水稻耐热性鉴定技术体系的研究

水稻抽穗扬花期遭受高温胁迫会严重限制其高产和稳产,选育优良的耐热品种是解决水稻热害最直接有效的方法。批量且有效地鉴定品种耐热性是耐热品种选育的重要环节,但目前水稻耐热性鉴定技术体系中界定温度的设置却不尽相同。结合历史气象数据,模拟田间高温,以高温结实率(HT_x)为指标,对耐热性鉴定体系中界定水稻品种耐热性差异的温度进行研究。结果表明,基于标准化温度区间设置8组试验,分别处理第1批材料,处理组最高温度为39.0℃时,各品种高温结实率差异最明显;在温室设定3组不同的温度,分别处理第2批材料,在第2组处理(39.0℃)中,各品种高温结实率差异最明显;综上,筛选出区分水稻品种耐热性的最高界定温度为39.0℃。     

水稻器官形态和干物质积累对穗分化不同时期高温的响应

为明确水稻穗分化期高温对生长发育所造成的影响,以耐热籼稻黄华占和热敏感籼稻丰两优6号为材料,利用人工气候箱在穗分化期进行40℃(10:00-15:00)高温处理,以人工气候箱32℃适温处理为参考,室外环境温度为对照(CK),研究枝梗-颖花分化期(Ⅰ期)和花粉母细胞形成-减数分裂期(Ⅱ期)高温胁迫对水稻器官形态及干物质积累的影响。结果表明:1)Ⅰ期高温抑制幼穗分化,使穗分化期延长2.5~8.8 d;Ⅱ期高温阻碍水稻抽穗,导致穗分化期延长6.8~7.1 d,显著缩短上部茎节,降低抽穗度,其中热敏感品种降幅大于耐热品种;2)穗分化期高温处理显著降低每穗颖花数和颖花大小,颖花数下降原因在不同处理时期间存在差异,Ⅰ期高温减少颖花分化数;而Ⅱ期高温显著加速颖花退化,两个品种退化幅度均达50%以上,并显著降低了花药大小和颖花受精率,热敏感品种丰两优6号受高温影响要大于耐热品种;3)高温对叶片生长有促进作用,Ⅱ期高温处理表现尤为明显,两个时期高温处理对上3叶净光合速率和水稻单茎干物质积累没有显著影响。Ⅰ期高温不同部位间干物质积累无显著差异,而Ⅱ期高温显著降低茎鞘和穗部干物质积累,但高温导致高节位分枝发生,积累了一部分干物质,整体上单茎干物质积累量并没有显著下降。     

灌浆结实期不同时段温度对水稻结实与稻米品质的影响

利用人工气候箱在水稻灌浆结实期不同时段进行温度试验,研究温度对水稻结实与稻米品质的影响。结果表明,灌浆结实期40℃高温处理后籽粒结实率显著降低,粒重下降,外观品质和食味品质变差。不同水稻品种对灌浆结实期温度的响应表现不一致。在试验条件下,华粳1号开花受精的敏感温度为35℃,而特优559开花、灌浆结实的最适温度为30℃,该温度处理结实率、粒重较高,外观品质以及食味品质较优。此外,灌浆结实期不同时段的高温对水稻结实与稻米品质的影响也存在显著差异：结实率对高温最敏感的时期是开花后1~5 d,粒重对高温最敏感的时期是开花后11~20 d;而温度对稻米品质影响最大的时期主要在花后16~20 d,25 d后温度处理影响较小。因此,灌浆前期适宜的温度条件对水稻优质栽培意义重大。     

水稻生殖生长阶段不同时期高温热害对产量损失的影响

在人工气候室采用盆栽模拟水稻生殖生长阶段的高温胁迫热害,研究不同时期及不同持续时间的高温胁迫对水稻产量及产量特征的影响。结果表明,超级杂交水稻Y两优1号与常规优质稻桂育9号,以抽穗扬花期计为0 d,分别在-9 d、-6 d、-3 d、0 d、3 d、6 d、9 d、12 d不同生育时间遭遇高温胁迫时的颖花结实率变化趋势相当,抽穗扬花期当天遭遇高温胁迫处理的颖花结实率最低,且随胁迫处理时间的延长,损害加重;在持续处理5 d的条件下,-3 d期的高温处理对颖花结实率的降低也很严重,甚至低于抽穗扬花当天高温胁迫处理3 d时的结实率。不同时期的高温胁迫处理的损害在品种间存在显著差异,选择耐热性较强的品种有利于应对局部生态点易发生的热害天气。     

