盐害和干旱影响水稻根系形态生理和产量形成及其机制研究进展

我国正大力开发利用沿海滩涂发展水稻生产,但受限于淡水资源和水利基础设施,在生产过程中盐害和干旱往往交织出现,极易遭受盐-旱复合胁迫,严重制约了沿海滩涂水稻高产稳产目标的实现。根系是植物感受盐害和干旱逆境的首要器官,也是最主要和最直接的受害部位。全面理解盐害、干旱及其复合胁迫对水稻根系形态、生理的影响及其与稻谷产量形成的内在关联,可为沿海滩涂水稻高产栽培提供科学支撑。本文概述了盐害、干旱和盐-旱复合胁迫对水稻根系形态结构、生理活性和产量形成的影响,从渗透调节、离子平衡、光合作用、抗氧化酶系统和内源激素等方面阐述其影响水稻根系生长发育和产量形成的作用机制,探讨了缓解水稻盐害、干旱胁迫的调控措施,最后对下一步深入开展盐-旱复合胁迫对水稻根系生长和产量形成的研究提出建议。

盐、干旱及其复合胁迫对水稻产量和品质形成影响的研究进展

滨海盐碱地水稻生产受限于淡水资源和水利基础设施,盐害和干旱往往交织出现,极易遭受盐−旱复合胁迫,严重制约了滨海盐碱地水稻丰产优质目标的实现。全面剖析盐、干旱胁迫及其复合胁迫对水稻产量和品质形成的影响及其生理机制,可为滨海盐碱地水稻高产与品质调优栽培提供科学支撑。本文概述了盐、干旱及其复合胁迫对水稻生长发育、产量形成和稻米品质的影响,从渗透调节、离子平衡、光合作用、抗氧化酶系统、内源激素、蔗糖-淀粉代谢关键酶活性和分子机制等方面阐述其影响水稻产量和品质形成的作用机制,从耐盐耐旱品种选育及栽培调控等方面提出了减轻水稻盐/干旱胁迫的调控措施,为今后深入开展水稻耐盐和干旱的研究提出建议。

盐胁迫对水稻籽粒灌浆特性及产量形成的影响

以江苏沿海滩涂主栽常规粳稻南粳9108和淮稻5号为试材,研究不同盐胁迫处理包括对照(CK,盐浓度0)、中盐(medium-salinity stress,MS,盐浓度0.15%)和高盐(high-salinity stress,HS,盐浓度0.3%)对水稻籽粒灌浆及产量形成生理特性的影响。结果表明:(1)与对照相比,中盐和高盐胁迫均显著降低水稻产量,降幅分别为26.3%和57.7%(两品种平均);盐胁迫处理下,穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著下降。(2)盐胁迫显著降低穗长、每穗强势粒和弱势粒籽粒数、结实率和千粒重,其中强势粒结实率和千粒重的降幅均低于弱势粒。(3)盐胁迫下,水稻植株抽穗期和成熟期干物重以及抽穗期至成熟期干物质积累量显著下降,但收获指数明显增加。此外,抽穗后15 d和30 d盐胁迫处理的叶片净光合速率和SPAD值均显著低于对照。(4)盐胁迫降低籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率,但达最大灌浆速率时间和有效灌浆天数有所增加;盐胁迫提高了强势粒和弱势粒有效灌浆天数,但平均灌浆速率显著下降,其中强势粒灌浆量的降幅低于弱势粒。(5)盐胁迫下,籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(SSS)、颗粒型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性显著下降,其中弱势粒的降幅高于强势粒。综上所述,盐胁迫下水稻强势粒和弱势粒灌浆天数有所增加,但籽粒灌浆速率及其淀粉合成关键酶活性显著下降,致使籽粒充实度、粒重和产量显著下降,其中盐胁迫对弱势粒抑制作用大于强势粒。