果表明，广占63S与籼型父本配制的组合在结实率和千粒重上优势明显，其单株穗数和单株产量呈极显著正相关，结实率和单株产量呈显著正相关；粳型父本配制组合的结实率和单株产量呈极显著正相关，每穗粒数和单株产量呈显著正相关。两种组配方式后代组合产量性状对单株产量的直接作用也不相同，进而提出了利用广占63S与籼型材料配组比直接利用粳型材料配组更有利于选育出强优势实用型杂交组合。     

多穗型两系不育系明S与超大穗型父本R900配组农艺性状分析

为考查不育系明S与恢复系配组后代的生育期、株高、有效穗等性状及产量表现,袁隆平院士团队2014-2015年在三亚利用明S等8个生育期接近的不育系与同一父本R900配组,经杂交收种得到F1种子。试验于2015年在湖南省农科院试验田中进行,将8个组合的F1种子播种、移栽,在科学管水施肥的相同栽培条件下,根据国家水稻品种试验观察记载项目、方法及标准对8个组合生育期、株高、有效穗等性状及产量表现进行记载。结果表明,明S/R900生育期最长,为148d;组合高产,每亩859.82Kg;在分蘖能力和结实率方面优于其他组合,有效穗超出隆638S/R900为54.3%。不育系明S/R900组合结果表明明S异交结实率高为93.91%,配合力好。两用核不育系明S/R900组合的多分蘖、高产等特性,为明S配置其他高产抗病组合,提高稻谷产量及提供依据。     

水稻抽穗期高温胁迫对不同品种受粉和受精作用的影响

水稻抽穗期高温障碍导致结实性降低已经成为长江中下游水稻的重要自然灾害之一。以现代常规粳稻、三系杂交籼稻和两系法杂交籼稻为试料,研究了抽穗期高温处理对现代水稻品种和组合受精率的影响。现代粳型品种表现出较好的抽穗期高温耐性;杂交稻特别是两系杂交稻抽穗期高温耐性相对较弱,抽穗期39℃的高温胁迫下,受精率几乎接近于零;在杂交稻中,汕优63在较轻高温胁迫下表现较好耐性,但在较强的高温胁迫下高温耐性迅速下降。相同处理下抽穗期高温耐性在品种间有较大差异。2个两系超级杂交稻的单药花粉数均在1750粒以上,数量最多,宁粳1号数量最少,为979.8粒药^-1。总体趋势为杂交稻多于常规稻,籼型品种多于粳型品种,分析表明单药花粉数与高温耐性不相关。高温胁迫导致花药开裂系数显著下降,宁粳1号在较强的高温胁迫条件下还能维持一定程度的纵裂率,开花后柱头上花粉数量相对较多。可见水稻抽穗期高温耐性与花粉生产能力无关,与花药开裂和柱头捕获的花粉量关系较大。     

转PEPC基因水稻花粉株系不同生育期的光合生理表现

以父本转玉米PEPC基因水稻、母本粳稻9516和杂交后代稳定的花粉株系JAAS45为材料,研究了JAAS45及其亲本的不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率。结果表明:分蘖期以后,杂交后代JAAS45的单位叶面积Chl含量超过母本9516,并一直维持着较高水平,与PC相近。在整个生育期,JAAS45和PC的叶绿素a/b一直高于9516。JAAS45苗期的净光合速率(Pn)与9516相近,而到了分蘖期,其Pn超过了9516,尤其到了抽穗及灌浆期,其Pn还超过了PC。从苗期到抽穗期,JAAS45的水分利用效率(WUE)与PC相接近,明显高于9516。这些结果说明,JAAS45具有较高的光合能力和水分利用效率,与父本PC相似。通过转PEPC基因水稻和杂交稻的亲本杂交,可将玉米PEPC基因转移到普通水稻品种中,培育出高光合效率和高产的水稻品系。     

超级杂交水稻的物质生产特征及其与产量表现的关系

【研究目的】以江苏省育成的两个重要的超级杂交水稻组合为材料,观察了在江苏省生态条件下超级杂交稻的物质生产及产量表现特征,分析了超级杂交稻组合产量潜力发挥的限制因子。【结果】结果显示,杂交稻组合不论在常规密度还是在稀植条件下均表现出较好的生产能力,其产量优势主要体现在大穗特征,但结实性未见明显改善,结实率偏低。常规高产品种在常规密度下也表现出较高产量水平,但在稀植条件下产量大幅下降。超级杂交稻的物质生产能力较汕优63有一定提高,特别是生育后期物质生产能力显著增强,明显改善了杂交稻抽穗后物质生产能力弱的劣势。无论正常密度还是稀植条件,超级杂交稻茎鞘物质运转率无明显变化,显示出明显的类型特征。【结论】从以上结果可知,超级杂交稻实现产量进一步提高的关键,在于确保较高的群体颖花量的前提下,增加结实期物质生产,实现结实率的突破。适当降低密度,可增加结实期的物质生产量,从而达到改善结实特性的效果     