水稻对减数分裂期高温胁迫的生理响应

以水稻耐热品系996、热敏感品系4628为材料,在减数分裂期进行高温处理,以同期自然温度为对照,研究减数分裂期高温对水稻花粉活力、花药开裂、受精率、结实性状及剑叶生理特性的影响。结果表明,高温处理显著降低了花粉活力、花药开裂系数、受精率、结实率,热敏感品系4628下降幅度大于耐热品系996;高温处理降低了热敏感品系4628米粒粒宽,增加了长宽比,对耐热品系996无显著影响;高温下剑叶叶绿素含量、SOD活性、POD活性降低,而MDA含量和相对电导率增加,热敏感品系4628变化幅度大于耐热品系996。     

不同生育时期温度处理对水稻镉积累特性的影响

以12个应急性低镉积累水稻品种为研究材料,采用盆栽试验分别在水稻生长的分蘖期、孕穗期、灌浆期设置连续7d低温、中温、高温3个温度处理,旨在探究温度与水稻镉吸收、转运、分配的关系,为探明低镉积累水稻品种的环境温度稳定性提供理论依据。结果表明,温度对水稻糙米镉含量有极显著的影响,不同温度处理下品种间的平均糙米镉含量最大相差55.42%。分蘖期和灌浆期高温处理糙米的平均镉含量高于低、中温处理,原因是高温促进了水稻对镉的吸收、转运和分配。孕穗期高温处理促进了茎叶镉向枝梗空粒的转运和分配,导致糙米镉含量以中温处理最高。不同处理条件下低镉积累水稻品种糙米镉含量的温度稳定性存在一定的差异,各处理时期中灌浆期处理的品种稳定性最高。12个供试品种中,Z17(中嘉早17)、X42(湘早籼42)、L17(两优早17)、Z189(株两优189)综合糙米镉含量较低且温度稳定性较好,在实际生产中有较高的应用价值。     

水稻耐热遗传育种及热激蛋白的研究综述

全球气温逐年升高,高温热害给水稻生产带来了极大影响,开展水稻耐热性遗传和生理研究,选育耐热水稻品种,是积极应对高温危害的最有效措施。综述了近年高温对水稻产量的影响、水稻耐热遗传、育种以及植物热激蛋白等方面的研究进展,并就进一步开展水稻耐热性研究提出一些建议。     

西南稻区水稻高温缓解技术研究

本文鉴定了311个水稻品种的耐热性,筛选出50多个耐或较耐热的品种。同时系统研究了不同品种适期早播早栽提早抽穗的效果,不同肥料运筹与水稻高温承受能力的关系,微量元素或植物调节剂在高温条件下对水稻结实率的影响等。最后提出了西南稻区水稻高温缓解技术要点,以指导该稻区水稻生产防灾减灾。     

灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期（花后14~20 d）进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛（MDA）含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）和淀粉分支酶（SBE）活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成3366相比,耐热型品种淮麦33受高温影响较小。综上所述,灌浆期高温处理显著降低旗叶叶绿素含量和抗氧化酶活性,影响叶片中碳水化合物的转运,导致淀粉合成关键酶活性、淀粉含量和产量降低。     

水稻苗期耐热种质资源筛选及QTL定位

[目的]鉴定和筛选水稻极端耐热种质或基因,为培育耐高温水稻新品种提供技术支撑.[方法]以耐热等级和幼苗存活率为指标对不同类型水稻苗期耐热性进行鉴定评价,以筛选和鉴定耐热种质资源及主效QTL.[结果]不同类型水稻品种苗期耐热性存在明显差异,籼稻品种耐热性明显强于粳稻品种,籼稻和粳稻品种均存在极端耐热和极端敏感种质资源;共...     

