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低温冷害作为一种自然灾害,已成为限制黑龙江省水稻稳产的主要因素之一。水稻属于喜温作物,生长发育对温度极为敏感,若孕穗期遭遇较强低温影响,会造成生理活性降低、颖花不育、结实率降低、产量严重下降,甚至绝收。水杨酸(SA)、脯氨酸(Pro)和γ氨基丁酸(GABA)在水稻抗逆过程中起到重要作用。本试验以耐冷品种东农428和冷敏感品种松粳10为材料,孕穗始期冷水灌溉10 d进行低温胁迫处理,同时叶面喷施不同浓度SA、Pro和GABA,旨在筛选出SA、Pro和GABA最适施用浓度,根据筛选结果对SA、Pro和GABA进行单剂及其复配剂(SP、SG、PG和SPG)试验,研究3种外源物质对孕穗期冷水胁迫下水稻生理特性、生长发育、干物质积累与转运、产量及产量构成因素的影响,揭示3种外源物质对孕穗期冷水胁迫下水稻产量形成规律,明确3种外源物质对孕穗期冷水胁迫下水稻产量形成的调控效应,进而确定最佳的复配组合。本试验旨在丰富水稻耐冷研究的生理基础,为水稻化控保产栽培提供理论依据。主要结果如下:(1)不同浓度SA、Pro和GABA可促进孕穗期冷水胁迫下水稻功能叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸积累,提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性,并且东农428渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均高于松粳10,说明东农428抑制膜脂过氧化作用更强。当SA、Pro和GABA浓度分别为0.50 mmol·L-1、40 mmol·L-1和4 mmol·L-1时两品种渗透调节物质含量和抗氧化酶活性最高,SA处理渗透调节物质含量和抗氧化酶活性高于Pro和GABA处理,并且Pro处理和GABA处理作用效果相似。(2)不同浓度SA、Pro和GABA可影响孕穗期冷水胁迫下水稻颖花发育。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA浓度分别为0.50 mmol·L-1、40 mmol·L-1和4 mmol·L-1时东农428和松粳10花粉粒育性和颖花分化数最高。此外,SA主要促进水稻二次颖花分化、Pro和GABA主要促进水稻一次颖花分化。(3)不同浓度SA、Pro和GABA可促进孕穗期冷水胁迫下水稻籽粒干物质积累。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA浓度分别为0.50 mmol·L-1、40 mmol·L-1和4 mmol·L-1时东农428和松粳10籽粒干物质积累量最多。(4)不同浓度SA、Pro和GABA可显著增加孕穗期冷水胁迫下水稻产量,对松粳10产量的调控作用大于东农428。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA浓度分别为0.50 mmol·L-1、40 mmol·L-1和4 mmol·L-1时东农428和松粳10产量最高,3种外源物质对孕穗期冷水胁迫下水稻产量促进作用为SA>GABA>Pro。(5)最适浓度SA(0.50 mmol·L-1)、Pro(40 mmol·L-1)和GABA(4 mmol·L-1)单剂及复配对孕穗期冷水胁迫下水稻节间长度和叶面积指数影响显著。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA单剂出了可增加东农428和松粳10节间长度,复配处理对节间长度影响具有协同增效作用。SA、Pro和GABA单剂处理东农428孕穗期-乳熟期叶面积指数显著增加,松粳10孕穗期-蜡熟期叶面积指数显著增加;SP、SG、PG和SPG处理东农428和松粳10叶面积指数增幅高于单剂处理。(6)最适浓度SA、Pro和GABA单剂及复配可显著提高孕穗期冷水胁迫下水稻功能叶片叶绿素含量和根系活力。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA单剂处理东农428和松粳10叶绿素含量和叶绿素a/b值均增加;SP、SG、PG和SPG处理两品种叶绿素含量和叶绿素a/b值的调控表现出协同增效作用,并且在冷水胁迫结束后仍能够维持较高水平的叶绿素含量。SA、Pro和GABA单剂处理两品种根系活力显著增加;SP、SG、PG和SPG对两品种根系活力的调控表现出协同增效作用。东农428和松粳10在SPG处理下具有更高的叶绿素含量、叶绿素a/b值和根系活力。(7)最适浓度SA、Pro和GABA单剂及复配对孕穗期冷水胁迫下水稻干物质积累及转运存在影响。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA单剂及任意两者复配处理东农428和松粳10茎鞘和叶片干物质输出量均显著增加,复配效果优于单剂,其中含有SA处理茎鞘和叶片干物质输出量更高;SPG处理两品种茎鞘和叶片干物质输出量最高但仍与显著低于正常对照。SA、Pro和GABA单剂处理两品种茎鞘、叶片干物质转运率和茎叶干物质贡献率显著下降;SP、SG、PG和SPG处理两品种茎鞘、叶片干物质转运率和茎叶干物质贡献率降幅大于单剂且处理之间差异不显著。(8)最适浓度SA、Pro和GABA单剂及复配对孕穗期冷水胁迫下水稻颖花发育影响显著。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA单剂处理东农428和松粳10花粉粒育性显著增加且处理之间差异不显著;SP、SG、PG和SPG处理两品种花粉粒育性增幅高于单剂处理,东农428花粉粒育性高于松粳10。SA、Pro和GABA单剂处理两品种颖花分化数增加、颖花退化数和退化率下降,且对二次颖花效果>一次颖花;SP、SG和PG处理两品种颖花分化数增幅大于单剂,颖花退化数和退化率有所降低;SPG处理松粳10颖花分化数最多、颖花退化数和退化率最低,东农428颖花分化数、退化数和退化率与任意两者复配处理差异不显著。(9)最适浓度SA、Pro和GABA单剂及复配对孕穗期冷水胁迫下水稻产量及产量构成因素影响显著,对松粳10产量的调控作用大于东农428。冷水胁迫处理下,SA、Pro和GABA单剂处理东农428和松粳10产量均显著增加,对冷水胁迫下水稻产量的促进作用为SA>GABA>Pro;SP、SG和PG处理对水稻产量的调控效应表现出协同增效作用,其中含有SA的处理产量更高;SPG处理两品种产量最高但仍显著低于正常对照,复配处理对水稻产量的促进作用为SPG>SP>SG>PG。