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早籼稻低温伤害机理及调控措施研究

郁平慧  
【摘要】:近年来全球气候变暖,长江中下游稻区温光资源增加,为早稻播期前移、恢复双季稻种植提供重要条件。早稻播期前移能延长营养生长期,但同时也增加遭遇“倒春寒”等低温胁迫的风险,为早稻稳产高产带来不确定性。本试验采用四个长江中下游推广面积较大的早籼稻品种,即中嘉早17、中早39、淦鑫203及陵两优211进行分期播种试验,考查其生长发育特性、产量及品质变化,并进一步研究水稻秧苗耐冷的作用机制。在此基础上,探讨外源植物生长调节剂提高秧苗耐冷性的可能性。研究结果表明:1、早稻提前5-10d播种,四个水稻品种产量均随播期的延迟呈下降趋势,变化幅度在18.4-46.2%之间。有效穗及每穗粒数增加是早稻播期前移增产的主要因素,而非结实率和千粒重。除整精米率外,播期对稻米品质影响不大。四个品种籽粒整精米率几乎随播期的延迟呈下降趋势,3月15日播种的整精米率显著高于4月4日播种。较高的同化物(干物质及非结构性碳水化合物)转运率是播期对产量及品质影响的主要因素。穗干物质量及非结构性碳水化合物比值均随着播期延迟而下降,但类似结果并没有在籽粒淀粉与非结构性碳水化合物比值中观察到。鉴此,播期前移提高水稻产量并改善稻米品质原因主要在于提高同化物向穗部转运效率,而不是促进碳水化合物在籽粒中的代谢。2、以中早39(ZZ39)及其重组自交系(RIL82)为材料,于15/12℃(昼/夜)低温处理48h,观察到RIL82受低温伤害程度比ZZ39大,后者的APX活性和谷胱甘肽(GSH)含量均比前者高,表明谷胱甘肽可能是两品种耐冷性差异的主要原因。低温下,RIL82叶片碳水化合物、NADH、NADPH和ATP含量以及GSH1和GSH2表达水平增幅均比ZZ39更大。然而,低温处理后RIL82叶片ATPase含量显著下降,而ZZ39则显著增加,表明低温下RIL82叶片GSH含量下降主要在于其ATP水解受抑,而不是能量的缺乏。3、原花青素能减轻低温胁迫对水稻秧苗的伤害,表现为原花青素处理后叶片MDA、H_2O_2及相对电导率均显著下降。低温下,原花青素处理叶片ATPase活性显著增加,其中ZZ39叶片ATP含量显著下降,但RIL82处理间差异不明显。相反,原花青素处理叶片的PARP活性明显低于对照。相应地,低温下,原花青素处理的叶片SOD、POD及CAT活性和可溶性糖含量显著增加。鉴此,原花青素既能促进ATP水解,提高ATP利用效率,还能抑制PARP,减少能量消耗,为提高抗氧化能力提供充足的能量从而显著增加水稻耐冷性。4、外源喷施300mg/L的SA+S08可有效缓解低温对水稻秧苗的伤害。低温下,与清水处理相比,SA+S08处理的水稻叶片最大荧光量子效率(Fv/Fm)及实际荧光量子效率(Y(II))显著增加。与此同时,SA+S08处理的叶片可溶性糖含量、SOD及CAT活性均显著高于对照,相应地前者MDA及H_2O_2含量显著低于后者。大田条件下,秧苗期喷施SA+S08能改善秧苗质量,提高水稻产量。


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