高温影响水稻韧皮部同化物转运及代谢的作用机制及调控
发布时间：2021-04-17 11:21
近年来极端高温气候频发,作物生长环境恶化,水稻等农作物同化物转运受抑、源库关系失调,严重影响产量及品质的形成。目前有关水稻同化物转运和分配机理及其对高温等胁迫响应机制的研究多集中在“源”和“库”方面,而高温等逆境胁迫影响同化物在韧皮部装载、运输及卸载作用机理及调控措施的研究相对较少。鉴此,本研究以耐热性差异较大的日本晴（NIPP,耐热）及其突变体（HTS,热敏感）为材料,研究高温影响同化物（蔗糖）在水稻茎鞘、叶片和籽粒转运和代谢作用途径,探讨高温下外源蔗糖调节水稻同化物积累及分配的作用机理。主要结果如下:1.开花期高温胁迫导致水稻结实率及千粒重显著下降,其中HTS的降幅大于NIPP。然而,水稻籽粒形态、淀粉分支酶活性及剑叶光合速率受高温影响较小,推测花期高温导致粒重下降主要在于“流”的不畅,而不是“源”和“库”的限制。高温下,穗部干物质量及非结构性碳水化合物比例显著降低,而茎鞘及叶片明显增加。此外,高温下水稻叶片及叶鞘胞间连丝连接处观察到胼胝质沉积的现象,表明同化物转运的共质体途径也可能受到高温胁迫的影响。由于高温下水稻籽粒、茎鞘及叶片激素含量与碳水化合物变化趋势不一致,由此推理蔗糖而...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
开花期高温胁迫对水稻结实率、千粒重、粒型及光合速率的影响
图 2.2 开花期高温胁迫对水稻植株温度的影响。a，NIPP 对照植株温度图片；b，NIPP 高温植株温度图片；c，HTS对照植株温度图片；d，HTS 对照植株温度图片；e，NIPP 温度均值；f，HTS 温度均值（n=3, P<0.05）Fig 2.2 The tissue temperatures of leaf, panicle, and neck panicle node of rice under heat stress. The thermal images werephotographed by a thermal infrared imager under natural and heat stress condition. a and c, the thermal images of NIPPunder natural and heat stress conditions, respectively; b and d, the thermal images of HTS under natural and heat stressconditions, respectively. e and f, the average temperature of leaf, panicle and neck panicle node of NIPP and HTS,respectively (n=3, P<0.05)2.2.3 籽粒淀粉分支酶活性高温胁迫下籽粒淀粉分支酶活性发生小幅度下降，但高温处理与对照间无显著差异，高温处理期间（花后 12 天）与高温处理结束后（花后 22 天）表现一致。
图 2.3 开花期高温胁迫对籽粒淀粉分支酶活性的影响（n=3, P<0.05）Fig 2.3 Effect of heat stress on the activity of starch branching enzyme (n=3, P<0.05)2.2.4 干物质积累分配开花期高温胁迫显著降低 NIPP 与 HTS 单株干物质的增加，耐热性较差的 HTS 高温逆境下单株干重与对照相比下降幅度更大（图 2.4 a）。与对照相比，高温处理导致单穗干物质积累量减少，HTS 干物质积累量的下降幅度大于 NIPP（图 2.4 b）。相反，茎鞘及叶片干物质量在高温处理后显著高于对照，在茎鞘中表现更为突出（图 2.4 c, d）。穗重占总重的比例在高温处理显著低于常温对照，耐热性较差的 HTS 穗重占总重比例下降幅度大于耐热性较好的 NIPP（图 2.4 e）。茎鞘及叶片干重占总重的比例在高温处理下显著高于常温对照，并且 HTS 增加幅度大于 NIPP（图 2.4 f, g）。图 4h 揭示了高温处理结束后单穗干物质增加量占高温处理结束后单株干物质积累量的比例，高温处理下两株系均显著下降，并且耐热性较差的 HTS 下降幅度大于耐热性较好的 NIPP，高温处理 NIPP 为 27.9%，HTS 为 17.7%，对照处理 NIPP 为 75.1%，HTS 为 101.7%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究[J]. 符冠富,张彩霞,杨雪芹,杨永杰,陈婷婷,赵霞,符卫蒙,奉保华,章秀福,陶龙兴,金千瑜. 中国水稻科学. 2015(06)
[2]大气CO2浓度和温度互作对水稻生长发育的影响[J]. 景立权,赖上坤,王云霞,杨连新,王余龙. 生态学报. 2016(14)
[3]水稻淀粉合成相关基因SSⅠ、SSⅢ-1和PUL对稻米品质的影响[J]. 康翠芳,向珣朝,龙小林,苏文丽,许顺菊. 农业生物技术学报. 2015(03)
[4]晒田强度和氮素穗肥运筹对不同氮效率杂交稻产量及氮素利用的影响[J]. 朱从桦,孙永健,严奉君,蒋明金,徐徽,赵建红,马均. 中国水稻科学. 2014(03)
[5]抽穗结实期不同时段高温对稻米品质的影响[J]. 张桂莲,张顺堂,王力,肖应辉,唐文帮,陈光辉,陈立云. 中国农业科学. 2013(14)
[6]水稻高产氮高效型品种的物质积累与转运特性[J]. 李敏,张洪程,杨雄,葛梦婕,马群,魏海燕,戴其根,霍中洋,许轲. 作物学报. 2013(01)
[7]植物激素对杂交稻籽粒灌浆及蔗糖合酶活性的影响[J]. 唐瑭,谢红,吕冰,梁建生. 中国水稻科学. 2011(02)
