喷施钾钙硅制剂改善高温胁迫水稻叶片光合性能提高产量

为探明喷施钾、钙和硅制剂对高温热害下水稻光合作用及产量的调控效应,以水稻品种陵两优268为研究对象,持续3 d对叶片分别喷施22.04 mmol/L KH2PO4溶液(T1)、20.0 mmol/L CaCl2溶液(T2)和2.5 mmol/L Na2Si O3·9H 2O溶液(T3),以喷施蒸馏水为对照(CK),测定了3种制剂预处理后对高温胁迫(日均气温35℃)下水稻剑叶光合、荧光参数和产量的影响,并用隶属函数法综合评价了钾、钙和硅制剂处理的水稻剑叶光合作用抗高温能力。结果表明:喷施钾、钙、硅制剂均能提高高温胁迫下水稻的产量,T1、T2和T3分别比CK增产42.67%、29.70%和20.01%(P0.05)。与CK相比,在高温胁迫处理第5 d和高温结束后的第5 d,喷施钾、钙、硅制剂皆可提高水稻剑叶光饱和点、最大净光合速率(Pmax)(P0.05)、光适应下光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv?/Fm?)(P0.05)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP),降低非光化学猝灭系数(non-photochemical quenching coefficient, NPQ)(P0.05),叶片光合活性高;钾、钙、硅制剂对提高水稻剑叶光合性能抗高温的能力大小依次为T1T2T3,以喷施22.04mmol/LKH2PO4溶液效果最好,喷施20.0 mmol/L CaCl2溶液次之。     

抽穗期高温胁迫对水稻开花结实的影响

以常规稻南粳43和杂交稻常优2号为试验对象,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对花药生理机制、花粉活力和籽粒结实率的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理.结果表明:高温胁迫下水稻花药中的脯氨酸(Pro)、游离氨基酸、可溶性蛋白质、抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量较对照处理均显著降低(p<0.01),并且随着胁迫温度的升高与胁迫时间的延长,其花粉活力、花粉萌发率、结实率、每穗实粒数与单株产量均有所下降,而千粒重的变化较小,说明高温胁迫破坏花药细胞膜结构与功能,影响花粉活力与萌发能力,从而降低结实率与每穗实粒数,最终导致产量下降.两个水稻品种相比,高温胁迫对常优2号的花粉活力、花粉萌发率以及结实率的伤害都明显小于南粳43,说明常优2号耐热性稍强于南粳43.相关分析表明,常优2号与南粳43品种的结实率与花粉活力和花粉萌发率之间均呈极显著正相关关系(p<0.01),因此影响水稻结实率降低的原因之一可能是花粉活力与花粉萌发率的降低.研究结果可为江淮地区生产中防御高温危害提供理论依据.     

水杨酸对高温胁迫下水稻幼苗抗热性的影响

以"西农优1号"水稻品种为材料,研究了水杨酸(SA)预处理对高温胁迫下水稻幼苗抗热性的影响,结果表明:0.5 mmol·L-1 SA预处理可减缓水稻幼苗的电解质渗出,降低MDA含量和超氧阴离子产生速率,提高高温胁迫下水稻幼苗体内过氧化氢、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、抗坏血酸和GSH的含量.表明SA预处理可提高高温胁迫下水稻幼苗的抗热性.     

短期高温胁迫对芒萁叶片光合特性的影响

芒萁是我国南方地区治理水土流失的先锋植物。为探究短期高温胁迫对芒萁生长的影响,本文通过智能光照培养箱对芒萁进行高温胁迫控制实验,测定不同条件下芒萁叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间二氧化碳浓度（Ci）以及叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和叶绿素总含量（Chl）数值。研究结果表明：(1)Pn、Gs、Tr随胁迫温度的升高而整体下降,Ci呈相反趋势,表明高温胁迫能够导致芒萁光合色素和光合活性的下降,且Pn与Gs和Ci间的关系表明,导致Pn下降的主要原因与胁迫程度有关;(2)Chla、Chlb、Chl随着胁迫时间和胁迫温度的增加而降低,且Chlb下降幅度更明显。     

