雜交水稻耐高溫的觀測研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

雜交水稻耐高溫的觀測研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：為了探究抽穗期高溫對雜交水稻結(jié)實(shí)率等農(nóng)藝性狀的影響，2017年以雜交水稻F2株系為材料，通過大田分期播種與人工氣候室控溫，以使抽穗期遇高溫傷害，研究了雜交水稻抽穗期的耐高溫特性。結(jié)果表明，極高溫嚴(yán)重降低了雜交水稻的結(jié)實(shí)率，對其株高、劍葉等均有一定的不利影響。

關(guān)鍵詞：雜交水稻;耐高溫;結(jié)實(shí)率

Abstract：Inordertoinvestigatetheeffectofhightemperatureduringthespikeletsontheagronomiccharacteristicsofhybridrice，in2017，theF2strainofhybridricewasusedasamaterial，andthetemperaturewascontrolledbythefieldsowingandtheintelligentartificialclimateroominordertomakethespikeletsencounterhightemperaturedamage.Thehightemperatureresistanceofhybridricewasstudiedduringthesproutingstage.Theresultsshowedthatthehightemperatureseriouslyreducedtheseedyieldofhybridrice，whichhadsomeeffectontheplantheightandswordleaf.

Keywords：hybridrice;Hightemperatureresistance;Seedsettingratio

全球氣候變曖已成為一個(gè)不爭的事實(shí)，它將對整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)產(chǎn)生重大影響[1]。水稻是我國南方的主要糧食作物之一，在全球氣候變暖的大環(huán)境下，極端天氣頻繁發(fā)生，高溫已經(jīng)成為制約水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素。特別是抽穗開花期的極端高溫造成水稻結(jié)實(shí)率顯著下降而大幅度減產(chǎn)。水稻在整個(gè)生長發(fā)育期間，都需要一定的溫度。較高的溫度可以加快水稻生長和發(fā)育，從而使整個(gè)生育期變短。溫度適當(dāng)?shù)纳仙梢源龠M(jìn)并加快水稻的生長發(fā)育。不同的生長環(huán)境下，水稻生長時(shí)期的平均溫度上升1℃，其生育期縮短7～8天。同時(shí)水稻每個(gè)生長生育時(shí)期對溫度的需求是不同的，但是都有最適的溫度和臨界溫度，如果超過臨界溫度，水稻的生長發(fā)育就會(huì)受到很大的影響。幼穗分化期遇高溫會(huì)導(dǎo)致花粉發(fā)育異常，以致不能結(jié)實(shí)，引起結(jié)實(shí)率的普遍下降，部分小花還可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)育畸形的現(xiàn)象[2]。王偉平[3]通過對水稻恢復(fù)系蜀恢527的研究，認(rèn)為幼穗分化遇到高溫，花藥中的正?；ǚ蹟?shù)減少，花粉活力減弱，自交結(jié)實(shí)率降低，并且高溫時(shí)間越長，危害越重。2003年夏季，我國南方稻作區(qū)出現(xiàn)了罕見的高溫天氣，部分地區(qū)水稻受到嚴(yán)重的高溫?zé)岷τ绊?，持續(xù)的高溫對正處在幼穗分化和抽穗開花期的水稻造成了嚴(yán)重的危害，給我國水稻產(chǎn)量造成了極大損失[4]。因此，研究雜交水稻的耐高溫情況對雜交水稻的生產(chǎn)及推廣具有重要意義。

1材料與方法

1.1水稻材料

試驗(yàn)在重慶師范大學(xué)人工氣候室及重慶市璧山區(qū)實(shí)驗(yàn)基地大田進(jìn)行。選取周南稻、贛早秈58號(hào)雜交F2株系，分5批次播種，于抽穗期進(jìn)行室內(nèi)高溫處理，連續(xù)處理5天后回歸正常溫度條件。待水稻成熟后收獲，對實(shí)驗(yàn)組與對照組的結(jié)實(shí)率、穗長和株高等農(nóng)藝性狀進(jìn)行測量。

