水稻耐热新种质R203的创制与应用

【目的】全球气候变暖导致水稻抽穗开花期受到高温热害的影响日益严重。鉴定抽穗期耐高温水稻种质,创制耐热新种质,为培育实用性耐热水稻新品种,降低高温热害对水稻生产的影响,保障中国乃至世界的粮食安全奠定基础。【方法】以广恢128（七桂早/测64//明恢63）为耐热亲本,通过杂交、复交以及系谱法,选育过程中连续多代筛选抽穗开花期处于高温阶段结实率较高且变异较小的株系,在高世代,利用人工气候室进行抽穗开花期耐热鉴定（处理盆栽于开花当天移入人工气候室,高温处理时间段为每日09:00—15:00,设置恒温38℃,15:01—次日08:59设置恒温28℃,相对湿度均为75%,处理7 d）,结合农艺性状分析方法创制水稻耐热新种质。【结果】创制的新种质R203具有较好的耐热性,在正常条件下和高温条件下都有较高的结实率（常温结实率为94.5%、高温结实率为81.9%、相对结实率为86.7%）,其对三系不育系恢复能力强,综合抗性好,稻米品质优,具有配制实际应用价值的耐热新组合的潜力。在自然高温条件下,以R203为父本、7个三系不育系为母本配制的杂交组合结实率为83.4%—99.4%,耐热性均表现较好。其中,育...     

不同水稻基因型花期耐热性鉴定与评价

【目的】筛选花期耐热性强、产量水平高的水稻品种,为水稻花期耐热性鉴定与评价及应对高温热害的品种选择提供理论依据和技术参考。【方法】在人工气候室内模拟高温胁迫（高温38℃,每天处理6 h,连续处理3 d）,以Y两优1号为对照品种,以相对耐热指数为评价指标,同时结合产量水平,对100个不同水稻基因型的花期耐热性进行鉴定与评价。【结果】不同水稻基因型的花期耐热性差异明显,高温胁迫下颖花结实率为3.6%~64.3%,相对结实率为9.5%~80.0%。以相对耐热指数为评级标准,耐热性级别达到1（强）、3（较强）、5（中等）、7（较弱）和9（弱）级的水稻品种数量分别为4、13、42、26和15份。采用聚类分析法将100个基因型分为6种不同耐热性和产量水平的水稻类型,其中第一类在高温热害易发区推广种植安全生产性高。相对结实率是不同水稻基因型分类的主要因子,其次为产量,根据相对结实率和产量之间的二维象限分布特征,进一步筛选出耐热性较强、产量水平较高等综合性状好的品种。【结论】通过对100个不同水稻基因型花期耐热性进行鉴定和评价,筛选出特优837、云光14号、Q优8号、国稻7号、Y两优865、汕优63和黄华占等7个耐热性较强且产量水平较高的品种,这些品种可在高温易发区推广应用。     

水稻耐热性的人工气候室鉴定方法研究

以30个耐热性有差异的水稻株系为材料,利用人工气候室模拟自然条件下的高温环境,选择抽穗开花时期的耐热性鉴定时期,以耐热系数为水稻耐热性的评价指标,对水稻耐热性的人工气候室鉴定方法进行了研究。结果表明,该方法可以模拟自然条件下的高温环境,准确控制温度、湿度和光照条件,重复性好,结果准确可靠。     

基于时积温的水稻耐热性鉴定方法研究

[目的]研究水稻受高温危害时时积温与其颖花相对结实率的关系,探讨水稻耐热性鉴定方法,为指导水稻耐热新品种鉴定选育提供参考.[方法]以超级稻桂两优2号、优质杂交稻良丰优339和耐热品种N22为材料,利用人工气候室进行控温盆栽,设置不同温度胁迫水平(35和38℃)及胁迫持续时间(2、4、6、8和10d),产生不同的危害时积温,采用实时抽出穗标记法测定高温胁迫处理下的颖花结实率,以自然条件生长植株的结实率为对照,测定颖花相对结实率.[结果]随高温胁迫的加重,各水稻品种的颖花结实率均逐渐降低;采用32 ℃为危害温度阈值,时积温与相对结实率间呈负指数关系(Y=116.7e-0.01x,r2=0.84*,P<0.05),以相对结实率为50%测算的时积温约85℃·h,其对应的温度胁迫处理为35℃连续处理5 d或38℃连续处理3d,此时的实际时积温为90℃·h.[结论]利用人工气候室进行水稻开花期高温处理,在自然光照、相对湿度80%条件下,38℃高温连续处理3d,每天9:30~15:30温度恒定连续处理6h,达到危害时积温90℃·h,以自然条件下生长植株的结实率为对照,计算其相对结实率.该指标可科学有效地鉴定区分水稻品种间的耐热性差异.     

