水稻花期高温胁迫研究进展与展望

水稻花期高温引起的不育危害,具有发生可预测性低、作用局限于特定部位、致害程度严重等特点.本文就水稻花期高温不育问题,在发生时间、致害温度、品种反应差异、作用机制、鉴定方法以及抗性性状遗传等方面作了综述.并结合在日本的相关研究及对中国江汉平原杂交中稻花期高温危害发生的气候条件、品种差异等的初步分析,提出了该领域研究目前存在的关键问题和主要解决途径.

热害胁迫条件下水稻花药发育异常的早期特征

田间条件下持续高温(而非短期高温)是导致水稻生殖生长期高温危害的重要条件,由此推测水稻花粉母细胞减数分裂至抽穗的一段期间,可能均为水稻的高温敏感期,且高温诱导可能具有累积效应。本研究模拟田间典型灾害天气条件,在人工气候箱内对杂交水稻"金优63"花粉母细胞减数分裂期进行连续3d的热害胁迫处理,对处理后不同发育时期的花药组织取样切片观察,从组织、细胞水平探讨水稻受高温胁迫后花药可能出现的早期异常特征。结果表明,受高温胁迫后,在小孢子形成阶段,水稻花粉母细胞发育异常、四分体无法适时分散;在花粉粒成熟阶段,水稻生殖细胞失去正确的排列方向、绒毡层细胞发生非正常分解、花药壁和花粉粒发生形态异常并出现败育。此外,植株减数分裂期受高温胁迫后,开花时花粉活力显著降低。这些结果表明,抽穗前的高温直接导致水稻花药组织和生殖细胞异常发育,从而减少有效花粉的形成和降低裂药与授粉性能,可能成为田间条件下持续高温引起水稻不育的重要原因。

鸡胚胎期糖酵解关键酶mRNA的动态变化规律

在白色莱航鸡孵化第13d^21d期间,每天随机选取7个-8个胚胎,从中随机选取3个胚胎,分别采肝脏和骨骼肌样品(n=3),用Primer Express2.0(Applied Biosystem)和BLAST(NCBI)软件设计引物,从采取的肝脏和骨骼肌样品中分离出总RNA,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)法,合成cDNA。并应用限制性内切酶产物琼脂糖凝胶电泳法和核酸序列分析法对其进行同源性分析和鉴定目的片段。分别对其肝脏和骨骼肌中葡萄糖激酶、己糖激酶-I和己糖激酶-II的mRNA进行定量分析,旨在了解鸡胚胎发育过程中糖酵解关键酶的mRNA表达规律。结果表明:在孵化期的第13d^21d,鸡胚胎肝脏中葡萄糖激酶、己糖激酶-I和己糖激酶-II的mRNA含量均高于骨骼肌中的含量,但差异不显著(p>0.05)。孵化第17d时肝脏中葡萄糖激酶mRNA的含量明显减少(p<0.05),之后缓慢增加,到第21d时其含量仍低于第13d^15d时的含量;肝脏中己糖激酶-I mRNA在孵化第15d明显减少,之后缓慢增加,到孵化第19d时与第13d的含量接近;在孵化第13d^17d期间,肝脏中己糖激酶-II mRNA含量基本没有变化,到孵化第19d时略有升高,但差异均无显著(p>0.05)。骨骼肌中的3个关键酶的mRNA表达,在整个胚胎发育期均无明显的变化(p>0.05)。

水稻组合气象灾害的一个实例研究

气候异常变化对作物生产的影响正日趋增大,但气候异常究竟会以何种方式影响作物生长还鲜见报道。2007 年位于江汉平原(以湖北省荆州市为中心)发生罕见的中稻结实障碍,且田间受害症状表现为典型的高、低温致害症状。通过对田间试验和大范围生产调查,对水稻受害与气候条件之间的关系进行了因果对应分析。结果表明,7 月 20 日~7 月 25 日期间,部分地区有一个罕见的降温过程,日均温低达 20℃,达到籼稻品种孕穗期敏感温度范围;8 月 6 日~8 月 10 日,部分地区出现一个连续高温天气过程,日均温或最高温度达到日均气温 ≥ 30℃或最高气温 ≥ 35℃,将各地受害程度与气象条件进行比对、综合分析,将本年度中稻结实障碍因不同地区分为 3 类,分别为低温主导型、高温主导型和低、高温叠加组合型。其中以低、高温叠加组合型危害程度最重,即它既受到减数分裂期的低温危害也受到了开花期的高温危害。此实例启示,全球气候变暖将会给作物生产造成更为复杂和严重的灾害,相应应对技术的研究显得十分紧迫。

外源硅对花期高温胁迫下杂交水稻授粉结实特性的影响

以杂交中熟籼稻品种金优63、汕优63为供试材料,采用盆栽试验,在水稻生长前期连续喷施3次硅酸钠(Na2SiO3·9H2O),于人工气候箱内在水稻开花期进行常温(日均温26.6℃,日最高温度29.4℃)和高温(日均温33.2℃,日最高温度40.1℃)处理5 d,研究施硅在花期高温胁迫下对杂交水稻剑叶叶绿素含量、光合性能、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量、花粉活力、花药酸性转化酶活性、柱头授粉性能和结实率等的影响.结果表明:与对照相比,施硅可显著提高高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量,提高净光合速率和气孔导度,减少胞间CO2浓度,增强叶片光合作用,减少MDA含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性;提高花药中可溶性酸性转化酶活性和花粉活力,增加花粉囊基部裂口宽度,提高水稻每柱头上授粉总数、萌发数、花粉萌发率和萌发数大于10粒者所占的比例,降低花粉总数小于20粒者所占的比例;使金优63、汕优63结实率的降低分别减轻13.4%、14.1%.因此,在水稻生长前期喷施外源硅,可减轻水稻在开花期结实率的降低,提高杂交水稻的抗热性.