孕穗期高温对水稻籽粒外观品质的影响研究
随着全球气候变暖，高温热害特别是短期极端高温频发，给全球水稻的生产带来了极大风险,高温也对水稻的籽粒品质有很大影响。为研究高温热害，特别是短期极端高温对水稻外观品质影响，本文以南粳41和武运粳24两个耐热性不同的水稻品种为材料，采用盆栽试验，利用人工气候室，在水稻孕穗期进行不同高温水平和高温持续时间的处理。通过分析孕穗期不同高温处理下水稻籽粒长度、宽度、厚度以及垩白粒率和垩白度的变化规律，阐述了孕穗期高温胁迫对水稻外观品质的影响。研究表明，孕穗期高温胁迫下，水稻籽粒的长度、宽度和厚度随着高温水平的升高和灌浆持续时间的增加而减小；垩白粒率随着高温水平的升高和灌浆持续时间的增加而降低，南粳41垩白度减小，而武运粳24垩白度呈现先减小后增加的趋势。表明孕穗期高温胁迫减小了籽粒大小，降低了稻米的垩白。不同品种外观品质对孕穗期高温的响应存在差异，南粳41比武运粳24对高温更为敏感。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试验材料3
1.2试验方法3
1.3人工气候室4
1.4测试指标与方法5
1.5数据分析方法6
2 结果与分析6
2．1孕穗期高温对稻米长度和宽度影响6
2.1.1孕穗期高温对水稻糙米长度和宽度的影响6
2.1.2孕穗期高温对水稻糙米长度和宽度频率分布的影响7
2.2孕穗期高温对稻米厚度的影响8
2.3孕穗期高温对稻米垩白的影响10
2.3.1孕穗期高温对稻米垩白粒率的影响10
2.3.2孕穗期高温对精米垩白度的影响10
3 讨论和小结 11
3.1孕穗期高温对水稻籽粒粒长和粒宽的影响11
3.2孕穗期高温对水稻籽粒厚度的影响12
3.3孕穗期高温对稻米垩白的影响12
致谢13
参考文献13
孕穗期高温对水稻籽粒外观品质的影响研究
引言
引言
IPCC第五次报告指出，全球气候变暖已无可
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
厚非，1880 2012年全球地表平均温度上升了0.85℃，模拟结果显示21世纪全球平均气温增幅可能超过1.52℃。气温升高的同时也增加了极端高温天气出现的频率[1]，全球气候变化下粮食生产的风险问题已成为农业可持续发展研究的热门前沿[2]。水稻是世界上仅次于小麦的第二大粮食作物，为世界超过一半的人口提供了80%的能量来源[3]。中国是重要的水稻生产国，水稻种植面积约占粮食总种植面积的30%，产量约占粮食总产量的40%。稻米的品质的优劣与国民经济的发展和人民的生活水平息息相关。而大部分地区水稻的生育期正处于炎热的夏季，其遭受高温热害的机率很大[4]。水稻虽然属于喜温植物，但当其遭遇35℃以上的高温时将会发生高温热害。已有大量的研究表明高温热害会对水稻的产量[5]和品质带来不利影响[6]。在水稻整个生育期中孕穗、抽穗扬花期和灌浆期是最容易遭受高温胁迫影响的时期[7]，此时最适日平均温度为25 ～ 30 ℃。孕穗期是水稻稻穗形成和减数分裂的重要时期[8]，在幼穗分化期若遇日均温 32 ℃ 以上或日最高气温 35 ℃ 以上高温，颖花与枝梗的发育受阻，颖花数明显减少并将延迟抽穗。另外，孕穗期高温使花粉在淀粉合成过程中的某些酶失活，抑制花粉内淀粉的合成积累，阻碍花粉发育而导致花粉不育[5]，不同的水稻品种对高温胁迫的反应存在显著差异。而孕穗期的高温胁迫可能对后续水稻的灌浆过程产生影响，进而影响稻米的品质。
随着人们生活水平的提高，人们对稻米品质提出了更高的要求。在以稻米为主食的国家，水稻的品质的优劣直接决定着稻米的市场价格和品种的推广。稻米品质一般包括外观品质、碾米品质、蒸煮食味品质和营养品质[9]，在这些品质指标中，稻米的外观品质，往往决定着稻米的市场价格，也是水稻品质育种工作最关心的部分。水稻的外观品质主要包括稻米的粒形，即长度、宽度、厚度以及米粒的透明度和垩白度。稻米的外观品质，尤其是垩白度和透明度由于直观的呈现给消费者，因此往往成为决定稻米价格的最重要的指标[10]，也是水稻品种选育的重要因素[11]。米粒的长度和宽度主要决定于遗传因素[12]，但也与环境因素有关一般用长宽比来表示。高温会致使籽粒的大小长度、宽度、厚度减小[13]。据Tashiro[14]报道抽穗12天以后遭遇高温对籽粒的厚度影响最大而高温对籽粒长宽的影响主要在灌浆前期。