高温诱导水稻颖花不育特性研究

【摘要】针对当前高温热害频发严重影响我国水稻生产这一问题，以Ⅱ优7954（热敏感品种）和Ⅱ优7号（耐热品种）为主要供试材料研究高温诱导水稻颖花不育特性。本研究首先明确水稻高温敏感期和敏感时段。其次研究高温对开花习性的影响，分析高温下颖花受精率下降的原因，探讨高温致害机理。再次研究开花前高温和开花时高温对花药开裂、花粉可染性、花粉粒直径、花粉粒萌发和花粉管延伸的影响。最后研究土壤含水量和空气湿度对高温热害的影响，探讨品种间耐热性差异产生原因以及高温胁迫条件的设置对品种耐热性筛选的影响。主要研究结果如下：颖花育性高温敏感期的确定。在水稻生殖生长期，以开花期最为敏感；在开花期内，以开花当天最为敏感；而在开花当天，以正在开花的时刻最为敏感。人工气候箱高温时段的设置会影响开花期内高温敏感期，当高温后移时（高温时段为11:00-16:00），敏感期为开花前一天。高温对水稻开花习性的影响。首先，高温下籼稻花时提前，粳稻花时后延，耐热品种比热敏感品种开花集中。其次，高温下耐热品种较热敏感品种花期缩短，开颖率高。再次，高温下颖花的开放时刻直接决定其育性。早开花有利于籼稻、粳稻提高受精率，晚开花即高温结束后开花有利于籼稻而不利于粳稻提高受精率。再次，高温时段设置直接影响开花习性和颖花受精率。高温发生晚(高温时段为11:00-16:00)比高温发生早(高温时段为9:00-14:00)时，颖花开放高峰出现在高温前，育性主要受开花前期高温影响，颖花育性敏感温度较高。最后，高温下闭颖现象对避热没有作用。高温对花药开裂影响。常温条件开颖花药即裂的品种，开花前高温对花药开裂没有显著影响，但是散粉性变差。花药开裂较晚的品种，开花前高温对花药开裂影响较大。开颖时高温对花药开裂影响最大，其次是开颖前高温。高温对花粉粒影响。高温对花粉可染性影响与高温发生时花粉正处的发育阶段紧密相关；开花前遭遇高温时花粉粒内淀粉降解较对照提前，开颖时花粉可染率显著变小，花药开裂越差淀粉降解越严重；开花时高温直接破坏花粉粒内部结构，花粉破裂，可染性降低；高温处理下花粉粒直径开花前一天开始增大，开颖前直径达到最大，开颖后花粉粒皱缩直径变小；开花时高温则是直接引起花粉粒皱缩，直径减小。高温对花粉粒萌发和花粉管延伸的影响。开颖前和开颖时高温影响散粉、花粉粒萌发和花粉管延伸；开颖后高温主要影响花粉管延伸；开颖后高温处理时间越早，颖花受精率受到影响越大，并且开颖40min花粉管达到珠孔时，颖花受精率不会受到高温的显著影响。除此之外，开花前期高温严重影响了花粉活力，花粉内淀粉降解严重，花粉管延伸短。水分胁迫和空气湿度对高温热害的影响。高温高湿下，饱和蒸汽压差（VPD）小，气孔导度小，蒸腾速率小，叶温高，花器官受害严重，散粉差，柱头萌发花粉数目少，花粉延伸差。高温干旱条件下，由于水分胁迫气孔关闭，气孔导度小也导致叶温高，伤害颖花。除此之外干旱引起的抽穗不畅，花时晚，开颖率低，花丝伸长而不开颖，高温炙烤下花丝花药萎焉，直接导致颖花不育。品种间耐热性差异原因。首先是耐热品种常温下开颖即裂药，开颖早散粉好；其次开花习性方面，耐热品种开花早、开花集中、开花峰值高、开花前期日开花量大、开颖率高；再次从颖花不育时段来看，以花药开裂到受精过程为顺序，耐热品种颖花不育发生阶段晚；最后从父母本来讲，品种之间的抗逆性与父母本双方都相关。
【作者】周建霞；
【导师】朱德峰；
【作者基本信息】中国农业科学院，作物栽培学与耕作学，2014，博士
【关键词】水稻；颖花；不育；高温；花器官；开花习性；

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