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《飥犳按绋荤亴娴嗘湡澶滈棿楂樻俯瀵瑰彾鐗囱“钥佸强绫界矑鍏呭疄镄勫奖鍝.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《飥犳按绋荤亴娴嗘湡澶滈棿楂樻俯瀵瑰彾鐗囱“钥佸强绫界矑鍏呭疄镄勫奖鍝.doc(10页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 基金项目:国家自然科学基金(30471018),河南省科技创新杰出人才支持计划(094200510003),教育部新世纪优秀人才支持计划(NECT-08-0663),国家农业科技成果转化基金项目(2008GB2D000187)作者简介:杜彦修,1976年生,男,濮阳人,助教,博士,从事水稻育种与分子生物学工作;宋兴年,1984年生,男,阿克苏人,硕士研究生,从事水稻栽培生理方面研究。通讯作者:赵全志,1968年生,驻马店人,教授,博士生导师,从事水稻栽培生理工作。水稻灌浆期夜间高温对叶片衰老及籽粒充实的影响摘要:以粳稻品种方欣4号为材料,在大田环境条件下,研究了水稻灌浆期夜间高温对叶绿素含量
2、、衰老相关酶(SOD、POD和CAT)、MDA含量、产量构成要素及强弱势粒灌浆动态过程的影响.结果表明,灌浆期夜间高温显著降低叶绿素含量,导致衰老提前,缩短灌浆期;夜间高温使SOD酶活性延后5d达到峰值,显著降低了10d和25d的SOD酶活性;使CAT酶活性提前5d达到峰值,极显著的提高了20d的CAT酶活性、极显著的降低了25d的CAT酶活性;对POD酶活性影响不显著;显著提高了MDA含量.夜间高温极显著降低了水稻的结实率、强弱势粒千粒重和强弱势粒的充实度.夜间高温显著降低了强势粒全灌浆期的灌浆速率、极显著的降低了弱势粒全灌浆期的灌浆速率;从灌浆动态过程来看,夜间高温极显著地降低了强势粒10
3、-15d的灌浆速率、显著降低了20-25d的灌浆速率、显著提高了15-20d的灌浆速率,对弱势粒的影响,夜间高温显著提高了0-5d和15-20d的灌浆速率、显著减低了10-15d的灌浆速率、极显著地降低了25-30d的灌浆速率.关键词:水稻;夜间高温;衰老;千粒重;充实度;灌浆速率中图分类号:S511Effects of high night temperature on leaf senescence and grain plumpness during rice grain fillingDU Yan-xiu, SONG Xing-nian, ZHANG Jing, LI Jun-zhou
4、, ZHAO Quan-zhi(Agronomy College, Rice Engineering Research Center, Henan Agricultural niversity, The Incubation Base of National Key Laboratory for Physiological Ecology and Genetic Improvement of Food Crops in Henan Province, zhengzhou 450002)Abstract:The japonica rice variety Fangxin 4 was used t
5、o research the effects of high night temperature(HNT) on chlorophycontent, enzymes activities related to senescence (Superoxide Dismutase SOD, peroxidase POD and catalase CAT), Maleic Dialdehyde (MDA) content, yield components and dynamic grain-filling of superior and inferior spikelets during rice
6、grain filling stage in the field cultural condition. The results showed under high night temperature, the chlorophy content decreased significantly, leaves senescence earlier, shortened grain-filling period . Enzymes activities related to senescence and MDA content were analyzed which displayed unde
