高温胁迫对现代高产水稻受精和结实的效应研究

论文摘要

本研究通过较为精确的高温胁迫处理,对现代高产籼、粳稻和杂交稻组合进行了高温耐性的观察,针对抽穗开花期高温障碍和结实期高温热害两种热害类型,分别进行了受精障碍和充实受阻的高温胁迫效应及其生理过程反应特征的分析,旨在明确水稻花粉行为的品种特征及其与抽穗开花期耐热性形成的关系;分析水稻结实期高温对结实生长和产量形成的影响。主要结果如下:(1)在供试品种和组合中,现代粳稻品种对抽穗开花期高温表现出较好的耐性,而两系法杂交稻表现相对较差。武香粳14和宁粳1号高温耐性的表现超过杂交稻,甚至超过常规籼稻扬稻6号。两系杂交稻扬两优6号在较低的高温胁迫条件下即表现出较弱的高温耐性,受精率与其他材料相比降低幅度较大。籼型三系杂交稻汕优63在较弱的开花期高温胁迫条件下表现较强的耐性,而在较强的高温胁迫下其耐性迅速下降。(2)开花前后的高温胁迫效应可见两种类型的表现。一种为开花前的花粉充实过程对高温胁迫反应敏感程度高于开花后的受精过程,如汕优63;一种则为开花后的受精过程对高温胁迫的反应敏感程度高于开花前的花粉完成过程,如扬两优6号,扬稻6号和宁粳1号。(3)对供试材料花药中花粉数量的观察显示,杂交稻组合具有较高水平的单药花粉数。充实花粉数与高温胁迫下受精率并不存在明显的相关,表明水稻开花期高温耐性并不受花粉生产能力大小的影响。(4)高温胁迫导致花药开裂系数显著下降。且随着高温处理时间的延长,花药开裂系数下降愈加显著,这种趋势在39℃高温胁迫条件下更为明显。在较强的高温胁迫条件下,杂交稻的花药开裂可能更容易受到局部的抑制,而以孔裂为主维持散粉。而宁粳1号在较强的高温胁迫条件下还能较长时间的维持一定程度的纵裂率。高温胁迫条件下水稻柱头上的花粉粒数量明显低于适温对照,且随高温处理强度的增加而减少更多。表明裂药特征对水稻开花期高温胁迫耐性有较大的影响,花药开裂系数越大,柱头上花粉数才能愈有保证,高温耐性越强。(5)结实期高温处理导致产量大幅降低,且结实前期的高温处理对产量的降低效应大于结实中期的高温处理。水稻结实期物质生产量在高温胁迫条件下大幅下降。初期的高温胁迫也有抑制茎鞘物质的运转的趋势,但在长期的高温胁迫条件下,茎鞘物质的运转率高于常温对照。高温胁迫下剑叶光合速率明显下降,但在光化学反应的初期表现较强的高温耐性。(6)高温胁迫处理严重抑制了胚乳干物质积累。高温胁迫对强势粒的影响,主要表现在籽粒生长中后期的物质充实受到显著抑制,弱势粒则表现为在灌浆初期出现明显的生长停滞,粒重的降低较强势粒更为严重。因籽粒发育受阻,秕粒大幅增加,结实率下降严重。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 高温对水稻花期影响及其机理研究
• 1.1.1 水稻花期高温危害的发生态势
• 1.1.2 水稻花期高温危害发生与品种的关系
• 1.1.3 水稻花期高温危害发生的授粉生物学特征
• 1.2 高温对水稻灌浆结实的影响及其机理研究
• 1.2.1 高温对水稻结实期生长发育的影响
• 1.2.2 高温对水稻生理生化特性的影响
• 1.2.3 高温对稻米品质的影响
• 1.3 气候变化的趋势及其对作物生产的影响
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验一开花期高温胁迫对水稻受精的影响
• 2.1.1 试验材料与种植
• 2.1.2 试验设置
• 2.1.3 取样与测定
• 2.1.3.1 花药中花粉数的测定
• 2.1.3.2 花药开裂率，柱头花粉数的测定
• 2.1.3.3 相关生理指标的测定
• 2.1.4 成熟期考种
• 2.2 试验二结实期高温对水稻生长和产量形成的影响
• 2.2.1 试验条件
• 2.2.2 处理设置
• 2.2.3 测定项目与方法
• 3 结果与分析
• 3.1 不同类型水稻品种对抽穗开花期高温胁迫的耐性差异
• 3.1.1 高温胁迫对不同类型品种受精率的作用特征
• 3.1.1.1 不同高温条件下各品种的受精率
• 3.1.1.2 抽穗开花期间高温胁迫时期对受精率的影响
• 3.1.2 开花期高温胁迫对水稻花药开裂及授粉量的影响
• 3.1.2.1 花药形态及其单药花粉数
• 3.1.2.2 花药开裂率
• 3.1.2.3 高温胁迫对柱头上花粉粒数量的影响
• 3.1.2.4 高温胁迫下受精率与花粉发育及授粉行为的关系
• 3.1.3 高温胁迫对水稻相关生理特性的影响
• 3.1.3.1 光合速率的变化
• 3.1.3.2 叶片电解质相对外渗率的变化
• 3.1.3.3 叶片丙二醛（MDA）含量的变化
• 3.1.3.4 叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性的变化
• 3.2 高温胁迫对水稻结实期生长和产量形成的效应
• 3.2.1 高温胁迫对产量及其构成因子的影响
• 3.2.2 高温胁迫对水稻植株生理机能的影响
• 3.2.2.1 灌浆期高温胁迫对水稻光合生产能力的影响
• 3.2.2.2 高温对干物质生产及其分配的影响
• 3.2.2.3 高温胁迫对籽粒生长的影响
• 3.2.2.4 高温胁迫对植株碳代谢水平的影响
• 4 讨论
• 4.1 开花期耐热性的品种间差异和类型特征
• 4.2 开花前后高温耐性差异的现象及其可能的生理基础
• 4.3 花粉数与高温胁迫耐性的关系
• 4.4 结实期高温胁迫对物质生产和运转的影响及其与产量损失的关系
• 4.5 强弱势粒对高温胁迫反应的差异及其机理分析
• 参考文献
• 致谢