耐热水稻种质资源的筛选与初步评价

在人工气候室设定极端高温条件下,对来源于不同国家和地区的18份处于扬花灌浆期的水稻种质进行耐热性鉴定,并结合大田自然条件下其主要农艺性状表现,对参试水稻种质进行耐热性筛选及初步评价。结果表明,水稻种质间的耐热性存在明显差异,筛选出农艺性状优良,极端耐热种质3份,分别为zy11、zy18和zy67。     

抽穗扬花期耐热水稻种质资源的筛选鉴定

对江西27份籼型早稻材料在抽穗扬花期的耐热性进行了鉴定评价。研究结果表明:在高温胁迫下不同品种间的结实率和结实率降低率差异均达到了极显著水平;其中R66、洪早籼1号、R402在高温胁迫下的结实率分别为76.8%、73.2%和70.9%,结实率降低率分别为8.5%、13.0%和5.8%,均与耐热水稻种质Nagina 22相似,因此认为这3个品种的耐热性较强;在高温胁迫下参试品种的垩白粒率、垩白大小和垩白度的平均值分别比自然条件下增加了28.5、14.5、13.8个百分点;香优早、早香玉、莲香早在自然条件和高温胁迫下的垩白粒率均小于10%,垩白度均小于1%,这3个品种可作为耐热水稻品种在优质稻育种中加以利用。     

抽穗扬花期耐热水稻种质资源的筛选鉴定

对江西27份籼型早稻材料在抽穗扬花期的耐热性进行了鉴定评价。研究结果表明:在高温胁迫下不同品种间的结实率和结实率降低率差异均达到了极显著水平;其中R66、洪早籼1号、R402在高温胁迫下的结实率分别为76.8%、73.2%和70.9%,结实率降低率分别为8.5%、13.0%和5.8%,均与耐热水稻种质Nagina 22相似,因此认为这3个品种的耐热性较强;在高温胁迫下参试品种的垩白粒率、垩白大小和垩白度的平均值分别比自然条件下增加了28.5、14.5、13.8个百分点;香优早、早香玉、莲香早在自然条件和高温胁迫下的垩白粒率均小于10%,垩白度均小于1%,这3个品种可作为耐热水稻品种在优质稻育种中加以利用。     

高温胁迫下水稻花粉粒性状与结实率的相关分析

对高温胁迫下汕优63及超级稻（培矮64S／9311F1）花粉活力指标与结实率进行初步的相关分析。结果表明,水稻在36℃高温不同时间处理下,花粉的I－KI可染率和TTC染色率与结实率不存在显著相关关系,而处理后花粉在培养基上的萌发率、柱头上的萌发率以及柱头上的花粉数与结实率呈显著正相关,因而这3个指标可以用来衡量高温胁迫下水稻花粉的育性。     

抽穗开花期耐热性水稻恢复系种质的筛选

为筛选出培育耐热性杂交水稻新品种的水稻恢复系,对36份水稻恢复系在抽穗开花期进行耐热性研究。结果表明:在高温胁迫下,不同水稻恢复系的结实率及其结实率下降率达显著水平;36个水稻恢复系按耐热能力聚类可分为4类,其中泸恢17、RHTR20、R1862和泸恢602属强耐热性水稻恢复系,可直接利用其配制耐高温杂交稻新组合,也可作为培育耐高温水稻的种质资源加以利用。     

高温胁迫对水稻生长发育及经济性状的影响

为探讨高温对水稻的危害,以常规籼稻品种"玉针香"和"湘晚籼12号"为材料,研究了抽穗开花期高温胁迫(37℃)对水稻干物质积累与转运、光合速率、花粉生活力和经济性状的影响。结果表明:高温阻碍了水稻的干物质积累与转运,供试水稻在高温处理下的单株输出量、输出率、转换率和光合速率均显著低于对照(田间温度)处理;随着高温胁迫时间的延长,玉针香和湘晚籼12号的花粉生活力分别下降了11.4~23.7个百分点和12.3~26.8个百分点,花粉萌发率也分别下降了15.6~23.7个百分点和12.2~22.8个百分点;高温处理7 d的水稻结实率和每穗实粒数都显著低于高温处理1 d的。在试验设计的高温胁迫(37℃)下,水稻的结实率和每穗实粒数与田间对照相比差异显著。因此,37℃可以作为水稻的耐热性指标。     