花后干旱胁迫对不同持绿型玉米叶片衰老的影响

[目的]探讨不同持绿型玉米抗旱的生理机制差异,为促进作物持绿性状的应用,指导作物抗旱改良工作提供理论依据。[方法]利用盆栽试验,以正常灌水为对照,对持绿型玉米自交系齐319和早衰型玉米自交系B73在开花后进行1周的干旱胁迫处理,测定与抗旱相关的生理生化指标及叶片衰老特性。[结果]在干旱胁迫下,与早衰型玉米B73相比,持绿型玉米齐319叶片POD和SOD活性均较高。齐319叶片过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性较对照分别增加了32.53%和18.84%,B73较对照分别增加了12.79%和10.82%。干旱胁迫使两玉米自交系的叶片丙二醛(MDA)含量较对照都有显著增加,齐319较对照增加了14.23%,B73较对照增加了37.43%。与对照相比,齐319叶片脯氨酸含量增加了57.95%,B73叶片脯氨酸含量增加了43.67%。且在干旱胁迫下,持绿型玉米齐319具有相对较高的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),绿叶面积、叶片保绿度、光合色素含量均高于早衰型玉米B73,而蛋白水解酶活性以及叶绿素水解酶活性均低于早衰型玉米B73。[结论]持绿型玉米齐319在干旱胁迫条件下表现出较强的抗旱性。     

叶面喷施磷糖类制剂对冬小麦抗干热风影响的作用

2020-2021年小麦生长季,在干热风灾害发生频繁的黄淮海典型麦区进行大田试验,探索不同化学制剂对冬小麦抗干热风的调控作用,以便筛选出高效实用的制剂种类和施用时期。试验共设6个处理,以拔节期或开花期单次喷施磷胺和磷酯为制剂组处理（BA、BZ、HA和HZ处理）,以拔节期和开花期均喷施自来水处理作为空白对照（CK）,以两个时期均喷施磷酸二氢钾溶液处理作为制剂组对照（CKP）。考察干热风胁迫后小麦灌浆期间叶面积指数（LAI）、叶片荧光参数、籽粒淀粉合成关键酶活性和积累量、籽粒灌浆动态和产量构成因素的变化。试验期间小麦在花后24d和26d遭受了轻度干热风过程,与CKP和CK处理相比,BA处理促进穗粒数增加,理论产量显著提升8.11%和9.82%,且花后30d的LAI也显著增加47.67%;HZ处理更有助于提高千粒重,理论产量增幅为10.03%和11.78%,较其他处理增加旗叶最大光化学效率（Fv/Fm）和光化学淬灭（qP）;HA处理能稳定降低非光化学淬灭（NPQ）。遭遇第一次干热风过程后,即花后26d观测结果显示,与CKP处理相比,BZ处理的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性显著升...     

水稻叶片衰老相关基因的研究进展

水稻叶片的衰老是制约杂交稻产量提高的主要因素之一,有数据表明水稻籽粒灌浆所需营养物质的60%-80%来自叶片的光合作用,实践证明叶片每推迟1天衰老,产量可提高产1%左右。因此,对叶片衰老的形态、生理生化及其相关分子机理等进行研究具有重要的现实意义。近年来水稻叶片衰老的相关研究表明,叶片的衰老是一个受众多因素影响的复杂过程,在这个过程中叶片发生了巨大的形态与生理生化变化,而这些变化均离不开基因的调控作用。大量实验结果表明：在衰老过程中,叶片细胞有选择地启动或增强某些基因（叶片衰老相关基因）的表达,而关闭或减弱另一些基因（衰老下调基因）的表达,由此来调控叶片衰老的进程。目前研究者已在研究衰老突变体等相关的材料中发现了许多与水稻叶片衰老有关的基因。本文重点概述了近年来水稻叶片衰老相关基因的研究状况,并对未来研究方向等问题做了思考与探讨,以期能为开展进一步的研究工作提供参考。     

抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素和品质的影响

以扬稻6号与南粳43为试验材料,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素及稻米品质的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理。研究表明:水稻抽穗期高温降低了水稻的每穗总粒数、结实率和千粒重,同时稻米的糙米率、精米率、整精米率、可溶性糖和蛋白质含量也呈下降趋势,而稻米的垩白率、垩白度和直链淀粉含量增加明显,随胁迫温度的提高和胁迫时间的延长,2个水稻品种的产量构成要素和稻米品质急剧下降。相同温度胁迫下,扬稻6号的热害指数(Index of heat sensitivity,HIS)稍低于南粳43,其中扬稻6号的产量构成要素和品质受高温的影响也稍低于南粳43,说明扬稻6号耐高温能力高于南粳43。研究结果为进一步了解高温对水稻结实和稻米品质的伤害机理,筛选耐热性强的水稻品种提供重要的理论依据。     

