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粳稻结实期温光逆境对产量形成和稻米品质的影响特征研究

薛秀芳  
【摘要】: 水稻结实期是产量形成的关键生育期,抽穗后植株生产的同化产物占据了产量物质的绝大部分,同时籽粒的发育和充实也决定了产量器官的大小及其品质的优劣。在水稻抽穗后,受遗传因素决定较多的每穗粒数以及单个籽粒库容的大小也已决定,而籽粒库容的充实生长受环境因素影响较大,结实期的逆境条件将会对籽粒的充实产生直接的影响。在全球温暖化日趋严重的形势下,高温逆境已经成为水稻生产中经常遇到的现象,进行水稻结实期生长及其产量和品质形成的高温胁迫研究,已经成为水稻高产优质生产中的重要课题。本研究以不同类型的粳稻品种为供试材料,探讨了结实期不同阶段高温胁迫对产量形成和稻米品质的影响,并从光合生产等方面观察了胁迫条件下植株的生理变化特征。主要结果如下: 1.日间高温胁迫和夜间高温胁迫均导致供试品种在多数情况下出现产量下降。特别是结实前期的高温处理,产量下降更为明显,在不同品种和不同粒肥处理间趋势十分一致。中期、后期的高温胁迫对产量的影响程度因品种而异,农垦57表现出较好的耐高温胁迫能力,中后期高温对产量的影响较小。多数品种中期高温胁迫的作用效应表现强于后期。肥料处理对高温胁迫效应的影响较为复杂,不但有高温处理时段上的明显不同,品种间也可见较大的差异。高日温胁迫效应在各处理间表现差异较大,而高夜温胁迫对产量的降低效应在各供试品种间趋势更为明显。 2.结实期前期高温胁迫导致籽粒千粒重显著降低,不同品种的下降幅度虽有不同,但趋势一致。粒肥水平对高温胁迫的响应在品种间差异较大。结实率也表现出类似的高温胁迫效应。在高温胁迫条件下,多数品种表现出千粒重和结实率协同下降的胁迫效应,导致产量显著下降。少数品种如扬粳4038,虽然千粒重未见明显下降,但结实率下降幅度很大,也导致了产量的大幅减少。前期高温胁迫对稻穗不同部位的籽粒千粒重和结实率的影响在上、中、下位籽粒均有一致的表现,表明前期高温胁迫的影响对结实中后期的籽粒生长也有明显的不良作用。 3.高温胁迫非常明显地恶化了稻米的加工品质。特别是前期高温处理下整精米率出现大幅下降,高夜温胁迫的影响更为显著。前期高温胁迫的影响在中下部籽粒中也会同样出现。对稻米外观品质的影响主要表现在前期高温胁迫,垩白粒率大幅上升,垩白面积显著变大,从而使垩白度明显上升。中期高夜温胁迫处理的效应高于中期高日温胁迫处理。高温胁迫处理在多数品种和处理中会导致稻米蛋白质含量升高,特别是前期高夜温处理更为明显。高温胁迫下稻米直链淀粉含量和糊化温度多数处理出现明显上升,特别是高夜温处理表现更为明显。可见结实期高温处理对稻米品质的影响在各个指标上均表现出明显的劣化效应。这种趋势同样在稻米淀粉的RVA谱特征上也有一定的反映。 4.结实期高温胁迫不同程度地降低了各供试品种的单茎干物重,但在处理结束后可见一定的恢复现象。对穗重的影响则随着高温处理时期的后移而减轻,表明前期高温胁迫的影响对穗重的影响较大,且和单茎干物重有所不同,在受到胁迫后再次恢复的能力较小。 5.连续两年的结果显示,高温胁迫处理下水稻叶片SPAD值会有增加的倾向,增加程度在品种间有一定差异。对叶绿素荧光的监测显示,多数处理中Fv/Fm在高温胁迫条件下也有明显的升高。与此相对,在高日温胁迫条件下的光合速率未见明显的变化,高夜温胁迫条件下则可见明显的下降。在高温胁迫条件下,叶片丙二醛含量未见明显升高,但可见脯氨酸的显著积累。前期高温胁迫导致CAT酶活性下降,但中期高温胁迫处理下CAT酶活性有明显上升。POD酶活性在高温胁迫条件下表现普遍的上升趋势。SOD酶活性在不同品种中表现出不同的变化,难见明显的规律性。 6.在结实期不同阶段的遮光处理显示,在产量形成和稻米品质的变化方面与高温胁迫处理效应极为相似。遮光处理导致千粒重和结实率明显下降,从而导致产量的降低,结实前期的处理效应明显高于中期处理,且前期处理在稻穗上、中、下位籽粒均有一致的降低效应。对稻米品质的影响也和高温胁迫效应十分相似。表明高温胁迫和低光强胁迫在某种机制上有着较多的共同特征。


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