7、r high night temperature, the peak of SOD activity achieved lately 5 days during grain filling period, and the activity significantly decreased at 10 day and 25 day after heading, the peak of CAT activity achieved early 5 days during grain filling period, and CAT activity increased significantly at
8、20 day and reduced significantly at 25 day after heading, however POD activity was not obvious changes, MDA content increased significantly during grain filling period. Seed setting rate, thousand-grain weight and grain plumpness of superior and inferior spikelets decreased significantly under high
9、night temperature. The grain filling rate of superior and inferior spikelets decreased significantly and highly significantly, respectively. The dynamic changes of grain filling under high night temperature were the grain filling rate of superior grains decreased at 10-15d and 20-25d highly signific
10、antly or significantly respectively, and increased significantly at 15-20d. The grain filling rate of inferior grains increased significantly at 0-5d and 15-20d, and decreased significantly or highly significantly at 10-15d and 25-30d respectively. Keywords:rice; high night temperature; senescence;
11、thousand-grain weight; Grain Plumpness ; grain-filling rate人类活动加剧导致的全球变暖1,对粮食作物的产量和品质产生了很大影响2-7.高温对水稻的营养生长、生殖生长和灌浆成熟阶段都有影响8.在水稻灌浆成熟期间,白天高温和夜间高温(白天高温34/22,高夜间温22/34)均降低水稻产量,且夜间高温对水稻的危害较白天高温更大9.Peng等研究表明,从1979至2003年,夜间最低温度升高幅度大于白天最高温度升高幅度5,并且夜间最低温度每升高1,水稻产量就降低6%-10%5-6.最新研究利用亚洲6个国家227个农场的温度和产量数据分析发现,夜
12、间最低温度升高1,每公顷产量减少322.4kg4.虽然夜间高温比白天高温对水稻的危害大,但大多数研究关注于白天高温对水稻产量、品质及生理特征特性的影响10-16,夜间高温降低水稻产量的原因研究较少17-18.本研究采用在灌浆期对水稻夜间升温、白天温度与环境温度相同,且灌浆期夜间温度变化与自然温度变化一致的试验处理,研究了夜间高温对水稻产量和衰老生理特性的影响,以期对夜间高温危害水稻产量的原因进行探究,为全球变暖背景下提高水稻产量提供理论依据.1材料与方法1.1 试验地点与条件试验于2009年在河南农业大学科教园区进行,5月5号播种,6月15号移栽.稻田质地为沙壤土,土壤基础肥力为:土壤有机质含
13、量9.73g.kg-1,土壤碱解氮26.56mg.kg-1,速效磷24.85 mg.kg-1,速效钾74.98 mg.kg-1. 1.2 试验材料与设计供试水稻品种为常规粳稻方欣4号.采用大田试验,试验小区面积16m2,采用随机区组设计,3次重复.试验小区用塑料棚覆盖,棚内用空调和加热器对夜间温度进行控制,白天去掉塑料棚,自然条件下生长的水稻为对照.夜间升温处理从水稻稻穗完全抽出开始,每天19:00-7:00升温,一直到收获结束,期间夜间平均温度最高为21.6,最低为15.2,全灌浆期平均为19.4;对照夜间平均温度最高为18.2,最低为8.9,全灌浆期平均温度为14.7(图1).田间管理同一
14、般大田生产:大田每公顷施纯N 225kg,N:P:K=2:1:3,N肥分3次施,基肥:蘖肥:穗肥30:30:40,钾肥和磷肥作基肥一次施完.1.3 试验方法在抽穗期,选取生长整齐一致、同日抽穗的稻穗挂牌标记,标记稻穗完全抽出后进行夜间升温处理,分别于抽穗后5,10,15,20,25,30d上午10:00-10:30取挂牌的稻穗、剑叶、倒2叶和倒3叶,叶片迅速用液氮冷冻处理,然后转移至-80冰箱中,用于酶活性测定.3次重复.稻穗于105杀青烘干,对强弱势粒进行区分,分别测定其干物质重.1.3.1 叶片叶绿素含量的测量采用SPAD 520( Minolta SPAD 502,Minolta Cam