杂交水稻结实率不稳定性的因子诱导分析与评价

育种工作者采用三系法、两系法等途径培育了大量超高产杂交稻品种（组合）,但其结实率因栽培管理技术、生态条件等差异而表现出的不稳定性,限制着高产记录的重演。本文综述了源库关系、温度对杂交水稻本身结实率差异的诱导及其机理,简述了其不稳定性诱导的评价指标,并分析认为温度对结实率差异诱导的精确评价指标有待进一步研究。该综述对于进一步揭示杂交水稻不稳定性的成因,明确其诱导机理,指导高产育种和栽培,均有重要的科学意义。     

四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响

为了探明四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响, 并提出相应的丰产技术对策。2015年和2016年, 以2个杂交中稻品种II优602和旌优127为材料, 在5个播种期和高氮低密与低氮高密2种栽培方式下, 研究了四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响。结果表明, 随着播种期推迟, 平均全生育期从148.13 d逐渐缩短到123.25 d, 缩短了14.77%; 气象因子对水稻全生育期的影响主要在营养生长期, 生殖生长期受其影响较小。年度间、栽培方式间、品种间稻谷产量差异均不显著; 随着播种期推迟, 稻谷产量呈下降趋势, 从3月5日的8507.76 kg hm^-2下降到5月24日的6251.01 kg hm^-2, 降低了26.53%。播种-移栽、移栽-拔节、营养生长的日数和全生育期日数分别与穗粒数和产量呈极显著正相关。气象因子对产量的影响在不同年份和不同品种间的表现不一致: 优质稻旌优127 2015年的结实率、千粒重和产量分别与齐穗-成熟的日平均气温呈极显著正相关, 分别与拔节-齐穗的日照时数呈显著负相关; 2016年的穗粒数、产量分别与播种—移栽日最高气温、移栽—拔节的日平均气温呈极显著负相关。高产品种II优602, 2015年的有效穗、千粒重和产量分别与移栽—拔节的降雨量呈显著或极显著负相关, 2016年的穗粒数和产量分别与移栽-拔节的日最高气温呈显著或极显著负相关, 结实率、千粒重和产量分别与拔节-齐穗的日平均相对湿度呈显著正相关。生产上一季中稻模式的最佳播种期在3月5日至3月25日, 而中稻-再生稻模式则在3月5日至3月25日期间尽可能早播, 以利于提高再生稻安全齐穗保证率。     

水稻显性早熟基因Ef-cd的基因效应分析及育种应用潜力的初步评价

利用近等基因系,比较系统地分析了水稻Ef-cd基因的感光效应、早熟效应以及对其他主要农艺性状的影响,并对该基因的育种应用潜力进行了初步评价。结果表明Ef-cd基因是一个非感光的显性早熟基因,它能使水稻提早抽穗13~21 d,并能显著降低水稻的株高,但对有效穗、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状无显著影响。同时,该基因可使迟熟杂交稻的抽穗期提早13~17 d,并且通过导入该基因育成的早熟杂交稻新组合比同熟期对照显著增产,因而该基因在早熟杂交稻育种中具有较大的应用潜力。     

水稻抽穗扬花期耐热性的QTL分析

培育高产稳产、对环境钝感的优质杂交稻新组合已成为当前水稻育种的重要目标;近年高温造成水稻结实率显著下降而导致产量的严重损失,水稻耐热性的改良也日益迫切。本研究用一个籼粳交重组自交系群体构建遗传连锁图谱,图谱拟合157个SSR标记位点,覆盖水稻基因组2352．62cM,标记间平均遗传距离14．89cM。以常温和高温结实率的差值作为耐热指数,采用复合区间作图法,对水稻抽穗扬花期的耐热性进行了QTL分析,在第2、3、5连锁群上检测到3个新的耐热QTL。贡献率为：6．59％、10．72％和10．7％,联合贡献率为28．01％。