拔节期高温与涝交互胁迫对水稻生长发育的影响

黄淮地区水稻拔节孕穗期恰逢强高温和降水易发期,稻田易遭受高温和涝害双重胁迫,研究水稻对高温和涝及其交互胁迫的响应,可为探究高温与涝交互胁迫致灾机理及减灾措施提供参考。试验共设拔节期高温胁迫（T1）、高温×轻涝胁迫（T2）、高温×重涝胁迫（T3）、轻涝胁迫（T4）、重涝胁迫（T5）和全生育期浅水勤灌（CK）6个处理,研究了黄淮地区拔节期高温、淹涝及高温与涝胁迫对水稻形态指标和产量的影响。结果表明：1）拔节期高温（T1）、重涝（T5）和高温×轻涝（T2）胁迫会抑制水稻的生长,到成熟期,T1和T5处理水稻株高分别较CK显著降低了5.63和5.96 cm,且高温与涝胁迫较高温（或重涝）对水稻生长的抑制作用减弱;2）高温与涝胁迫促进了水稻叶面积的增加,且高温×重涝（T3）处理促进了水稻地上部干物质积累;3）除轻涝（T4）处理外,其他处理均显著降低水稻产量,其中,T2和T3处理分别较CK显著减产44.16%和22.29%,主要是因为结实率下降。但是,与高温胁迫相比,高温与涝交互能缓解胁迫,可以避免水稻大幅减产。     

高温胁迫对扬稻6号剑叶生理特性的影响

以扬稻6号为试验对象,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对水稻剑叶生理特性的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理。研究表明：高温胁迫加速剑叶叶绿素丧失,使超氧化物歧化酶（SOD）活性以及抗坏血酸（ASA）、还原型谷胱甘肽（GSH）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白质和可溶性糖含量明显降低,并使细胞膜透性和丙二醛（MDA）含量显著增加。说明高温可加速叶片衰老,并影响植物体其他内源物质的变化,且有可能进一步降低作物光合能力。     

水稻穗分化期高温对颖花分化及退化的影响

为明确穗分化不同时期高温对水稻颖花分化及退化的影响,选用黄华占（耐热性品种）和丰两优6号（热敏感性品种）两个籼稻品种进行人工气候箱内盆栽试验,分别于幼穗分化第一苞分化期（I）、枝梗-颖花分化期（II）、颖花分化-雌雄蕊形成期（III）及雌雄蕊形成-减数分裂期（IV）进行40℃高温（10：00-15：00）处理7d,以同期人工气候箱32℃处理为参考,室外自然环境生长的植株为对照（CK）,统计分析穗分化历期、颖花分化与退化及穗部性状在处理期以及品种间的差异。结果表明,(1)幼穗分化期高温胁迫可增加水稻穗分化天数,延迟抽穗期,显著降低水稻每穗粒数、结实率及千粒重,其中Ⅳ期高温处理的降幅最大,热敏感品种丰两优6号的下降幅度明显大于耐热性品种黄华占。(2)幼穗分化不同时期高温处理对水稻颖花形成的影响不同,除II期处理黄华占颖花分化增加外,I期和II期高温主要抑制颖花分化,此期高温均可导致水稻颖花显著减少。III期和IV期高温胁迫将加剧颖花退化,退化率达67%以上,且热敏感性品种退化幅度大于耐热性品种。(3)从不同部位颖花分化与退化看,高温对二次枝梗上颖花分化与退化的影响大于一次枝梗。     

高温对茶树叶片光合及抗逆特性的影响和恢复*3

以4个茶树品种福鼎大白茶、鸠坑、龙井43和乌牛早7a生植株为研究对象,采用人工气候箱模拟高温（35℃和40℃）处理6、12、18、24、48h,取出后置于人工气候箱中（25℃）恢复3、6、9d,以未经高温处理置于人工气候箱中（温度25℃）的各品种茶树为对照（CK）,测定茶树叶片的最大净光合速率、荧光参数、抗氧化酶活性以及细胞伤害率。结果表明：高温胁迫显著抑制了茶树的最大净光合速率（Pnmax）和最大光化学效率（Fv/Fm）,处理时间越长、温度越高,Pnmax和Fv/Fm下降越快,除35℃处理的福鼎大白茶外,其它3种茶树经过高温处理后,在恢复期间其Fv/Fm无法恢复至正常水平;茶树叶片的SOD酶活性在高温处理的前12h迅速上升,随着处理时间的延长,其活性降低;叶片MDA含量的平均值在高温处理第48小时达到最大,恢复期间缓慢下降;随着处理温度的升高和处理时间的延长,各茶树叶片的细胞伤害率均呈增加趋势。4种茶树耐热性的强弱由高到低依次为福鼎大白茶＞乌牛早＞鸠坑＞龙井43。     

