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。     

亚种间杂交稻大穗形成机理研究I．颖花的形成特点

比较了亚种间杂交稻赣化７号与品种间杂交稻汕优６３的枝梗和颖花的分化及发育特性，分析了颖花的分化、发育及一、二次枝梗对大穗形成的作用，提出了增加颖花数的主攻方向。     

花期高温胁迫对水稻颖花生理特性的影响

以野生型水稻中花11及其耐热型突变体(hst)为材料,于抽穗扬花期高温处理7d(40℃,每天处理6h),探讨开花期水稻颖花生理特性与耐热性之间的关系。研究表明,花期高温导致剑叶叶绿素含量、颖花可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著下降,突变体hst的降幅明显小于野生型中花11;同时,高温下颖花中丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)及游离脯氨酸含量均显著增加,而突变体hst的增幅明显低于野生型中花11。在抗氧化酶活性方面,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性对水稻开花期高温胁迫的响应有所不同,其变化与耐热性之间的相关性有待进一步验证。高温胁迫下水稻剑叶中保持较稳定的光合作用,颖花中保持较多的渗透调节物质及较低的MDA和H_2O_2含量,是突变体耐高温的生理基础。     

外源硅减轻高温引起的杂交水稻结实降低

选用硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)为硅源,于大田条件下对耐热性不同的2个杂交水稻组合在拔节期连续3次喷施4个浓度水平(T-CK,0mmol/L;T-1.25,1.25mmol/L;T-2.50,2.50mmol/L;T-3.75,3.75mmol/L)的外源硅,研究施硅对花期自然高温和自然常温下杂交水稻柱头授粉性能、花药开裂性能和受精率的影响,并筛选适宜浓度的硅酸钠施用方案。结果表明,在田间高温条件下,与T-CK相比,施硅处理(T-1.25、T-2.50和T-3.75)使热敏感组合金优63和耐热组合汕优63的颖花受精率分别提高10.6和4.7百分点(绝对值);花药基部开裂宽度分别增加19.0%和10.3%(相对值);每柱头花粉萌发数增加16.9%和39.6%;授粉总数分别增加3.4%和30.5%;花粉萌发率上升11.3和7.0百分点;花粉萌发数大于10粒的小花的占比上升9.3和27.6百分点;花粉总数小于20粒的小花占比下降18.8和8.1百分点(相对值)。经对两个组合在常温和高温下施硅的花药发育及授粉特性的解析,初步认为外源硅对水稻授粉性能有综合提高作用,但比较而言,其作用可能主要与提高花粉发育质量有关,而提高授粉总数和改善花药裂药性能也有一定的辅助作用。此外,外源硅施用对高温敏感组合效果更佳,其适宜的喷施浓度为2.50mmol/L。     

Breeding efforts to mitigate damage by heat stress to spikelet sterility and grain quality

Global warming is predicted to aggravate the risk of unstable crop production. It is of great concern that damage to rice spikelet sterility and grain quality will increase, resulting in yield and economic losses. To secure the global food supply and farmers’ income, the development of rice cultivars with heat resilience is a pressing concern. Regarding spikelet sterility, rice cultivars with heat tolerance at different growth stages have been identified in recent years. The early-morning flowering (EMF) trait is effective in heat escape because it shifts the time of day of flowering to earlier in the morning when it is cooler. Although varietal differences are very small, there are some genetic resources for EMF in wild rice accessions. Regarding heat-induced grain chalkiness, heat-tolerant japonica cultivars for mitigating white-back type of chalky grains (WBCG) were found. Quantitative trait loci for heat tolerance at flowering, EMF, and for WBCG in grain quality have been mapped on the rice chromosomes. Further genetic efforts have been successfully connected to the development of near-isogenic lines for each trait with tagged molecular markers. These breeding materials are quite unique and useful in facilitating marker-assisted breeding toward the development of heat-resilient rice in terms of spikelet sterility and grain quality.     

外源水杨酸对杂交稻幼苗抗白叶枯病的效应

杂交水稻幼苗感染白叶枯病菌后,其叶片中ＳＯＤ和ＰＯＸ活性明显增强,ＭＤＡ含量和膜透性显著提高。经过一定浓度水杨酸（ＳＡ）浸种或３叶期幼苗根际预处理,ＳＯＤ和ＰＯＸ活性呈增长趋势,而膜脂过氧化作用受到不同程度的抑制。３叶期幼苗施用ＳＡ比浸种处理效果好。感病组合汕优６３的变化幅度大于抗病组合威优６号。可认为ＳＡ对杂交稻幼苗抗白叶枯病有一定效应。     

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.     

外源水杨酸甲酯对高温胁迫下茶树光合作用和抗氧化酶的影响

近年来茶园高温灾害频发,而关于提高茶树耐热性的研究相对较少。本文以龙井43为试验材料,利用不同浓度水杨酸甲酯（MeSA）喷施茶苗后,在高温环境下（43℃）处理12βh,随后测定茶树叶片的净光合速率（Pn）,Rubisco最大羧化速率（V_c,max）、RuBP最大再生速率（J_max）,电解质渗透率（EL）,丙二醛（MDA）含量以及抗氧化酶活性等相关指标。结果发现,1βmmol·L^-1 MeSA能够有效缓解高温导致的茶树Pn降低,维持V_c,max和J_max稳定;高温导致茶树叶片EL和MDA含量迅速上升,而适当浓度的MeSA可显著降低高温环境下EL和MDA含量。此外,结果表明1βmmol·L^-1 MeSA能够提高APX和CAT活性,进而减少H₂O₂积累,减轻茶树细胞膜过氧化作用。综上所述,外源施用MeSA能够在一定程度上维持高温条件下植物叶片细胞光合系统稳定,提高茶树叶片的抗氧化酶活性,缓解氧化胁迫,最终提高茶树的耐热性。     

水杨酸诱导的水稻对白叶枯病的系统抗性与未处理叶酶活性的变化

 0.5、2.0 mmol/L 的水杨酸（SA）处理水稻幼苗后第3 天用稻白叶枯菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）对未处理叶（第3叶，进行SA处理时用塑料袋套住）挑战接种，2周后调查病情，发现病斑长比对照分别下降了10.2%和18.2%，说明SA能诱导水稻幼苗对白叶枯病的系统抗性。酶活性测定表明，两种浓度的SA能明显降低水稻幼苗未处理叶中过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性，而对过氧化物酶（POD）活性无明显影响。两种浓度的SA对未处理叶中超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响不同，其中0.5 mmol/L 的SA处理下，SOD无明显变化，但20 mmol/L 的SA对SOD活性有较明显的促进作用。SA处理后1～4 d，未处理叶H2O2含量比对照上升了23.6%～72.8％(0.5 mmol/L)和31.2%～122.6％(2.0 mmol/L)。H2O2水平的显著提高可能是H2O2产生加快和降解减慢的共同结果（2.0 mmol/L的SA下），或单纯的降解减慢所致（0.5 mmol/L的SA下）。同时，SA对未处理叶PAL活性有促进作用。提示在水稻中，SA对水稻抗白叶枯病的系统诱导作用可能与H2O2积累和PAL活性的升高有关。     

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。