减数分裂期高温对水稻穗粒数影响的定量分析

【目的】穗粒数是水稻产量构成因子之一。为明确减数分裂期高温对水稻穗粒数的可能影响,构建其定量估算模型,【方法】于2014-2015年以两优培九和南粳45为供试材料,于减数分裂期设置不同强度和持续时间的高温处理,以自然无高温环境为对照,分析了减数分裂期不同高温强度和高温持续时间对穗粒数的影响,建立了减数分裂期高温与穗粒数的定量关系,最后根据温度日变化特征,构建了自然环境下的减数分裂期高温对穗粒数的定量影响算法。【结果】减数分裂期高温对穗粒数的影响程度与高温强度、持续时间有关。同样高温条件下,穗粒数随高温持续天数增加呈指数减少;日相对穗粒数随温度增加而减少,可用二次曲线进行描述。穗粒数对高温敏感的终止时间大约为抽穗前5 d。利用2015年试验资料对上述模型进行了检验,两优培九和南粳45穗粒数模拟值的相对均方根差为0.094和0.085,说明模型可很好地模拟减数期高温对穗粒数的影响。【结论】对完善高温对水稻生长过程的定量影响具有重要作用。     

不同时期弱光胁迫对晚稻不同耐弱光品种源库特征及叶片保护酶活性的影响

目的 本研究旨在明确弱光胁迫下不同弱光耐性品种在源库特征及叶片保护酶活性变化方面的差异,揭示其耐弱光胁迫的机制,为双季稻高产稳产新品种的选育及抗逆栽培提供理论指导。方法 以2个对弱光胁迫耐性存在显著差异的晚稻品种为材料,通过设置不同时期的遮光处理,研究弱光胁迫时期对晚稻不同耐性品种的源库特征及叶片保护酶活性的影响。结果 结果表明,不同时期弱光胁迫对晚稻生长有重要影响,分蘖期弱光胁迫下晚稻分蘖数、每穗粒数及总颖花量减少,叶面积下降,产量降低;幼穗分化期弱光胁迫下晚稻分蘖数和每穗粒数减少,总颖花量、叶面积、结实率均下降,产量降低;灌浆期弱光胁迫下水稻叶片净同化率降低,结实率和千粒重下降,产量降低。不同时期弱光胁迫对晚稻产量的影响表现为灌浆期>幼穗分化期>分蘖期。结论 耐弱光胁迫型品种能通过增加叶片的长宽度减少叶面积的下降,叶片含氮量保持相对稳定,叶片中SOD、CAT等保护酶活性保持在较高水平,POD活性保持相对稳定,叶片净同化率下降幅度小,在弱光胁迫下实现“强源”,减产率相对较低。弱光胁迫下具有较强的叶面积补偿能力和适宜氮含量以及较高的保护酶活性是水稻耐弱光胁迫的重要机制。     

太湖地区优良食味高产软米粳稻品种特征研究

[目的]探明太湖地区优良食味高产软米粳稻品种特征.[方法]收集适合太湖地区种植的软米粳稻品种,根据软米粳稻品种生育期、产量和食味品质进行分类,比较研究了不同熟期不同产量与食味品质类型的软米粳稻产量和品质形成的差异.[结果]高产类型软米粳稻每穗粒数、群体颖花量显著高于中产类型.与味中类型相比,味优类型软米粳稻穗数、每穗粒...     

四川盆地不同类型水稻品种机插栽培的干物质生产及产量特性分析

【目的】阐明机插栽培对不同类型水稻的干物质生产及产量特性的影响,为四川盆地机插秧的推广、品种选育和高产栽培提供依据。【方法】于2012年在四川盆地以中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻、粳稻三类共计10个品种为材料,研究不同类型水稻品种在机插栽培条件下的干物质生产及产量形成特性。【结果】1)三种不同类型品种的水稻移栽后干物质积累均很好地符合Logistic曲线。中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻物质积累均较快,缓增期短,快增期长,物质积累有一定优势;粳稻物质积累速率小,渐增期、缓增期较长,快增期短,物质积累处于劣势。2)三种类型水稻品种相比,在成熟期中籼中熟杂交稻营养器官干物质所占比例最低,生殖器官干物质所占比例最高;中籼迟熟杂交稻成熟期叶片占比最高,而粳稻则是茎鞘比例高、穗比例低。3)中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻的茎鞘、叶片物质输出率和物质转化率均为正值,但粳稻茎鞘物质输出率、转化率和叶片物质转化率均小于0,叶片物质输出率也仅为1.26%。4)中籼中熟杂交稻的产量、每穗实粒数、籽粒充实率、充实度最高,中籼迟熟杂交稻的结实率、千粒重最大,粳稻的有效穗数、成穗率最高,说明籼稻产量主要与穗部性状有关,而粳稻主要与田间有效穗数有关。【结论】在四川盆地的机插栽培条件下,杂交籼稻需提高其有效穗数、成穗率;粳稻需筛选大穗型品种,提高每穗粒数和籽粒充实度。     