高温后移对水稻颖花败育的影响

以籼稻Ⅱ优7954和Ⅱ优7号为供试材料,通过人工气候箱在水稻抽穗开花期进行两种高温处理,即常规38℃高温处理（9：00-14：00）和38℃高温后移处理（11：00-16：00）,以受精率衡量高温后移对水稻颖花败育的影响,并进一步探讨高温后移下颖花败育的原因.结果表明：常规高温处理下颖花育性对开花当天高温最敏感,而高温后移处理下颖花育性对开花前1d高温最敏感;高温后移开花高峰出现在高温来临前,可见高温后移主要通过开花前高温而非开花时高温影响颖花育性;开花前高温主要通过影响花药散粉、花粉粒萌发和花粉管延伸从而引起颖花败育.研究成果可为水稻品种高温热害鉴定提供科学依据.     

灌浆结实期高温对水稻剑叶生理特性和稻米品质的影响

以水稻耐热品系996和热敏感品系4628为材料,在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理（9：00-17：00,37℃,17：00-翌日9：00,30℃）和适温处理（CK,9：00-17：00,30℃,17：00-翌日9：00,25℃）22d,研究高温胁迫对水稻剑叶光合特性、膜透性、抗氧化酶活性及稻米品质的影响,并进行对比分析.结果表明：（1）灌浆结实期高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量、叶绿素a/b和净光合速率均降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性表现出胁迫初期升高,高温处理5d后,随胁迫时间延长呈降低趋势,热敏感品系4628剑叶中叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性下降幅度大于耐热品系996;（2）高温下剑叶丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率增加,热敏感品系4628增加幅度大于耐热品系996;（3）高温胁迫下垩白粒率和垩白度显著增加,精米率和整精米率显著降低,直链淀粉含量降低,蛋白质含量增加.灌浆结实期高温胁迫下,水稻功能叶抗氧化酶活性降低,膜透性增加,光合能力及光合产物的运输与卸载能力下降,可能是稻米品质降低的重要原因.     

典型高温年不同播期一季稻产量差异及其原因分析

为研究自然高温对水稻产量的影响,以南粳45为试材,于2013年在南京信息工程大学农业气象试验站进行3个播期的分期播种试验,分别为4月30日(第1播期,No.1)、5月15日(第2播期,No.2)和5月31日(第3播期,No.3),并分析水稻产量及其性状、产量贡献因子、灌浆期茎和叶向穗的干物质转运及收获指数(Harvest index,HI)对高温的响应特征。结果表明:(1)在试验播期范围内,随着播期的延后水稻表现为增产的趋势,其中No.1与其它两个播期间产量差异达到显著性水平(P0.05),相比No.2和No.3,No.1产量分别降低3495.08kg·hm-2和6319.58kg·hm~(-2);就产量性状来看,No.1的结实率与其它两个播期达到显著性差异(P0.05),而3个播期间千粒重和穗粒数的差异均达到显著性水平(P0.05),总体上来看,高温主要表现为降低结实率和穗粒数;(2)抽穗末穗干重P0、灌浆期同化的干物质量ΔW、灌浆期茎和叶向穗转移的干物质量ΔT这3个产量贡献因子的贡献量均随着播期的推迟逐渐增大;从贡献率来看,对No.1和No.3产量贡献率最大的是ΔW,而No.2是ΔT;(3)3个播期中茎的干物质输出率(Dry matter export rate,DMER)和转化率(Dry matter transformation rate,DMTR)均超过叶的两倍(除No.1的DMER),叶的DMER和DMTR均表现为No.1最大,No.3最小,分别相差4.37和7.35个百分点,但No.1茎的DMER和DMTR均最小;(4)3个播期HI大小趋势与产量一致,表现为No.1(28.84%)No.2(39.60%)No.3(46.92%)。由此可见,在2013年将播期调整至5月中下旬有助于缓解高温对水稻造成的危害,从而保证产量。     

孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响*5

为探讨孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响,以南粳45与两优培九为供试品种,于孕穗期设置不同高温强度和不同持续天数处理,分析水稻光合速率、物质分配及产量结构等对不同强度和持续时间高温胁迫的响应特征。结果表明,孕穗期高温处理后,水稻光合速率和产量均出现不同程度的降低,且温度越高、持续时间越长,降低幅度越大。与CK相比,41℃高温处理7d时,两优培九、南粳45光合速率降幅分别为44.6%、28.8%;减产率分别为81.6%、87.7%。高温导致颖花结实率降低、颖花量减少,光合物质向穗部运移不畅,进而导致水稻经济系数降低。41℃高温处理6d时,两优培九和南粳45茎秆占植株生物量的比重均超过70%。高温处理后水稻穗粒数、结实率和千粒重均呈减少趋势,其降低幅度与高温强度、持续时间有关。在41℃高温处理7d时,两优培九穗粒数减少41.9%,结实率降低93.5%,千粒重降低25.3%;南粳45穗粒数减少50.1%,结实率降低79.6%,千粒重降低23.7%。由此可见,孕穗期高温对水稻产量构成要素中结实率影响最大,穗粒数次之,千粒重受其影响最小。     

孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响

为探讨孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响,以南粳45与两优培九为供试品种,于孕穗期设置不同高温强度和不同持续天数处理,分析水稻光合速率、物质分配及产量结构等对不同强度和持续时间高温胁迫的响应特征。结果表明,孕穗期高温处理后,水稻光合速率和产量均出现不同程度的降低,且温度越高、持续时间越长,降低幅度越大。与CK相比,41℃高温处理7d时,两优培九、南粳45光合速率降幅分别为44.6%、28.8%;减产率分别为81.6%、87.7%。高温导致颖花结实率降低、颖花量减少,光合物质向穗部运移不畅,进而导致水稻经济系数降低。41℃高温处理6d时,两优培九和南粳45茎秆占植株生物量的比重均超过70%。高温处理后水稻穗粒数、结实率和千粒重均呈减少趋势,其降低幅度与高温强度、持续时间有关。在41℃高温处理7d时,两优培九穗粒数减少41.9%,结实率降低93.5%,千粒重降低25.3%;南粳45穗粒数减少50.1%,结实率降低79.6%,千粒重降低23.7%。由此可见,孕穗期高温对水稻产量构成要素中结实率影响最大,穗粒数次之,千粒重受其影响最小。     

RCP情景下长江中下游地区水稻生育期内高温事件的变化特征

基于1981-2009年历史气象数据和全球气候模式HadGEM2-ES输出的未来2021-2050年RCP气候情景数据,采用日最高温度大于35℃的高温日数（HSD）、高温最长持续日数（MCD）和高温有效积温（HDD）,分析过去和未来长江中下游地区水稻生育期高温事件频率、持续时间和强度的变化特征。结果表明：1981-2009年,长江中下游地区水稻生育期内温度升高,各高温指标均一致显著增加,Tmax（平均日最高气温）、HSD、MCD、HDD的气候倾向率分别为0.51℃·10a-1,3.9d·10a-1,0.6d·10a-1和8.2℃·d·10a-1,空间上表现为由北向南递增。除MCD外,Tmax、HSD和HDD均在2001-2002年发生由少到多的突变。2021-2050年两种RCP情景下,长江中下游大部分地区水稻生育期间日最高气温持续升高,高温日数增多,持续时间延长,高温强度增强。RCP2.6情景下,水稻生育期内Tmax、HSD、MCD、HDD较基准时段（1981-2009年）分别增加1.5℃、11.3d、5.6d和45.3℃·d,RCP8.5情景下分别增加1.7℃、15.4d、6.2d和61.1℃·d,且各高温事件在高值区的概率进一步加大。各指标的空间变化特征具有差异性,Tmax、HSD和MCD的增加幅度由东南向西北递增,湖南西部和江苏北部等基准期温度相对较低的地区增幅更大,而HDD的增幅以中部地区较大。湖北、安徽、湖南和江西中北部是未来高温事件频率、持续时间和强度均大幅增加的地区,防灾减灾工作严峻,需采取调整水稻播期,更替耐高温品种等措施减轻高温对水稻的危害。