论文部分内容阅读
近些年来，因为生态环境的恶化，极端气候出现的次数越来越多，严重影响了水稻的正常生产。水稻抽穗后的这段时期对于水稻的发育至关重要，同时也是低温影响水稻生长的敏感时段，该时期如果遭遇低温胁迫，会使水稻产量大幅降低。而在产量降低的背景下，低温胁迫对功能叶片的光合生理、花粉萌发及淀粉合成关键酶活性的调控机制尚不清楚。为此，本研究通过使用人工气候箱进行控温，在水稻开花期和灌浆期设置低温（8:00～18:00，15℃，18:00～8:00，10℃）和适温（8:00～18:00，32℃，18:00～8:00，25℃）处理。以籼稻9311和武运粳25为材料，研究低温冷害对水稻花期和灌浆期叶片的生理特性及籽粒淀粉合成关键酶活性的影响；以丰两优9号为材料，研究低温冷害对水稻花粉萌发的钙离子荧光特性和水稻灌浆期叶片与籽粒的IAA与ABA含量的影响，以及茉莉酸甲酯对水稻颖花开放的调控作用；旨在探明抽穗后低温胁迫对水稻若干生理特性的影响。试验结果如下： 1、低温胁迫下，籼稻9311和武运粳25两品种水稻花期叶片的叶绿素含量和叶绿素a/b值降低；净光合速率、气孔导度和蒸腾速率值均出现明显降低；Fv/Fm、qP、Y(Ⅱ)指标下降，Fo、qN、Y(NPQ)及Y(NO)指标上升，叶片在逆境下通过增加热耗散与荧光耗散保护光合器官免于更大的低温伤害。同时，低温冷害致使SOD和POD酶的活性减小，可溶性糖、可溶性蛋白质及游离脯氨酸的含量减少，而丙二醛含量上升。综合数据表明，武运粳25的耐冷性优于籼稻9311。 2、低温胁迫使籼稻9311和武运粳25两品种水稻灌浆期叶片的叶绿素含量下降；净光合速率、气孔导度和蒸腾速率值均出现明显降低；低温胁迫下，Fv/Fm、Y(Ⅱ)指标下降，Y(NPQ)及Y(NO)指标上升，变化与花期一致。同时，低温冷害致使两品种水稻籽粒淀粉合成过程中的三种相关的关键酶ADPG焦磷酸化酶（ADPGPPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）和淀粉分支酶（SBE）的活性均低于适温对照；其中，低温处理对灌浆中期的酶活性抑制作用较大，而对灌浆前后期酶活性的抑制作用较小。最终千粒重降低是叶片光合生产能力受限和酶活性降低两因素共同作用所致，低温处理下武运粳25较籼稻9311表现出更强的耐低温能力。 3、通过用液体培养基离体培养水稻花粉，采用低温孵育法进行钙离子荧光探针装载，并使用激光共聚焦扫描电子显微镜进行观察。结果表明：低温胁迫后，水稻的花粉萌发率和花粉管长度均较适温对照显著下降，说明低温胁迫会抑制水稻花粉的正常萌发。 4、采用酶联免疫法测定低温胁迫下水稻灌浆期叶片和籽粒的内源IAA和ABA含量，结果表明：低温胁迫使水稻叶片和籽粒中的IAA和ABA含量下降，致使水稻的生长受阻，不能抵抗低温冷害的侵袭。 5、通过在水稻花期低温胁迫前预喷施清水和茉莉酸甲酯，结果发现：常温下喷清水会延迟颖花开放，却使低温下的颖花开放提前；水稻花时低温会大大延迟颖花开放与降低颖花开放数，而喷施外源茉莉酸甲酯可调控水稻的花时，无论低温和常温均使开颖时间提前与集中，并极大地提高了低温下的颖花开放数，减轻了低温对水稻颖花开放的伤害。 上述结果表明：低温胁迫显著影响水稻抽穗后的各项生理生化特性，品种间对于低温胁迫的响应表现出明显的差异性。以本研究的参试材料为例，武运粳25的耐低温胁迫能力强于籼稻9311。而在水稻抽穗前预喷施外源喷施茉莉酸甲酯可以减轻低温胁迫对于水稻开花过程的伤害。本研究既扩充了“花后关键生理生化指标对低温胁迫的响应机制”的理论知识，同时对缓解花后低温胁迫伤害提出了可行的技术途径。