高温胁迫对水稻花器官和产量构成要素及稻米品质的影响

为选育耐热水稻品种,对2个耐热性不同的水稻品种进行高温处理(8:00～17:00,37℃,17:00～8:00,30℃),测定了高温胁迫对水稻花器官和产量构成要素及稻米品质的影响.结果表明,水稻抽穗开花期高温导致水稻开颖角度、花丝长度和花粉粒直径明显增大,花药开裂、花粉可染率明显下降,柱头活力下降不明显,耐热品种996开颖角度、花丝长度和花粉粒直径在高温下增幅大于热敏感品种4628,而花药开裂、花粉可染率和柱头活力下降幅度小于热敏感品种4628;高温导致结实率和千粒重明显下降,每穗总粒数增减不显著,耐热品种996的结实率、千粒重下降幅度小于热敏感品种4628;高温显著降低了稻米的精米率和整精米率,提高了垩白粒率和垩白度,高温下稻米碱消值、胶稠度和直链淀粉含量下降,蛋白质含量提高,热敏感品种4628的稻米品质受高温影响大.     

水稻种质资源开花期耐热性分析

以56份中国水稻(Oryza sativa L.)核心种质资源、18份国外水稻种质资源及6份自选恢复系为材料,在开花期进行高温胁迫处理。以相对结实率为指标,对水稻种质资源的耐热性进行评价。结果表明,种质间的耐热性存在差异,筛选出新的耐热型水稻材料6份。     

花期前后高温对玉米花粉发育及结实率的影响

为明确花期不同梯度高温对玉米开花特性和花粉活力的影响,以热敏感基因型玉米品种‘驻玉309’为试验材料,于花期(吐丝前8d～吐丝后8d)进行不同程度高温(31、34和37℃)处理,测定受精结实率、雄穗性状、开花时间、花粉活力及花粉超显微结构,分析生育期前后的高温对受精结实、开花特性及花粉活力的影响。结果表明,花期高温胁迫显著降低玉米受精结实率,对抽雄吐丝间隔期无显著影响,但盛花期提前;极端高温则导致玉米抽雄期显著提前、开花期和盛花期延后,抽雄吐丝间隔期延长;花期高温使花粉粒形态皱缩、萌发孔内陷,显著降低花粉活力,且温度越高,花粉活力降低幅度越大。因此,花期前后高温通过影响玉米影响雄穗开花特性、延长抽雄吐丝间隔期、影响花粉粒形态、降低花粉活力,从而降低玉米的小花受精率和籽粒结实率。     

高温对不同杂交稻开花期影响的生理差异

利用人工气候室研究了高温对不同杂交稻开花期影响的生理差异。结果表明,水稻的耐热性与高温下叶片电导率、游离脯氨酸（pro）、脱落酸（ABA）的增加及叶绿素含量、花粉活力、花药开裂系数的降低有密切的关系。耐热性差的组合叶绿素含量、电导率、花粉活力和花药开裂对高温的响应比耐热性强的迅速,而耐热性强的组合在高温条件下游离脯氨酸和脱落酸含量增加的幅度比耐热性差的大。水稻耐热性与高温条件下叶绿素、游离脯氨酸、脱落酸含量及花粉活力、花药开裂系数呈正相关,与电导率呈负相关。上述6种生理指标可鉴定水稻的耐热性。     

抽穗开花期高温对水稻剑叶理化特性的影响

 【目的】探明水稻功能叶在高温胁迫下的生理反应及适应机理。【方法】在人工气候室对两个耐热性不同的水稻品系进行高温处理（8:00～17:00，37℃，17:00～8:00，30℃）,研究高温胁迫对水稻剑叶叶绿素含量、光合特性、热稳定蛋白和膜透性等理化特性的影响。【结果】高温胁迫下，水稻剑叶叶绿素含量和叶绿素a/b值下降，胁迫后恢复期间稍有回升，耐热品系996叶绿素含量高于热敏感品系4628。高温使剑叶净光合速率和气孔导度下降，细胞间CO2浓度上升，与热敏感品系4628相比，耐热品系996在高温胁迫下能保持较高的光合特性；高温使水稻剑叶中可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和游离脯氨酸含量下降，热稳定蛋白含量上升；热敏感品系4628剑叶中丙二醛含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热品系996。【结论】高温胁迫下水稻剑叶中能保持较高的光合特性及叶绿素含量、可溶性糖、可溶性蛋白质、游离脯氨酸和热稳定蛋白含量以及较低的膜透性和MDA含量，是耐高温品种的生理基础。     