垩白是米粒胚乳中的白色不透明部分垩白度是垩白米的面积占试样米粒总面积的百分比。垩白度和透明度是影响稻米品质的重要指标垩白度低且透明度高的稻米美观更受消费着的欢迎[15]，一般价格也明显提高。按照垩白在稻米上发生的位置又分为腹白、心白和背白。垩白的形成与稻米中淀粉粒的大小和形态有关，稻米中的淀粉是以淀粉粒的形式贮藏于胚乳细胞中的。淀粉粒的大小、形状也与品质优劣有关。通常垩白少的稻米淀粉粒较小，为多面体晶形，棱角分明且清晰可见，排列整齐而紧密，粒间间隙小，而垩白部位的淀粉粒颗粒较大，且多面体棱角不明显，个别近圆形，粒间排列疏松[16]。一般认为稻米垩白受基因和环境共同控制，且不同环境下变异较大。垩白度对高温较为敏感[17]，不同品种垩白对高温的敏感性差异较大[18]。大量研究表明，高温下稻米的垩白粒率和垩白度会升高[19, 20]，高温对垩白的影响程度因处理的温度水平和处理时间而异[14]，高温降低了稻米的透明度。对于高温下垩白形成的机制已有大量的研究认为，高温加速了籽粒的灌浆过程，淀粉在胚乳中的积累过快从而导致淀粉粒间空隙较大、排列紧实度降低导致垩白的发生[14]。Tsutomu[21]研究认为高温下垩白的形成与高温下胚乳含水量降低有关。
然而，目前的研究主要集中于花后或者灌浆期的高温处理对水稻外观品质的影响，而对孕穗期高温对水稻外观品质的研究还未见报道。孕穗期是水稻稻穗形成和减数分裂的重要时期，此时对高温特别敏感。另外，已有的研究大多是基于人工气候箱或人工气候室的控温试验，设置的高温多是平均温度升高，不能真实的反应自然状态下的温度波动。因此，本研究利用人工气候室，在水稻孕穗期设计能够模拟自然温度日变化的短时期不同温度水平和持续时间的高温试验，来研究孕穗期极端高温对水稻籽粒外观品质的影响，研究结果将为极端高温条件下，水稻籽粒外观品质的评估、预测以及调控提供基础。
1.材料与方法
1.1试验材料
试验于 2015年5月至10月在大学如皋市白蒲镇信息农业技术试验示范基地（32°16′N 120°45′E）的人工气候室中实施。试验材料为两个具有耐热性差异的粳稻品种：南粳 41（热敏型）和武运粳24（耐热型）。5月中下旬播种于大田，至6月中旬移栽到至高35cm、直径30 cm的塑料桶里，桶中装有20 kg大田水稻土，每桶3穴，每穴2株。其他管理同高产栽培。氮肥基追比为5：1：2：2。另外钾肥和磷肥（P2O5135kg.hm2，K2O203kg.hm2）作基肥一次性施入(磷肥为过磷酸钙，P2O5含量为13.5％，钾肥为氯化钾，K2O含量为52%)。肥水适宜管理并适时烤田减少无效分蘖。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1试验材料3
1.2试验方法3
1.3人工气候室4
1.4测试指标与方法5
1.5数据分析方法6
2 结果与分析6
2．1孕穗期高温对稻米长度和宽度影响6
2.1.1孕穗期高温对水稻糙米长度和宽度的影响6
2.1.2孕穗期高温对水稻糙米长度和宽度频率分布的影响7
2.2孕穗期高温对稻米厚度的影响8
2.3孕穗期高温对稻米垩白的影响10
2.3.1孕穗期高温对稻米垩白粒率的影响10
2.3.2孕穗期高温对精米垩白度的影响10
3 讨论和小结 11
3.1孕穗期高温对水稻籽粒粒长和粒宽的影响11
3.2孕穗期高温对水稻籽粒厚度的影响12
3.3孕穗期高温对稻米垩白的影响12
致谢13
参考文献13
孕穗期高温对水稻籽粒外观品质的影响研究
引言
引言
IPCC第五次报告指出，全球气候变暖已无可
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
厚非，1880 2012年全球地表平均温度上升了0.85℃，模拟结果显示21世纪全球平均气温增幅可能超过1.52℃。气温升高的同时也增加了极端高温天气出现的频率[1]，全球气候变化下粮食生产的风险问题已成为农业可持续发展研究的热门前沿[2]。水稻是世界上仅次于小麦的第二大粮食作物，为世界超过一半的人口提供了80%的能量来源[3]。中国是重要的水稻生产国，水稻种植面积约占粮食总种植面积的30%，产量约占粮食总产量的40%。稻米的品质的优劣与国民经济的发展和人民的生活水平息息相关。而大部分地区水稻的生育期正处于炎热的夏季，其遭受高温热害的机率很大[4]。