低溫誘導燦粳雜交稻灌漿結實障礙特性研究.pdf

1、水稻是我國主要糧食作物，利用秈粳亞種間的雜種優(yōu)勢一直被認為是進一步提高水稻產量的有效途徑和重要方向。秈粳雜交稻穩(wěn)型大，秈粳成分不一，部分組合生產表現低溫敏感，花后容易產生結實障礙。因此，提高籽粒結實對秈粳雜交稻高產和穩(wěn)產顯得尤為重要。目前，有關秈粳雜交稻的研究工作主要圍繞高產超高產栽培及其秈粳雜種優(yōu)勢的遺傳機理等方面，但花后低溫對秈粳雜交稻結實障礙影響的研究仍需進一步加強和完善。為探討低溫對秈粳雜交稻籽粒灌漿結實特性及其影響機理，于20

2、13-2014年在中國水稻研究所，以浙江地區(qū)大面積種植的甬優(yōu)系列品種為供試材料，同時以生產上大面積應用的秈稻錢優(yōu)2號、中浙優(yōu)1號、粳稻浙粳88為對照，通過室內盆栽試驗和田間試驗開展低溫誘導秈粳雜交稻籽粒灌漿結實障礙研究，主要研究了甬優(yōu)系列品種低溫耐性鑒定，花期耐低溫結實機理，花后低溫誘導籽粒生長發(fā)育特性與灌漿結實障礙的蛋白表達機制，以及播期對籽粒結實特性的影響，擬為秈粳雜交稻高產穩(wěn)產栽培和抗逆育種提供理論依據和技術支撐。主要研究結果如下

3、:
　　(1)開花期進行低溫脅迫(17℃)4d和7d處理，分析甬優(yōu)系列品種（9個）和對照秈粳稻錢優(yōu)2號、浙粳88籽粒結實特性的差異。結果表明，低溫處理顯著降低甬優(yōu)系列品種結實率和穗重，低溫脅迫效應處理7d大于4d。聚類分析表明，甬優(yōu)538、甬優(yōu)10號、甬優(yōu)6號、甬優(yōu)15號和浙粳88為耐冷性品種，甬優(yōu)17號、甬優(yōu)9號、甬優(yōu)8號和甬優(yōu)12號為冷敏感性品種。甬優(yōu)系列耐冷性與冷敏感性品種秈粳成分比例并無明顯的差異。
　　(2)為探討

4、秈粳雜交稻開花期耐低溫結實差異的機理，觀測分析了低溫處理5d下花藥開裂、柱頭花粉萌發(fā)和穎花開放習性等方面的差異。結果表明，與甬優(yōu)538和浙粳88（耐冷性品種）相比，低溫處理明顯降低甬優(yōu)17號和甬優(yōu)9號（冷敏感品種）的穎花受精率，較常溫對照分別下降12.5％和9.5％，以穗上部穎花影響尤為顯著。低溫對花藥寬度和體積的影響大于花藥開裂。低溫處理下，耐冷性品種具有較高的柱頭花粉數和萌發(fā)率以及花粉粒活性和直徑，但穎花開放量不及冷敏感品種。相關分

5、析表明，穎花育性與柱頭花粉數和萌發(fā)率呈顯著正相關，但與穎花開放量無顯著相關。因此，柱頭花粉散落特性是穎花育性提高的重要前提。
　　(3)于花后不同時段（0-15d，前期;15-30d，中期;30d-成熟，后期），研究低溫處理（前期，20℃;中期，17℃;后期，14℃）對秈粳雜交稻甬優(yōu)品種籽粒發(fā)育特性的影響。結果表明，花后不同時段低溫對甬優(yōu)品種籽粒灌漿結實的影響以前期＞中期＞后期，中、后期與對照差異不大。花后前期低溫明顯影響?zhàn)畠?yōu)17

6、號籽粒灌漿啟動，降低灌漿進程，延長灌漿持續(xù)時間，導致籽粒結實不良，粒重下降，且對弱勢粒的影響大于強勢粒，甬優(yōu)17號結實率與單穩(wěn)重較對照分別下降41.41％、35.61％，而甬優(yōu)538和粳稻浙粳88與對照差異不明顯。相比甬優(yōu)538，花后前期低溫降低甬優(yōu)17號籽粒IAA、ZR含量，但提高GA3、ABA含量;影響籽粒蔗糖的積累和轉運，降低淀粉合成;同時降低葉片葉綠素熒光參數。因此，花后前期低溫籽粒激素含量的顯著變化，碳水化合物的積累和轉運受阻

7、以及光合作用的下降等影響?zhàn)畠?yōu)17號籽粒的灌漿結實。
　　(4)通過研究花后不同時段低溫對秈粳雜交稻甬優(yōu)品種籽粒形態(tài)和品質的影響。結果表明，花后前期低溫明顯降低甬優(yōu)17號籽粒的寬度、面積、等效直徑和比粒重，強、弱勢粒比粒重較對照分別降低66.08％、59.65％，高于對照秈稻品種(52.43％、18.37％)?；ê笄捌诘蜏匾裁黠@降低甬優(yōu)17號的整精米率、直鏈淀粉含量，但提高蛋白質含量，同時也降低甬優(yōu)17號和甬優(yōu)538的堊白;此外，花

8、后低溫顯著影響稻米淀粉的峰值粘度、熱漿粘度、崩解值和回復值，降低甬優(yōu)17號的崩解值，影響稻米蒸煮食味品質。
　　(5)為明確秈粳雜交稻低溫灌漿結實障礙的特性，研究了籽粒低溫發(fā)育的蛋白表達機制。結果表明，與甬優(yōu)538相比，花后前期低溫顯著降低甬優(yōu)17號籽粒蛋白的含量，降幅達40.42％。根據雙向電泳結果，在甬優(yōu)17號和甬優(yōu)538中分別發(fā)現117和6個蛋白上調表達，41和36個蛋白下調表達?；谫|譜分析和數據庫搜索獲得33個差異表達蛋

9、白質，其生物學功能主要涉及籽粒充實與胚發(fā)育（12個蛋白質）、能量代謝（5個蛋白質）、病程反應（3個蛋白質）、蛋白質代謝（2個蛋白質）、抗逆反應（2個蛋白質）和氧化作用（2個蛋白質）等生物學過程。較之甬優(yōu)538，這些功能蛋白在甬優(yōu)17號中大多出現不同程度的過表達，在蛋白質水平上表現出消極的傷害作用。本研究還發(fā)現2個與抗逆反應有關的新蛋白:Sgt1蛋白和假設蛋白RAB24。
　　(6)通過大田試驗研究了播期（6月14日，早播;6月21

10、日，適播;6月28日，遲播;7月5日，遲播）對秈粳雜交稻結實特性的影響，并探討外源亞精胺(Spd)對水稻低溫冷害的緩解效應。結果發(fā)現隨播期推遲，甬優(yōu)品種生育期縮短，但花后灌漿持續(xù)時間延長，尤為對照秈稻品種。與適播相比，遲播或早播，均影響水稻產量，甬優(yōu)品種產量變化因生育期和抗逆性而異，但低于對照秈稻，甬優(yōu)538遲播產量降幅（0.91-8.85％）低于甬優(yōu)8號（2.25-14.81％）和甬優(yōu)15號(17.38-25.42％)。播期推遲，結實