硅对水稻籼粳杂种雌雄配子育性和结实率的影响

以2个籼稻品种和2个粳稻品种及其籼粳杂种一代为材料,通过水培试验研究了硅对籼粳亚种间杂种雌雄配子育性和结实率的影响。结果表明:4个水稻亲本的育性正常,而亚种间杂种‘台中65’/‘广陆矮4号’和‘穞稻’/‘秋光’F1花粉育性分别为40.1%和50.3%,小穗育性分别为25.8%和40.3%;其F1胚囊具有正常的卵细胞、助细胞、极核及反足细胞,胚囊败育率分别为5.33%和3.33%。加硅处理F1每个柱头上花粉粒多于25粒的小花数分别占90%和90.5%,而不加硅处理高于20粒的小花数仅占8%和10%;加硅处理F1花粉离体萌发率分别为75.15%和76.23%,小穗的结实率分别达到65.5%和68.7%,而不加硅处理的分别为46.7%和48.13%,小穗结实率分别只有25.8%和40.3%,且加硅处理极显著高于不加硅处理。研究表明,水稻籼粳杂种存在半不育现象,并主要由花粉半不育和花药开裂性差造成;硅肥能促进杂种F1植株的花药开裂,明显增加柱头上花粉粒数目,并促进花粉萌发,显著提高小穗的结实率。

基于可见光图像的水稻颖花开花状态检测方法

通过识别水稻开花张开颖花内外颖与吐出颖花花药的特征,进而准确判断颖花开花时间,是及时进行杂交水稻制种授粉的前提。该研究通过可见光相机获取水稻颖花图像,基于可见光蓝色通道串联大津法(Series Otsu,SOtsu)提取颖花花药,同时使用深度学习算法基于区域的快速卷积神经网络(Faster Regional Convolutional Neural Network,FasterRCNN)及YOLO-v3识别颖花花药与张开颖花内外颖,通过对比不同算法识别精确率、召回率、F1系数以及皮尔逊相关性系数,研究适用于识别颖花开花状态的特征与方法。结果显示,FasterRCNN算法检测张开颖花内外颖精确率达1,召回率达0.97,F1系数为0.98,皮尔逊相关系数为0.993,串联大津法检测吐出花药精确率达0.92,召回率达0.93,F1系数为0.93,皮尔逊相关系数为0.936。这表明串联大津法与FasterRCNN算法适用于水稻颖花开花状态检测,且张开颖花内外颖比吐出花药更适合作为水稻开花状态特征应用于深度学习算法检测。串联大津法可代替FasterRCNN算法在模型构建完成前进行检测,保证水稻颖花开花状态检测连续性。

水稻籼粳亚种间杂种小穗不孕的细胞学研究

利用携有广亲和基因的杂种和普通籼粳杂种为材料以揭示籼粳杂种配子体发育特征及其影响小穗不孕的主要因素。结果显示：杂种雌雄配子体均出现不同程度的败育，并均与大小孢子第一次有丝分裂异常有关；杂种的小穗育性主要受胚囊育性、花粉育性及花药开裂特性所控制，后两者通过影响柱头上花粉的萌发量而决定小穗的受精。

水稻籼粳亚种间杂种配子体败育及其与小穗不孕关系的研究(英文)

利用携有和不携有广亲和基因的两类籼粳亚种间杂种为材料,观察其孢子体和配子体的发生过程,明确杂种雌雄配子体败育的特征。结果显示:花粉和胚囊的败育均与小孢子和大孢子第一次有丝分裂异常有关,前者表现为小孢子间有丝分裂不同步,导致部分花粉不能正常成熟和败育;后者表现为大孢子有丝分裂异常(包括一些大孢子有丝分裂的延迟),在成熟的胚珠中不能形成胚囊。利用整体染色技术直接决定了杂种胚囊的育性。不同于携有广亲和基因的杂种,不具广亲和基因的杂种胚囊的败育直接导致了小穗的不孕。花粉的败育和不正常的裂药在两类杂种中通过影响柱头上花粉的萌发量间接控制小穗的受精。

水稻穗分化期高温胁迫对颖花退化及籽粒充实的影响

为明确水稻穗分化期高温胁迫对颖花退化和籽粒充实的影响,选用耐热性品种黄华占和热敏感性品种丰两优6号进行人工气候箱盆栽试验,于倒一叶心叶抽出时（花粉母细胞形成至减数分裂期）进行高温处理（10：00—15：00,40℃）1d、3 d、5 d、7 d、9 d,并以同时段适温处理（10：00—15：00,32℃）为参考,自然条件下生长的植株为对照,分析不同持续天数高温对颖花退化、花器官发育和籽粒充实的影响。结果表明：（1）随着处理天数的增加,高温加剧颖花退化,与适温处理及CK相比,高温处理9 d黄华占颖花退化率增加45.8%和62.9%,丰两优6号颖花退化率增加81.7%和136.1%,丰两优6号增加幅度大于黄华占。（2）高温处理1～3 d降低花粉活力,5～9 d抑制花药充实。花药发育不良,花粉形成受阻是导致结实率显著下降的原因,两品种趋势一致。（3）高温处理缩短颖花长度,降低籽粒充实性,使千粒重显著下降,热敏感性品种丰两优6号下降幅度大于耐热性品种黄华占,籽粒充实在5 d以上高温处理下降显著。研究说明倒一叶生长时期高温胁迫影响穗生长发育,生产中需加强相应栽培措施的调控。