昼夜高温下水稻根源激素响应特征及其对穗粒数和结实率影响的机理研究

全球气候变暖同时引起白天和夜间温度升高，但夜温增加的速度快于昼温。水稻生长中、后期高温主要通过影响穗粒数和结实率而显著降低籽粒产量，然而其机理还不清楚。本研究以高温敏感性不同的籼、粳稻品种为材料，分别在白天高温(37℃，对照为33℃)和夜间高温(28℃，对照为24℃)处理下，在水培条件下分别研究幼穗分化期、抽穗开花期、灌浆结实期伤流液、幼穗、花粉、籽粒中根源激素(主要包括细胞分裂素、脱落酸、乙烯等)含量的变化，阐明根源激素对高温的响应特征及基因型差异；研究高温下根源激素的变化与颖花分化与退化、花粉活力与育性、开花授粉、籽粒灌浆等的关系，研究高温下根源激素的变化与同化物合成、积累、转化与分配间的关系，从而揭示高温下根源激素对穗粒数和结实率的影响及其生理机理；比较白天高温与夜间高温对穗粒数及结实率影响及机理的异同点。为水稻安全生产、抗（耐）高温品种选育提供理论指导。

在盆栽条件下，以高温敏感性不同的水稻品种为材料(敏感品种：二优培九、T219、IR64；耐高温品种：汕优63、T226、N22)通过人工控温设施模拟白天高温、夜间、全天三种高温，分别在幼穗分花期、抽穗期、灌浆期高温处理10天后测定根系伤流液、根系和籽粒中吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(玉米素Z和玉米素核苷ZR)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)等浓度、运输量和积累量、光合速率和非结构性碳水化合物含量与分配等，测定了产量，并分析了高温下植物激素响应特征及其与穗粒数和结实率的关系。.高温对产量和激素含量的影响：(1)幼穗分化期各高温处理显著降低了产量，主要原因是高温增加了二次枝梗及颖花的退化，导致每穗颖花数减少，穗变小；高温下根及伤流Z+ZR、IAA、GA浓度降低，ABA显著增加。(2)抽穗期各高温处理显著降低了产量，主要原因是高温处理下花粉育性和结实率显著下降; 高温下伤流和根Z+ZR、GA、IAA浓度降低，而ABA增加。(3)灌浆期各高温处理显著降低了产量,主要是由于结实率和粒重的下降；伤流、籽粒和根Z+ZR、GA、IAA浓度减少，而ABA浓度增加。研究结果表明不同发育时期高温影响产量的原因不同，表现出基因型和发育阶段的特异性。.高温影响水稻激素浓度和积累量，从而影响产量。从激素浓度和积累量高温响应与产量高温响应关系来看，(1)幼穗期高温处理下伤流IAA相对浓度与相对结实率和相对穗数负相关，而与相对每穗颖花数负相关；根IAA相对浓度与相对产量正相关；根Z+ZR和IAA相对积累量与相对产量、相对粒重正相关关系。因此，幼穗期高温下高的伤流IAA含量不利于结实率，但有利于穗颖花数，高的Z+ZR含量有利于产量。(2)抽穗期高温处理下根Z+ZR相对浓度和相对积累量与产量和颖花数的相对值正相关。根ABA相对浓度、伤流GA相对浓度与相对产量、颖花数和粒重负相关。因此，高的GA和ABA含量不利于结实率和颖花数，高的Z+ZR含量有利于结实率、穗大小和产量。(3)灌浆结实期高温处理下伤流和籽粒Z+ZR相对浓度与产量、结实率和颖花数的相对值正相关，根Z+ZR、ABA和IAA相对浓度与产量、结实率和颖花数的相对值负相关。因此，高的籽粒和伤流Z+ZR含量有利于产量形成，高的根Z+ZR、ABA和IAA不利于结实率和产量。结果表明根源激素高温响应表现出基因型差异，与产量间关系具有发育阶段特异