杂交水稻抽穗扬花期高温对结实率及相关生理特性的影响

用生产上大面积应用的7个杂交水稻组合及其恢复系为材料,以汕优63作对照,通过分期播种试验和人工气候室高温处理,研究了杂交水稻抽穗扬花期高温对结实率及相关生理特性的影响。结果表明,抽穗扬花期高于32℃的日均温能引起结实率明显下降,供试组合在高温下结实率的稳定性依次为:汕优63、Ⅱ优838、陆两优106>丝优63、金优725、汕优桂99>Ⅰ优198、两优培九;杂交水稻耐高温能力与其父本呈显著线性正相关;在37℃高温处理下,杂交水稻叶片中丙二醛(MDA)和可溶性糖含量显著增加,类胡萝卜素(Car)含量显著降低,耐热性较强的组合在高温胁迫下累积可溶性糖的能力较强,而MDA和Car含量的变幅相对较小,这3种指标可以作为水稻耐热性鉴定的生理指标。     

水稻高温胁迫下颖花败育机制及耐热品种开花特性研究进展

全球气候变暖引发的局部地区极端高温,容易导致水稻颖花败育而减产,筛选耐热资源、选育耐热新品种是减轻高温危害的重要途径。概述了高温胁迫对水稻颖花发育的影响、高温导致颖花败育的生理生化机理和分子机制、已鉴定的部分耐热品种资源及其花药特征和开花特性,并对今后的耐高温研究进行了展望。     

干旱胁迫下外源脱落酸对大豆花期生理特性的影响

以大豆品种绥农14为材料,采用盆栽试验研究了大豆花期干旱胁迫条件下喷施不同浓度外源脱落酸(ABA)对大豆生理特性的影响,并对不同浓度脱落酸的作用效果进行比较。结果表明:与正常供水相比,干旱条件下的大豆叶片过氧化物酶活性、丙二醛含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量均增加,超氧化物歧化酶活性和叶绿素含量降低,喷施一定浓度外源ABA明显缓解了干旱胁迫下大豆各项生理指标的变化幅度。喷施ABA后1～13 d,4.0 mg.L-1的ABA明显提高了过氧化物酶的活性、1.0 mg.L-1ABA能明显促进超氧化物歧化酶活性升高和可溶性糖含量增加,并能缓解叶绿素含量的降低;3.0 mg.L-1的ABA明显使脯氨酸含量增加;2.0 mg.L-1的ABA对缓解丙二醛积累作用明显。综合分析表明,干旱胁迫下,叶面喷施一定浓度的脱落酸维持了大豆花期叶片的正常生理代谢功能,有效的提高了叶片抗氧化能力和控制了叶片的衰老进程。     

花期高温胁迫下TaERECTA基因对小麦生理特性和光合作用的影响

为研究花期高温胁迫对转TaERECTA基因小麦生理特性和光合作用的影响,在扬花期对转TaERECTA基因小麦进行高温胁迫,测定转基因小麦的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量和相对电导率,并于扬花期测定其光合相关参数。结果显示,随着高温胁迫时间的延长,转基因小麦叶片的POD和CAT活性呈明显下降趋势,而SOD活性较稳定,MDA含量和相对电导率增加;与对照株系相比,高温胁迫处理后,转基因小麦株系具有较高的抗氧化酶活性,较低的MDA含量和相对电导率;高温胁迫显著降低了小麦植株的SPAD值,且转基因小麦的光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于对照株系。说明TaERECTA基因可以参与调控小麦叶片组织细胞膜的稳定性,改良高温胁迫下小麦的光合能力和水分利用效率。     

水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究

水稻颖花原基分化期高温可抑制颖花分化,导致每穗粒数下降,最终会影响水稻产量的形成。以杂交稻甬优12为材料,探讨高温下不同浓度水杨酸(salicylic acid, SA)对水稻颖花分化的影响,并揭示其作用机制。研究表明,常温下适量SA促进水稻颖花分化,但高浓度SA严重降低每穗粒数。然而高温下,10~50000 μmol/L SA处理每穗粒数均高于对照。无论常温或高温,100 μmol/L水杨酸处理效果最好,其每穗粒数及产量均显著高于对照。SA增强水稻耐热性表现在三个方面:1)高温下SA处理的叶片实际荧光量子效率及净光合速率均高于对照;2)高温下SA处理的颖花SOD、POD及CAT活性显著高于对照,而MDA含量则显著低于对照;3)无论高温或常温,SA处理的颖花ZR及IAA含量均高于对照,尤其在高温下,差异达显著水平。     

