抽穗期高温和干旱胁迫对水稻产量的影响及其生理基础

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong429
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抽穗期是水稻生长对温度和水分比较敏感的时期。此时若遭受高温和干旱胁迫,水稻的生理特性将发生变化,其产量会大幅度降低。本研究以冈优725为试验材料,于抽穗期,以自然温度浅水为对照,设置高温、干旱及高温干旱双重胁迫等3种胁迫方式,分别探究3种胁迫方式对水稻花器官、光合特性、活性氧和抗氧化系统等的影响及其生理基础。主要结果如下。  1.高温、干旱及高温干旱双重胁迫使水稻实粒数、结实率和千粒重下降,并引起籽粒产量大幅减产。籽粒产量的降幅随胁迫因子和胁迫时间不同而有所区别。高温干旱双重胁迫下籽粒产量的降幅远远大于高温或干旱单一胁迫下的降幅。2014年胁迫处理后,相比自然温度浅水对照,高温轻、重度干旱胁迫下,每盆籽粒产量分别下降32.5%和39.3%,高温胁迫下降了27.8%,干旱轻、重度胁迫则分别下降了26.6%和29.9%。而2015年胁迫后,高温、干旱及高温干旱双重胁迫对产量的影响较2014年小。2015年胁迫处理后,相比自然温度浅水对照,高温轻、重度干旱胁迫,高温胁迫以及轻、重度干旱胁迫下,每盆籽粒产量分别下降14.1%和30.2%,3.6%,以及6.2%和27.5%。通过在显微视野下观察高温、干旱及高温干旱双重胁迫对水稻花器官的伤害过程,分析3种胁迫对花药开裂、花药形态、花粉活性和花粉粒大小的影响,结果表明:3种胁迫下相比自然温度浅水对照,水稻花药开裂系数、花丝长度、花药宽度、花粉粒直径和花粉活性明显下降,且3种胁迫方式对于花器官影响大小顺序依次为高温干旱双重胁迫>干旱胁迫>高温胁迫。  2.水稻剑叶受高温、干旱及高温干旱双重胁迫影响其光合作用能力会变弱。2015年胁迫处理后,叶绿素a、b含量及光合关键酶Rubisco酶活性都随着胁迫时间延长出现明显下降趋势,其中在高温干旱双重胁迫下其下降量最大。相比自然温度浅水对照,高温重度干旱胁迫下,叶绿素a、b含量以及Rubisco酶活性分别降低了41.7%、34.8%和64.5%,但处理结束恢复灌水后,叶绿素a、b含量以及Rubisco酶活性均保持稳定变化。净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及胞间CO2浓度同叶绿素a、b含量,具有相似的变化规律,都随着胁迫时间延长而下降,且随着胁迫强度的加大,其降低的幅度越大。当复水后光合作用能够自我恢复,出现一定的补偿效应。  3.水稻正常细胞代谢在高温、干旱及高温干旱双重胁迫下遭到破坏,质膜上关键酶ATP酶活性被抑制,活性降低;水稻体内平衡活性氧产生与清除的机制被破坏, H2O2和O2-含量迅速提高,并过量累积;稻叶膜脂过氧化作用愈发明显且MDA含量进一步增大。同时,因清除体内活性氧,AsA、GSH等非酶类保护性物质大量消耗,以致其含量大幅度降低。本试验研究发现,抗氧化物SOD、POD和CAT酶活性的增强及渗透调节物质Pro、可溶性蛋白及可溶性糖含量的增加,均能增强水稻抗氧化保护系统的能力,避免水稻遭遇高温、干旱的伤害。从3种胁迫方式来看,以上各生理指标升高或降低的幅度,都以高温干旱双重胁迫下其降幅或增幅最大,干旱胁迫处理次之。
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