1.2試驗(yàn)方法

水稻耐高溫的鑒定方法一般根據(jù)脅迫來源的不同，耐高溫的鑒定方法可以分為三類：（1）田間鑒定法：操作相對簡便，可以同時(shí)大批量處理材料，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)非常接近，但是容易受其它環(huán)境因子的干擾，高溫強(qiáng)度和高溫時(shí)間無法預(yù)測和控制，重復(fù)性差，主要有田間分蘗掛牌法。（2）溫室（或生長箱）鑒定法：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確，重復(fù)性較好，溫度容易控制，但是受到空間的限制，處理材料有限，而且水稻盆栽苗的根系生長受阻、空氣濕度相對高，同時(shí)設(shè)備昂貴且運(yùn)行費(fèi)用高，這是最常用的鑒定方法。（3）增溫設(shè)施鑒定法：成本較低，批量處理，可是溫濕度缺乏有效控制，通透性差。在試驗(yàn)過程中，要根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際需求來確定所需要的鑒定方法。

本試驗(yàn)綜合上述三類方法制定以下試驗(yàn)過程，田間的雜交水稻正常種植，抽穗期不進(jìn)行高溫處理。智能人工氣候室栽培的水稻于抽穗期進(jìn)行高溫處理，處理如下：

智能人工氣候室的水稻于盆（d=25cm）中種植，每盆種植三株水稻，分別掛牌編號(hào)做相應(yīng)記錄。培栽至水稻剛抽穗時(shí)進(jìn)行高溫處理。高溫處理五天，每天10：00移進(jìn)人工氣候室，14：00移出，分別于10：00、12：00、14：00記錄高人工氣候室內(nèi)溫度。待水稻成熟后，分別測量田間和人工氣候室水稻的癟粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、穗長和株高，并計(jì)算結(jié)實(shí)率。測量時(shí)每株選取三株長勢良好的稻穗進(jìn)行觀察測量。

2結(jié)果與分析

2.1群體條件下高溫對結(jié)實(shí)率影響

從表2-1可見，溫室內(nèi)5個(gè)批次雜交水稻抽穗期的溫度狀況明顯不同，其中第三批和第四批抽穗期溫度都在35℃以上，這兩批雜交水稻的結(jié)實(shí)率明顯比第一批、第二批和第五批低。第三批水稻抽穗期的日最低溫均值、日最高溫均值、日平均溫均值和第四批的差異不大，其平均結(jié)實(shí)率差異也不顯著。第五批水稻抽穗期溫度相比于第三批第四批的高溫有所降低，其結(jié)實(shí)率有0.3到0.4個(gè)百分點(diǎn)的增加。第一批和第二批水稻抽穗期的日最低溫均值、日最高溫均值、日平均溫均值差異不大，其平均結(jié)實(shí)率應(yīng)該差異也不大，但結(jié)果顯示，其平均結(jié)實(shí)率差異比較大。查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，第一批水稻中編號(hào)為C76、C32的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，其結(jié)實(shí)率為0，具體原因未知。

溫室內(nèi)水稻的株高與結(jié)實(shí)率相關(guān)不顯著（如表2-2-1）。但觀察發(fā)現(xiàn)，田間自然條件下生長的水稻株高比較整齊，而經(jīng)高溫室處理后生長的水稻株高參差不齊，最低株高42.3cm，最高株高121.4cm，可見高溫對水稻的株高有一定的影響。溫室內(nèi)水稻的穗長與結(jié)實(shí)率在0.05級(jí)別相關(guān)性顯著（如表2-2-1），田間水稻的穗長與結(jié)實(shí)率相關(guān)性不顯著（如表2-2-2），可見高溫條件下，水稻的穗長對結(jié)實(shí)率也有一定的影響，而自然條件下水稻的穗長對結(jié)實(shí)率無影響。觀察還發(fā)現(xiàn)高溫室雜交水稻的有效