水稻虽然属于喜温植物，但当其遭遇35℃以上的高温时将会发生高温热害。已有大量的研究表明高温热害会对水稻的产量[5]和品质带来不利影响[6]。在水稻整个生育期中孕穗、抽穗扬花期和灌浆期是最容易遭受高温胁迫影响的时期[7]，此时最适日平均温度为25 ～ 30 ℃。孕穗期是水稻稻穗形成和减数分裂的重要时期[8]，在幼穗分化期若遇日均温 32 ℃ 以上或日最高气温 35 ℃ 以上高温，颖花与枝梗的发育受阻，颖花数明显减少并将延迟抽穗。另外，孕穗期高温使花粉在淀粉合成过程中的某些酶失活，抑制花粉内淀粉的合成积累，阻碍花粉发育而导致花粉不育[5]，不同的水稻品种对高温胁迫的反应存在显著差异。而孕穗期的高温胁迫可能对后续水稻的灌浆过程产生影响，进而影响稻米的品质。
随着人们生活水平的提高，人们对稻米品质提出了更高的要求。在以稻米为主食的国家，水稻的品质的优劣直接决定着稻米的市场价格和品种的推广。稻米品质一般包括外观品质、碾米品质、蒸煮食味品质和营养品质[9]，在这些品质指标中，稻米的外观品质，往往决定着稻米的市场价格，也是水稻品质育种工作最关心的部分。水稻的外观品质主要包括稻米的粒形，即长度、宽度、厚度以及米粒的透明度和垩白度。稻米的外观品质，尤其是垩白度和透明度由于直观的呈现给消费者，因此往往成为决定稻米价格的最重要的指标[10]，也是水稻品种选育的重要因素[11]。米粒的长度和宽度主要决定于遗传因素[12]，但也与环境因素有关一般用长宽比来表示。高温会致使籽粒的大小长度、宽度、厚度减小[13]。据Tashiro[14]报道抽穗12天以后遭遇高温对籽粒的厚度影响最大而高温对籽粒长宽的影响主要在灌浆前期。垩白是米粒胚乳中的白色不透明部分垩白度是垩白米的面积占试样米粒总面积的百分比。垩白度和透明度是影响稻米品质的重要指标垩白度低且透明度高的稻米美观更受消费着的欢迎[15]，一般价格也明显提高。按照垩白在稻米上发生的位置又分为腹白、心白和背白。垩白的形成与稻米中淀粉粒的大小和形态有关，稻米中的淀粉是以淀粉粒的形式贮藏于胚乳细胞中的。淀粉粒的大小、形状也与品质优劣有关。通常垩白少的稻米淀粉粒较小，为多面体晶形，棱角分明且清晰可见，排列整齐而紧密，粒间间隙小，而垩白部位的淀粉粒颗粒较大，且多面体棱角不明显，个别近圆形，粒间排列疏松[16]。一般认为稻米垩白受基因和环境共同控制，且不同环境下变异较大。垩白度对高温较为敏感[17]，不同品种垩白对高温的敏感性差异较大[18]。大量研究表明，高温下稻米的垩白粒率和垩白度会升高[19, 20]，高温对垩白的影响程度因处理的温度水平和处理时间而异[14]，高温降低了稻米的透明度。对于高温下垩白形成的机制已有大量的研究认为，高温加速了籽粒的灌浆过程，淀粉在胚乳中的积累过快从而导致淀粉粒间空隙较大、排列紧实度降低导致垩白的发生[14]。Tsutomu[21]研究认为高温下垩白的形成与高温下胚乳含水量降低有关。
然而，目前的研究主要集中于花后或者灌浆期的高温处理对水稻外观品质的影响，而对孕穗期高温对水稻外观品质的研究还未见报道。孕穗期是水稻稻穗形成和减数分裂的重要时期，此时对高温特别敏感。另外，已有的研究大多是基于人工气候箱或人工气候室的控温试验，设置的高温多是平均温度升高，不能真实的反应自然状态下的温度波动。因此，本研究利用人工气候室，在水稻孕穗期设计能够模拟自然温度日变化的短时期不同温度水平和持续时间的高温试验，来研究孕穗期极端高温对水稻籽粒外观品质的影响，研究结果将为极端高温条件下，水稻籽粒外观品质的评估、预测以及调控提供基础。
1.材料与方法
1.1试验材料
试验于 2015年5月至10月在大学如皋市白蒲镇信息农业技术试验示范基地（32°16′N 120°45′E）的人工气候室中实施。试验材料为两个具有耐热性差异的粳稻品种：南粳 41（热敏型）和武运粳24（耐热型）。5月中下旬播种于大田，至6月中旬移栽到至高35cm、直径30 cm的塑料桶里，桶中装有20 kg大田水稻土，每桶3穴，每穴2株。其他管理同高产栽培。氮肥基追比为5：1：2：2。另外钾肥和磷肥（P2O5135kg.hm2，K2O203kg.hm2）作基肥一次性施入(磷肥为过磷酸钙，P2O5含量为13.5％，钾肥为氯化钾，K2O含量为52%)。肥水适宜管理并适时烤田减少无效分蘖。
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