抽穗期高温干旱胁迫对杂交水稻产量及生理特性的影响

以冈优725为材料,于抽穗期进行高温和干旱胁迫处理,研究高温和干旱胁迫对杂交水稻产量及生理特性的影响。结果表明,抽穗期高温与干旱胁迫导致每穗实粒数、结实率、千粒重和籽粒产量下降,剑叶中叶绿素含量、净光合速率、花粉育性、抗坏血酸含量、谷胱甘肽含量下降,丙二醛、脯氨酸及超氧阴离子含量增加;高温干旱双重胁迫的影响大于单一高温或干旱胁迫;随着胁迫程度的加重和胁迫时间的延长,各性状受到的影响更显著。     

杂交水稻制种抽穗扬花期天气对异交结实率的影响

杂交水稻制种抽穗扬花期天气与异交结实率密切相关，其中以日均气温对异交结实率的影响最明显，相对湿度与异交结实率呈负相关，降水量和日照时数对异交结产率的影响较复杂；不同亲本（不育系）对气象因子的反应不同，据此提出了石门县不同类型组合制种的最佳抽穗扬花期。     

水稻抽穗扬花期抗高温性鉴定技术研究

针对水稻自然条件下高温危害现象,提出了一套水稻抽穗扬花期抗高温性鉴定技术,设计了相应的鉴定装置,并采用该鉴定装置对水稻抽穗扬花期抗高温性进行了鉴定。结果表明:鉴定区高温处理时间(09:31—14:30)内平均温度,测温点1(高温端)达39.3℃,测温点8(常温端)为34.6℃,测温点1~8处理温度逐渐下降,能满足鉴定温度要求。供试品种结实率随处理温度升高而逐渐下降,表现明显的空间差异,株序间及品种间结实率差异极显著。在34.6~39.3℃高温处理下,供试品种对高温的标准抗性(HTs)依次为YJD02,Ⅱ优838,YJC06,YJB02,YJA05,金优桂99和YJB08,YJD02的竞争抗性(HTc)为1.09,对高温抗性强于抗高温对照Ⅱ优838;随处理温度升高(37.0~39.3℃以及39.0~39.3℃),供试品种抗高温性排序略有变化,品种间差异明显扩大。表明该鉴定技术能量化评价和有效区分不同水稻品种抽穗扬花期的抗高温性。     

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。     

高温下开花时间对水稻颖花育性的影响

利用人工气候箱模拟高温逆境,以籼稻Ⅱ优7954和粳稻连粳6号为材料,研究了高温下开花时间对颖花育性的影响。结果表明,高温下颖花开花紊乱,在高温处理时段之外有大量颖花开放;早开花(即高温开始前开花)有利于籼稻Ⅱ优7954和粳稻连粳6号提高受精率,晚开花(即高温结束后开花)有利于提高籼稻Ⅱ优7954的受精率但对提高粳稻连粳6号的受精率无作用。     

超级杂交稻国稻6号对开花结实期高温热害的反应

以超级杂交稻国稻6号（内2优6号）为材料,于2005-2006年在杭州分期播种,通过不同齐穗期条件下的产量及产量构成因子变异研究,分析开花结实期自然高温对灌浆结实的影响,同时在温室条件下设置可控极值高温（40～42℃）测定热害指数。国稻6号对开花结实期自然高温或设计极值高温的反应明显较对照协优46钝感,两者在小穗育性和热害指数上的差异达显著水平（P<0.05）。试验结果还表明国稻6号随花期日平均温度升高小穗不育率增加,尤其与日最高温度的关系更为密切,两者的相关系数分别为0.8604和0.9850（P<0.05）,表明日最高温度对小穗育性伤害更烈。而灌浆结实期日最高温度对国稻6号结实率的影响不如日平均温度,相关系数分别为0.7352和0.9317（P<0.05）。     

Responses of Yield Characteristics to High Temperature During Flowering Stage in Hybrid Rice Guodao 6

By sowing at different dates during 2005 and 2006 both in paddy fields and greenhouse, a super hybrid rice combination Guodao 6 and a conventional hybrid rice combination Xieyou 46 (as control) were used to analyze the differences in heat injury index, seed setting rate, grain yield and its components. Guodao 6 showed more stable yield and spikelet fertility, and lower heat injury index than Xieyou 46. Further studies indicated that the spikelet sterility is positively correlated with the average daily temperature and the maximum daily temperature, with the coefficients of 0.8604 and 0.9850 (P<0.05) respectively in Guodao 6. The effect of high temperature injury on seed setting caused by maximum daily temperature was lower than that by average daily temperature during the grain filling stage.     