两系杂交稻扬两优6号源库特征与结实特性的分析

以两系杂交稻扬两优6号和两优培九及三系杂交稻汕优63为材料,研究了源、库、流特征及其与籽粒充实的关系。 扬两优6号和汕优63的结实率、籽粒充实度和产量明显高于两优培九;扬两优6号和汕优63茎鞘物质输出率和转换率显著高于两优培九;扬两优6号和汕优63籽粒中蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分支酶的活性显著高于两优培九,且上述各酶的活性与籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率、谷粒充实度和粒重呈极显著的正相关;扬两优6号和汕优63的单位维管束和韧皮部的颖花负荷、现实产量负荷、总库容负荷显著小于两优培九,且负荷越大的组合结实率就越低,充实度也就越差。扬两优6号单位面积韧皮部的物质转运速率显著高于两优培九和汕优63。表明扬两优6号具有源足、库强、流畅的特点,这是它结实率高和籽粒充实度好的生理基础。     

粳稻穗部不同部位籽粒产量相关性状差异及其与内源激素的相关性

【目的】根据灌浆期水稻内源激素水平解析稻穗不同部位籽粒产量性状的差异。【方法】以相同环境下种植的嘉58等6个浙江省常规粳稻品种为实验材料,将稻穗籽粒按一次枝梗在主穗上的节点划分为稻穗上部、中部和下部籽粒,测定了不同部位籽粒水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、吲哚乙酸（IAA）和生物量的动态变化及收获后籽粒千粒重、整精米率、长宽比、胶稠度和碱消值等相关性状。【结果】籽粒在灌浆期内0~35 d处于持续增重状态,且表现为上部>中部>下部,花后35 d各品种不同部位籽粒生物量的变异系数为1.66%~10.26%,35 d以后不同部位籽粒生物量的差距逐渐缩小但仍有差异,籽粒成熟后千粒重仍表现为上部籽粒（25.08~33.88 g）>中部（24.04~32.49 g）>下部（23.46~31.78 g）;不同部位间籽粒整精米率与长宽比略有差异,且千粒重与长宽比呈极显著正相关（r = 0.89, P< 0.01）,与整精米率呈极显著负相关（r = -0.68, P< 0.01）;在胶稠度、碱消值方面,品种间的差异显著大于部位间的差异;三种内源激素在不同部位籽粒中的差异均较为显著,且SA差异最为稳定,全周期不同部位间籽粒SA含量变异系数为0.59%~25.90%,ABA和IAA变异系数依次为1.35%~66.25%和0.16%~81.04%。不同部位SA含量在灌浆初期与末期正相反,前期表现为上部籽粒>中部>下部,末期却表现为下部籽粒>中部>上部。【结论】不同部位籽粒的内源激素及产量等相关性状差异均较为显著,激素含量差异以SA最为稳定。SA与ABA和IAA分别呈显著正相关(r =0.54, P < 0.05)和极显著正相关(r =0.59, P< 0.01),与千粒重呈显著负相关(r =-0.53, P < 0.05),其与长宽比和整精米率也分别为极显著负相关(r = -0.66, P < 0.01)和极显著正相关(r = 0.95, P < 0.01)。     

亚种间杂交水稻协优413开花灌浆特性的比较研究

 以盆栽试验对亚种间杂交水稻协优413、其父本中413和籼型杂交水稻汕优10号的开花灌浆特性进行了比较研究。结果表明中413单穗籽粒总干物重最高，协优413次之，汕优10号最低，分别为4652.5、4173.9和3194.4 mg，结实率中413和协优413相近，分别为80.8%和83.9%，显著高于汕优10号的70.5%。单穗产量的差异与组合(恢复系)的开花灌浆特性有关，即与单穗颖花开花集中程度和强弱势粒灌浆结实的差异程度有关。对于供试的3个品种(或组合)而言，颖花开花越集中，强弱势粒灌浆结实差异越小，产量越高。还对单穗颖花开花历时作为今后亚种间杂交水稻的育种目标进行了讨论。     