[8]水稻不同粒位籽粒米质对花后不同时段温度胁迫的响应[J]. 董明辉,陈培峰,乔中英,吴翔宙,赵步洪,蒋媛媛,杨建昌. 作物学报. 2011(03)
[9]水稻弱势粒灌浆机理与调控途径[J]. 杨建昌. 作物学报. 2010(12)
[10]粳稻颖果维管束结构粒位间差异及其与品质性状的关系[J]. 于晓刚,张文忠,韩亚东,黄丽丽,徐海,赵明辉,高东昌,徐正进,陈温福. 作物学报. 2010(07)
本文编号：3143362
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
开花期高温胁迫对水稻结实率、千粒重、粒型及光合速率的影响
图 2.2 开花期高温胁迫对水稻植株温度的影响。a，NIPP 对照植株温度图片；b，NIPP 高温植株温度图片；c，HTS对照植株温度图片；d，HTS 对照植株温度图片；e，NIPP 温度均值；f，HTS 温度均值（n=3, P<0.05）Fig 2.2 The tissue temperatures of leaf, panicle, and neck panicle node of rice under heat stress. The thermal images werephotographed by a thermal infrared imager under natural and heat stress condition. a and c, the thermal images of NIPPunder natural and heat stress conditions, respectively; b and d, the thermal images of HTS under natural and heat stressconditions, respectively. e and f, the average temperature of leaf, panicle and neck panicle node of NIPP and HTS,respectively (n=3, P<0.05)2.2.3 籽粒淀粉分支酶活性高温胁迫下籽粒淀粉分支酶活性发生小幅度下降，但高温处理与对照间无显著差异，高温处理期间（花后 12 天）与高温处理结束后（花后 22 天）表现一致。
图 2.3 开花期高温胁迫对籽粒淀粉分支酶活性的影响（n=3, P<0.05）Fig 2.3 Effect of heat stress on the activity of starch branching enzyme (n=3, P<0.05)2.2.4 干物质积累分配开花期高温胁迫显著降低 NIPP 与 HTS 单株干物质的增加，耐热性较差的 HTS 高温逆境下单株干重与对照相比下降幅度更大（图 2.4 a）。与对照相比，高温处理导致单穗干物质积累量减少，HTS 干物质积累量的下降幅度大于 NIPP（图 2.4 b）。相反，茎鞘及叶片干物质量在高温处理后显著高于对照，在茎鞘中表现更为突出（图 2.4 c, d）。穗重占总重的比例在高温处理显著低于常温对照，耐热性较差的 HTS 穗重占总重比例下降幅度大于耐热性较好的 NIPP（图 2.4 e）。茎鞘及叶片干重占总重的比例在高温处理下显著高于常温对照，并且 HTS 增加幅度大于 NIPP（图 2.4 f, g）。图 4h 揭示了高温处理结束后单穗干物质增加量占高温处理结束后单株干物质积累量的比例，高温处理下两株系均显著下降，并且耐热性较差的 HTS 下降幅度大于耐热性较好的 NIPP，高温处理 NIPP 为 27.9%，HTS 为 17.7%，对照处理 NIPP 为 75.1%，HTS 为 101.7%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水杨酸减轻高温抑制水稻颖花分化的作用机理研究[J]. 符冠富,张彩霞,杨雪芹,杨永杰,陈婷婷,赵霞,符卫蒙,奉保华,章秀福,陶龙兴,金千瑜. 中国水稻科学. 2015(06)
[2]大气CO2浓度和温度互作对水稻生长发育的影响[J]. 景立权,赖上坤,王云霞,杨连新,王余龙. 生态学报. 2016(14)
[3]水稻淀粉合成相关基因SSⅠ、SSⅢ-1和PUL对稻米品质的影响[J]. 康翠芳,向珣朝,龙小林,苏文丽,许顺菊. 农业生物技术学报. 2015(03)
[4]晒田强度和氮素穗肥运筹对不同氮效率杂交稻产量及氮素利用的影响[J]. 朱从桦,孙永健,严奉君,蒋明金,徐徽,赵建红,马均. 中国水稻科学. 2014(03)
[5]抽穗结实期不同时段高温对稻米品质的影响[J]. 张桂莲,张顺堂,王力,肖应辉,唐文帮,陈光辉,陈立云. 中国农业科学. 2013(14)
[6]水稻高产氮高效型品种的物质积累与转运特性[J]. 李敏,张洪程,杨雄,葛梦婕,马群,魏海燕,戴其根,霍中洋,许轲. 作物学报. 2013(01)
[7]植物激素对杂交稻籽粒灌浆及蔗糖合酶活性的影响[J]. 唐瑭,谢红,吕冰,梁建生. 中国水稻科学. 2011(02)
[8]水稻不同粒位籽粒米质对花后不同时段温度胁迫的响应[J]. 董明辉,陈培峰,乔中英,吴翔宙,赵步洪,蒋媛媛,杨建昌. 作物学报. 2011(03)
[9]水稻弱势粒灌浆机理与调控途径[J]. 杨建昌. 作物学报. 2010(12)
[10]粳稻颖果维管束结构粒位间差异及其与品质性状的关系[J]. 于晓刚,张文忠,韩亚东,黄丽丽,徐海,赵明辉,高东昌,徐正进,陈温福. 作物学报. 2010(07)
本文编号：3143362
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