Research Progress on Heat Stress of Rice at Flowering Stage

Global warming has caused frequent occurrence of heat stress at the flowering stage of single-season rice in the Yangtze River region of China, which results in declines of spikelet fertility and yield in rice. Rice flowering stage is the most sensitive period to high temperatures, and therefore, the key for heat stress happening is the flowering stage coinciding with high temperature, which causes spikelet fertility decreasing in heat-sensitive varieties, and is the major factor for heat injury differences among various rice planting regions. With the development of rice breeding, temperature indexes for heat stress has been converted from daily maximum temperature of 35 °C to 38 °C with the stress duration of more than 3 d. During the flowering stage, anther dehiscence inhibition and low pollen shedding onto the stigma are two main reasons for spikelet fertility reduction under high temperatures. At panicle initiation stage, high temperatures aggravate spikelet degeneration, and destroy floral organ development. Various types of rice varieties coexist in production, and indica-japonica hybrid rice demonstrates the highest heat resistance in general, followed by indica and japonica rice varieties. In production, avoiding high temperature is the main strategy of preventing heat stress, and planting suitable cultivars and adjustment of sowing date are the most effective measures. Irrigation is an effective real-time cultivation measure to decline the canopy temperature during the rice flowering stage. We suggested that further study should be focused on exploring heat injury differences among different rice variety types, and innovating rice-planting methods according to planting system changes in rice planting regions with extreme heat stress. Meanwhile, high temperature monitor and warning systems should be improved to achieve optimal heat stress management efficiencies.     

水稻开花期高温胁迫条件下生理生化特性的变化及其与品种耐热性的关系

以5个杂交水稻组合为材料,研究了开花期人工高温胁迫处理对剑叶部分生理生化特性的影响。结果表明,水稻开花期高温胁迫处理降低了剑叶光合速率、叶绿素含量,增加了可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。相关分析表明,开花期高温胁迫处理后叶绿素含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性的变化幅度与品种的热敏感指数呈显著或极显著相关关系,此4项指标的变化幅度可作为水稻开花期耐热性鉴定的生理指标。耐热性强的水稻品种,在开花期高温胁迫处理后剑叶叶绿素含量下降幅度小,游离脯氨酸含量和SOD活性增加幅度大,MDA含量增加小。建立了热敏感指数与MDA含量、游离脯氨酸含量和SOD活性变化幅度的逐步回归方程,可用于对水稻开花期的耐热性进行定量分析。     

2,4-表油菜素内酯缓解水稻花期高温胁迫的生理机制

为探究喷施2,4-表油菜素内酯(EBR)在水稻开花期缓解高温胁迫的作用,研究分析了在高温胁迫下喷施EBR对水稻产量构成因素、花粉活力、抗氧化酶活性以及内源激素的影响。结果表明,水稻花期受高温胁迫后,结实率、花药开裂率以及穗子花粉活力明显降低,而喷施EBR后水稻的结实率、花药开裂分别提高24.09%、55.4%,且穗中部和下部花粉活力提高了8.64%和24.2%。在高温胁迫下,SOD、POD、CAT活性显著降低,脯氨酸和可溶性糖含量减少,喷施EBR后SOD酶活性提高51.76%,脯氨酸和可溶性糖含量分别增加8.23%和11.02%,但对POD和CAT酶活性无显著影响。此外,高温胁迫下,内源激素ABA含量上升,GA含量降低,而喷施EBR后ABA含量提高4.78%,GA含量降低18.81%。表明喷施EBR可以通过调节水稻内源激素的变化缓解高温伤害。     

花期干旱胁迫对籼稻近等基因系育性的影响

 以27份形态性状发生突变的标记基因材料杂交并多次回交所构建的近等基因系及其轮回亲本浙辐802（早籼稻）为材料,于水稻主穗见穗至此后15 d进行干旱胁迫,研究花期干旱胁迫条件下各品系的育性与农艺性状和耐旱性生理性状的关系。试验结果表明,花期干旱胁迫使株高受抑,上3叶绿叶面积减少,稻株干物质量和结实率显著下降,材料的耐旱性与结实性无关。根据干旱胁迫指数将该近等基因系分为钝感（结实率下降<30%）、耐旱(结实率下降幅度在31%～50%)、不耐旱（结实率下降幅度在51%～80%）及敏感（结实率下降幅度>80%）4类,轮回亲本浙辐802为干旱敏感材料。具有卷叶、披叶等传统的耐旱性状的近等基因系未能表现出较强的耐旱性,而具有黄绿色叶与金黄色的谷色的近等基因系则有较高的耐旱性。     

开花期水分胁迫对水稻生长及稻米品质的影响

以水稻品种准两优527和Ⅱ优162为材料,研究了开花期水分胁迫对其生长和稻米品质的影响。结果表明,水分胁迫下,千粒重和结实率显著下降,导致单株产量降低,同时株高降低、叶面积减小、叶绿素含量降低;水分胁迫后,稻米的整精米率降低,垩白度和垩白粒率上升,蛋白质含量增加,直链淀粉含量下降,其中,整精米率受到的影响最大。因此,水稻开花期田间保持适宜的水分极其重要。