水稻开花受精热胁迫伤害生理机制的研究

近年来发生在我国南方稻区的花期高温危害已成为限制我国长江流域水稻安全生产的瓶颈。提高水稻花期抗高温性已成为当前水稻研究的热点，对促进水稻持续、稳步发展具有深远意义。申请人已对耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628进行了多年的田间观察，已建立了一套行之有效的水稻耐热性鉴定技术体系，并且对花期高温胁迫下两品系剑叶的诸多生理指标和细胞超微结构进行了较系统的研究，初步探明了水稻耐热性的生理基础。本研究拟在前期研究的基础上，利用耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628及其所配杂交后代F1和重组自交系群体（RIL）两极端个体，进一步探讨花期高温胁迫对水稻花器官的影响机理，并追踪考察耐热性在杂交后代（F1和RIL）中的遗传性，旨在探明水稻开花受精的热胁迫伤害机制，找出水稻花期抗高温性相关的植物学和生理生化指标，为选育耐热性水稻品种或或改良现有超高产水稻品种的耐热性提供理论依据。

近年来发生在我国南方稻区的花期高温危害已成为限制我国长江流域水稻安全生产的瓶颈。国内外有关花期高温胁迫下生理机制研究主要集中在水稻营养器官（剑叶）上，对生殖器官，特别是花期高温对水稻开花受精热胁迫伤害生理机制，研究极少。本研究以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628及其所配杂交后代F1和重组自交系群体（RIL）两极端个体为材料, 从生理特性、形态解剖结构方面研究了花期高温胁迫对水稻花器官的影响机理，并追踪考察了耐热性在杂交后代（F1和RIL）中的遗传性，取得的重要结果如下：⑴花期高温使花药保护酶活性、碳水化合物含量、维生素C含量、IAA和GA3含量下降，ABA含量和热稳定蛋白含量增加，耐热品系996花药保护酶活性、碳水化合物含量、维生素C含量、IAA和GA3含量下降幅度小于热敏感品系4628，而热稳定蛋白含量增加幅度则大于热敏感品系4628；⑵花期高温使花药开裂、花粉活力下降，柱头上花粉粒数减少，花粉粒直径增大，花粉粒发生膨胀，高温下耐热品系996的花药开裂系数、花粉活力、柱头上花粉粒数明显高于热敏感品系4628。⑶花期高温使柱头外露率、柱头活力显著下降，柱头表面积增大。高温胁迫下水稻花药中保持较高的保护酶活性、碳水化合物含量、维生素C含量、IAA和GA3含量、热稳定蛋白含量和较好地花粉散落特性，是耐高温品种的生理基础。⑷与热敏感品系4628相比，高温下耐热品系996花药壁的显微结构和药隔维管束结构受伤害小，仍能维持较好地维管组织，从而保证营养物质的正常供给。⑸高温胁迫下花药保护酶活性、可溶性糖含量、热稳定蛋白含量、花粉活力、柱头活力在杂交后代F1中表现出较强的杂种优势，在RIL群体耐热株系中能稳定遗传，可作为水稻花期抗高温性相关的生理指标。