穗比田間自然生長的雜交水稻有效穗少，分蘗數(shù)也不如田間水稻的多，劍葉也沒有田間水稻的長。

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討論

水稻在不同的生長發(fā)育階段都能受到高溫危害，其中在水稻開花期最為敏感，將造成結(jié)實(shí)率的顯著下降，所以可以把結(jié)實(shí)率作為雜交水稻耐高溫的鑒定指標(biāo)。一般水稻開花最適合的溫度為25～30℃，而很多研究都表明35℃為水稻高溫?zé)岷Φ淖畹蜏囟?，?dāng)溫度大于35℃的臨界溫度時(shí)，水稻的開花授粉受精都會(huì)受到很大程度的影響。查資料了解到，抽穗至成熟階段高溫會(huì)加快灌漿速率，縮短灌漿的持續(xù)期，加速植株老化，使子粒的充實(shí)度受到影響，導(dǎo)致米粒背部、基部或橫斷面中部的細(xì)胞生長和淀粉的積累減少，子粒光合產(chǎn)物不足，子粒充實(shí)度不夠，細(xì)胞間隙加大，空粒數(shù)增多，從而造成減產(chǎn)，結(jié)實(shí)率降低。水稻單位面積產(chǎn)量一般是由單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率以及千粒重4個(gè)因素所構(gòu)成。4個(gè)因素相互協(xié)調(diào)，共同達(dá)到一定的水平，才能獲得高產(chǎn)，在這4個(gè)因素當(dāng)中結(jié)實(shí)率對高溫最敏感，每穗粒數(shù)次之，千粒重第三，有效穗數(shù)最小。張效忠[5]研究認(rèn)為，高溫條件下，幼穗分化時(shí)間縮短，從而使第一枝梗數(shù)、莖葉干重以及幼穗穎花數(shù)減小。西南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)系[6]水稻栽培課題組研究認(rèn)為，高溫導(dǎo)致花藥開裂困難，柱頭上花粉量及萌發(fā)花粉量減少，花粉管停止伸長，畸形花粉粒增多，影響正常授粉受精過程，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率降低。鄭建初[7]等在抽穗期對6個(gè)品種進(jìn)行高溫處理，發(fā)現(xiàn)抽穗期高溫會(huì)顯著降低水稻結(jié)實(shí)率。這與本次試驗(yàn)結(jié)果一致，本次試驗(yàn)，田間自然生長的雜交水稻的平均結(jié)實(shí)率為78%，而高溫人工氣候室中，第一批平均結(jié)實(shí)率為19.4%，第二批平均結(jié)實(shí)率為20.6%，第三批平均結(jié)實(shí)率為18.3%，第四批平均結(jié)實(shí)率為18.6%，第五批平均結(jié)實(shí)率為19.0%。可見，雜交水稻抽穗期高溫會(huì)顯著降低其結(jié)實(shí)率。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)側(cè)重于通過種植制度調(diào)整和栽培技術(shù)創(chuàng)新，使水稻高溫敏感期避開極端高溫，全面提高植株的耐熱能力。但水稻耐熱性的生理機(jī)制較為復(fù)雜，在不同生育時(shí)期、不同的環(huán)境條件下，水稻對高溫的敏感性均有差異;沒有較系統(tǒng)的耐熱性鑒定和評(píng)價(jià)方法;耐熱性的遺傳機(jī)制比較復(fù)雜，耐熱性的遺傳基礎(chǔ)研究還處于QTL的初步定位分析階段。因此水稻的耐熱性研究工作仍相對滯后。

為了進(jìn)一步更好的開展水稻耐高溫性研究，今后應(yīng)從以下幾個(gè)方面開展水稻耐高溫性研究：一是篩選優(yōu)良的水稻耐高溫性種質(zhì)資源，培育優(yōu)良的耐高溫性品種;二是加強(qiáng)水稻耐高溫性遺傳研究，探明水稻耐高溫遺傳機(jī)理;三是加強(qiáng)水稻高