水稻产量形成对盐-旱复合胁迫的响应与生理机制

以江苏沿海地区广泛种植的常规粳稻南粳9108和淮稻5号为试材,设计盆栽试验,在0.3%土壤含盐量下,于拔节期至抽穗期设置干旱胁迫(土壤水势-25 kPa),并以无盐、无干旱胁迫为对照,研究水稻产量形成对盐-旱复合胁迫的响应特征。结果表明:与对照相比,单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫下水稻产量(两品种平均)分别下降114.8%、39.6%和154.2%。盐-旱复合胁迫下水稻产量(两品种平均),较单一盐胁迫和单一干旱胁迫分别显著下降18.6%和82.2%。与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫下水稻产量降低主要为每穗粒数、结实率和千粒重的显著下降。与对照相比,单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫均显著降低植株抽穗期和成熟期干物重、拔节后20 d和抽穗后20 d叶片净光合速率与叶绿素(a+b)含量,收获指数有所增加。盐-旱复合胁迫下植株抽穗期和成熟期干物重、拔节后20 d和抽穗后20 d叶片净光合速率与叶绿素(a+b)含量均显著低于单一盐胁迫和单一干旱胁迫;收获指数则呈相反趋势。单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫下水稻拔节后20 d和抽穗后20 d叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均显著低于对照;叶片丙二醛(MDA)和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量则呈相反趋势。与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫下拔节后20 d和抽穗后20 d叶片SOD、CAT和APX活性显著下降,MDA和H_(2)O_(2)含量则显著增加。这说明,与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫显著抑制水稻植株光合性能,从而影响光合同化物的积累与分配,最终导致库容量与充实效率以及水稻产量的显著下降。盐-旱复合胁迫造成水稻产量的降幅显著高于单一盐胁迫和单一干旱胁迫,其对水稻产量的抑制效应具有叠加效应。

盐-旱复合胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

以江苏沿海滩涂大面积种植的水稻品种甬优2640和南粳9108为试材,模拟单一盐胁迫(100 mmol·L^(-1) NaCl溶液,S处理)、单一干旱胁迫(15%PEG-6000溶液,D处理)和盐-旱复合胁迫(100 mmol·L^(-1) NaCl与15%PEG-6000混合溶液,S+D处理)进行发芽试验,并以清水作为对照(CK),探究S+D处理对水稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:与CK相比,S、D和S+D处理下水稻种子发芽进程受到明显抑制,幼苗根系长度、根系数目、苗高、根系和地上部干重降低,幼苗叶片水势、相对含水量和叶绿素含量均呈下降趋势,幼苗叶片和根系脱落酸含量、叶片丙二醛含量以及叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性均上升。与S、D处理相比,S+D处理水稻种子发芽率有所提高,幼苗根系长度、数目、苗高及根系和地上部干重提高,幼苗叶片水势下降而相对含水量和叶绿素含量提高,幼苗叶片和根系脱落酸显著降低,叶片丙二醛含量、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性下降,叶片过氧化物酶、过氧化氢酶活性上升。综合而言,S+D处理植株脱落酸含量和丙二醛含量较S、D处理低,从而缓解对植株叶片和根系生长的抑制,保证相对较强的根系吸水能力和叶片保水能力,使水稻种子萌发和幼苗生长发育表现出一定的适应性,在一定程度上可缓解对水稻种子萌发和幼苗生长的抑制效应。