高温胁迫下外源物质对颖花能量水平的影响及其与水稻耐热性关系分析

【目的】探究高温胁迫下喷施外源化学物质对水稻颖花能量水平的影响及其与水稻耐热性的关系,以期为水稻的耐热栽培提供理论依据。【方法】以常规籼稻高温耐性品种广陆矮15(GLA15)和高温敏感品种绵恢101(MH101)为试验材料,减数分裂期以叶面喷施清水为对照(CK),设5个外源物质喷施处理:0.15 mmol/L蔗糖(Suc)、25mmol/L阿卡波糖(Aca)、10mmol/L水杨酸(SA)、10mmol/L水杨酸+0.15mmol/L蔗糖(SA+Suc)、10mmol/L水杨酸+25 mmol/L阿卡波糖(SA+Aca)。喷施完毕立即利用日光型人工气候室进行高温胁迫(日最高气温/日最低气温为38.0℃/29.0℃)处理,分析高温胁迫下不同外源物质对颖花能量水平、花粉活力、颖花受精率、蔗糖代谢酶活性、抗氧化酶活性、碳水化合物含量、苯丙烷类代谢酶活性和次生代谢物含量的影响。【结果】喷施不同外源物质可构建不同的颖花能量水平,与CK相比,高温胁迫下2个水稻品种的ATP含量和ATPase活性均以SA+Suc处理最高,Aca处理最低,且GLA15颖花的ATP含量和ATPase活性总体高于MH101。高温胁迫下SA+Suc、Suc和SA处理的花粉活力和颖花受精率均较CK提高;Aca处理的花粉活力和颖花受精率则较CK显著降低(P<0.05,下同),MH101分别降低10.3%和35.6%,GLA15分别降低2.5%和8.0%,降幅MH101>GLA15。与CK相比,高温胁迫下SA、Suc和SA+Suc处理的蔗糖合酶、酸性转化酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性增加,Aca处理的上述酶活性均降低;SA、Suc和SA+Suc处理的颖花碳水化合物含量增加,Aca处理的颖花碳水化合物含量降低(MH101的果糖和可溶性糖含量除外),SA可促进颖花的糖代谢水平,进而缓解Aca对可溶性糖、蔗糖和非结构性碳水化合物含量的抑制作用。高温胁迫下2个品种的苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化和4-香豆酸辅酶A连接酶活性及木质素含量均以SA+Suc处理较高,总酚和总黄酮含量以Suc处理较高。【结论】外源化学物质主要通过影响碳水化合物含量和蔗糖代谢,调控颖花能量水平,维持较高抗氧化酶活性和次生代谢物水平,增强水稻花器官对高温胁迫的耐性。通过施用外源物质改善颖花能量起始水平可能是有效缓解水稻高温胁迫的一种潜在技术策略。