灌浆期夜间高温胁迫下耐热和热敏感水稻籽粒的比较蛋白质组分析

【目的】为了阐明水稻灌浆期耐夜间高温的分子机制,提高水稻耐热性,鉴定了水稻近等基因系耐热纯系XN0437T与热敏感纯系XN0437S在灌浆期夜间高温胁迫下的差异表达蛋白质。【方法】采用桶栽方法培育水稻,于开花期标记同一天扬花的颖花以保障所取颖花样品的生育进程一致;于水稻灌浆初期(花后第8天)进行夜间高温处理。高温处理结束后剪取带标记的颖花提取水稻籽粒总蛋白质,采用8-plex i TRAQ试剂盒进行蛋白质样品的差异显色标记,标记样品采用高效液相系统进行质谱鉴定及定量分析。【结果】鉴定并定量了3130个蛋白质,耐热与热敏感水稻纯系间存在36个差异表达蛋白质。蛋白质功能注释结果显示,鉴定的36个差异表达蛋白质中仅14个蛋白质(占38.9%)注释了功能,12个蛋白质(占33.3%)为推测性功能注释,10个(占27.8%)为功能未知的蛋白质。已注释功能的14个蛋白质中,5个蛋白质参与能量代谢,3个蛋白质参与物质转运与代谢,2个蛋白质参与光合作用,3个蛋白质为响应逆境的锌指蛋白质,1个蛋白质为响应逆境的热激蛋白质。【结论】灌浆期夜间高温影响水稻籽粒细胞内参与能量代谢、物质转运与代谢、光合作用等相关蛋白质的表达模式。水稻籽粒细胞中锌指蛋白质Q67TK9、Q10N88上调表达,锌指蛋白质Q5YLY5下调表达,有利于提高水稻灌浆期对夜间高温的耐热性。     

不同氮利用率粳稻品种的碳氮积累与转运特征及其生理机制

【目的】探明不同氮利用率水稻品种的氮素积累与转运特征及其机制。【方法】2个氮高效品种(武运粳30号和连粳7号)和2个氮低效品种(扬粳4038和宁粳1号)种植于大田,设置2个施氮量：全生育期不施氮(0N)和全生育期施氮180kg/hm²(180N),比较分析了不同氮利用率粳稻品种干物质生产、氮素积累与转运差异及其机制。【结果】与氮低效品种相比,氮高效品种具有较高的产量、氮肥利用率、总颖花量和结实率,较高的花前干物质转运量和花后干物质积累量,分蘖至穗分化始期和抽穗至成熟期较高的净同化率和作物生长率,抽穗期较高的糖花比,灌浆期较高的籽粒库活性、籽粒中脱落酸与1-氨基环丙烷-1-羧酸含量的比值和茎鞘中较高的非结构性碳水化合物的转运和蔗糖合成相关酶活性以及蔗糖转运蛋白基因的表达量,抽穗后较高的氮转运、氮素吸收量,灌浆期较高的比叶氮含量、叶片中细胞分裂素含量、氮代谢酶活性以及氮素转运相关基因的表达量。【结论】氮高效品种穗分化前和抽穗后较高的物质生产效率以及灌浆期较高的碳氮转运与积累是产量和氮肥利用率协同提高的重要机制。     

Enclosed stigma contributes to higher spikelet fertility for rice(Oryza sativa L.) subjected to heat stress

With global warming, rice plants may be subjected to heat stress more regularly during the heatsensitive flowering stage, causing spikelet sterility and grain yield loss.Stigma exsertion is considered to increase pollen reception and promote female reproductive success.The aim of this study was to investigate the role of stigma exsertion on spikelet fertility at high temperatures.Five rice cultivars(Liangyoupeijiu, Shanyou 63, Huanghuazhan, Nagina 22, and IR64) with differing degrees of stigma exsertion were cultivated and exposed to high temperature at anthesis.Heat-tolerant cultivars did not always show a high percentage of spikelets with exserted stigmas, and vice versa.Irrespective of the presence of more pollen grains on exserted stigmas, spikelets with exserted stigmas did not show greater spikelet fertility than spikelets with fewer exserted stigmas or hidden stigmas under heat stress.GA3 application augmented the percentage of spikelets with exserted stigmas;however, it did not increase spikelet fertility under heat stress.Spikelet fertility of whole panicles was negatively correlated with the percentage of spikelets with exserted stigmas, but positively with that with hidden stigmas.Viability of the hidden stigmas was less reduced than that of exserted stigmas under heat stress, suggesting that hidden stigmas have an advantage in maintaining viability.Heat stress delayed anther dehiscence and reduced the viabilities of both exserted stigmas and pollens, thereby causing low spikelet fertility.Together, these results suggest that high spikelet fertility does not depend on stigma exsertion and that enclosed stigma generally contributes to higher spikelet fertility and heat tolerance under high-temperature conditions during flowering in rice.