抽穗期高温胁迫对水稻花粉活力与结实率的影响

以杂交稻国稻6号和常规稻武运粳7号、扬稻6号为材料,于抽穗期进行高温处理,研究不同高温胁迫对水稻花粉活力与籽粒结实率的影响.结果表明:与对照(常温)相比,抽穗期高温胁迫明显降低了水稻花粉活力、花粉萌发率以及结实率(P<0.01),并且随着胁迫温度的升高与胁迫时间的延长,3个供试品种的花粉活力、花粉萌发率及结实率均急剧下降,而对千粒重的影响较小.相关分析表明,3个供试品种的结实率与花粉活力和花粉萌发率之间均呈极显著正相关(P<0.01).另外还发现,相同高温胁迫条件下,武运粳7号的花粉活力、花粉萌发率以及结实率所受伤害都小于国稻6号和扬稻6号.     

施钾对抽穗扬花期自然高温下水稻结实率的影响

为了明确钾素对水稻抽穗扬花期高温胁迫的缓解效应,本试验利用长江流域2019年7月份自然高温条件,选用4个抽穗期在7月下旬的早熟中粳型水稻材料,测定其在K0(K₂O 0 kg·hm^-2)和K1(K₂O 150 kg·hm^-2)处理下水稻的结实率。结果表明:抽穗扬花期高温胁迫显著降低水稻结实率,胁迫程度因水稻材料不同而异,且水稻结实率随着高温胁迫时间的延长而降低。施用钾肥可以有效缓解抽穗扬花期高温对结实率的胁迫,缓解率随胁迫时间的延长而提高。选用耐高温水稻品种配合抽穗扬花期前15 d补施钾肥可有效降低高温胁迫对水稻生产的危害。     

利用染色体片段代换系定位水稻抽穗开花期耐热性QTL

利用以粳稻日本晴为受体、籼稻9311为供体的经全基因组重测序的染色体片段代换系为材料,以水稻耐热指数[(常温结实率-高温结实率)/常温结实率]为评价指标,通过比较江苏扬州2013年大田极端高温和2012年常温条件下水稻耐热性的差异来定位水稻耐热性QTL(数量性状基因座位)。共检测到3个耐热性QTL,分别位于第2、第4和第12号染色体上,LOD(logarithm of odds)值分别为2.56、4.02和2.79,贡献率分别为4.95%、7.99%和5.44%。其中q HT12.1表现为正向效应,而q HT2.1和q HT4.1表现为负效应。相关研究为后续耐热QTL的精细定位、克隆和高温钝感型优异品种的培育提供了依据。     

高温影响水稻产量形成研究进展

全球气候变暖导致气温升高,极端高温出现频率增加,严重影响水稻产量。孕穗期、抽穗扬花期、灌浆结实期是水稻高温敏感时期。综述了水稻高温敏感期高温影响其产量形成的研究进展。高温影响花粉发育、花药开裂和颖花育性等, 也影响到同化物积累与转运、籽粒灌浆和淀粉合成等生理生化过程,最终导致结实率下降和产量降低。从现有研究看,结实率和籽粒产量是水稻耐热性鉴定的两个主要农艺指标。综合已有的研究,提出了遗传改良、肥水管理优化、人工辅助授粉和生长调节物质应用是减缓水稻高温伤害的可能措施。     

高温对2个中粳水稻品种生长发育的影响及其耐热性研究

采用田间分期播种和人工气候室高温处理2种方法对武运粳21号、武育粳3号2个中粳水稻品种的耐高温性进行研究。人工气候箱高温处理试验结果表明,高温对幼穗分化发育、花粉活力、结实率均有不利影响,但是武运粳21号、武育粳3号与对照996相比对高温的适应性相当;分期播种试验结果表明,播期和温度对水稻的农艺性状有影响,随着播期推迟、日平均温度升高,试验品种有株高降低、穗型变小、结实率下降的趋势,结果同样表明武运粳21号、武育粳3号与耐热对照具有相当的高温适应性。由此说明,武运粳21号、武运粳3号是性状优良的耐热种质资源。