15、era Co . , Ltd. , Japan)便携式叶绿素计测定,于抽穗后5天开始,对剑叶、倒2叶和倒3叶每5d测定一次,每一叶位取5株进行测定,重复3次.1.3.2剑叶、倒2叶和倒3叶取等量混合用于酶活性和MDA含量的测定.酶活性测定超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光还原法19测定,以抑制NBT光化还原50% 所需酶量为一个酶活单位,酶活性以Umin-1mg-1 FW表示.过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚显色法20测定,酶活性以每分钟OD470增加0.01为一个酶活力单位(U),酶活性以Umin-1g-1FW表示.过氧化氢酶(CAT)活性通过紫外吸收法19,以1min
16、 内A240 减少0.01为一个酶活力单位(u)进行测定,酶活性以Umin-1g-1FW表示.丙二醛( MDA)含量采用硫代巴比妥酸法19测定.均为三片功能叶的混合测定值.1.3.3收获后自然晾干,测定结实率、强势粒千粒重、弱势粒千粒重、中部籽粒千粒重、充实度.谷粒充实度的计算:按照朱庆森的方法,谷粒充实度(%)=受精籽粒的平均粒重/比重大于1的饱粒的平均粒重10021.1.3.4运用Excel和spss16.0进行数据分析. 图 灌浆期夜间平均温度趋势变化Fig.1. Change of average night temperature during grain-filling stage
17、 2 结果与分析21 夜间高温对水稻三片功能叶叶绿素含量的影响图2表明,在水稻灌浆期,随着灌浆进程,叶片不断衰老,夜间高温和自然温度下三片功能叶的叶绿素含量都下降,且变化趋势基本一致.夜间高温下,剑叶、倒2叶和倒3叶的叶绿素值均低于自然温度下水稻叶绿素值(高温条件下倒2叶抽穗10d除外),方差分析结果表明,夜间高温显著降低水稻三片功能叶的平均叶绿素值(6次叶绿素值的平均值).自然温度下,剑叶和倒2叶叶绿素值从抽穗20d后急剧下降,倒3叶叶绿素从抽穗10d后急剧下降;夜间高温下,剑叶和倒2叶叶绿素值从抽穗10d后急剧下降,倒3叶叶绿素从抽穗10d后急剧下降,三片功能叶的叶绿素含量下降幅度均比自然
18、温度下大.可以看出夜间高温导致水稻衰老提前.图 夜间高温对叶绿素含量的影响Fig.2. Effect of high night temperature on Chlorophycontent during grain-filling stage 2.2 夜间高温对水稻三片功能叶的衰老酶活性和MDA含量的影响2.2.1夜间高温对超氧化歧化酶(SOD)的影响由图3可知,在水稻灌浆期,自然温度下水稻SOD酶活性总体呈单峰曲线变化,表现为随灌浆进程逐渐上升,达到峰值后又逐渐下降;夜间高温下,SOD酶活性总体呈先升高,后降低,再升高的变化趋势.自然温度下,SOD酶活性在抽穗后10d急速达到峰值,夜间高
19、温下SOD酶活性在抽穗后15d达到峰值,酶活性峰值后移了5d.夜间高温下,5至25d,三片功能叶的SOD酶活性低于自然温度下三片功能叶的SOD酶活性,其中15d和20d两者基本相同,30d高于自然温度下的SOD酶活性.方差分析表明夜间高温显著降低了10d和25d的SOD酶活性.2.2.2 夜间高温对过氧化物酶(POD)的影响由图4可知,在水稻灌浆期三片功能叶的POD酶活性总体变化趋势表现一致,均为先升高达到峰值,随后下降到最小值,而后再升高.自然温度下,POD酶活性5至10d快速升高,10至15d平稳到达峰值,随后快速下降到25d的最小值,而后快速升高;夜间高温下,5至15d以一致的速率升高到
20、峰值,随后快速下降至20d,而后平稳降至25d最低值再升高.方差分析表明,在各个时期和总体上POD酶活性均差异不显著.2.2.3 夜间高温对过氧化氢酶(CAT)的影响由图5可知,在水稻灌浆期,自然温度下三片功能叶的CAT酶活性表现为,抽穗后5至15d下降, 15d达到最小值,15d至20d平稳上升,20d后快速上升,抽穗后25d达到峰值,随后快速下降;夜间高温下三片功能叶的CAT酶活性表现为,抽穗后5至10d下降至最小值,10至15d缓慢上升达,15至20d快速上升到达峰值,随后快速降低,25至30d又回升.夜间高温使水稻三片功能叶的CAT酶活性的最小值和最大值均提前5d出现.自抽穗后5d始至
21、15d,夜间高温的CAT酶活性低于自然温度下的酶活性,抽穗15至20d后,夜间高温的CAT酶活性高于自然温度下的酶活性;抽穗后25d至30d的酶活性又低于自然温度下的酶活性.方差分析表明,三片功能叶20d和25d的CAT酶活性夜间高温与自然温度间达到极显著差异.图3 灌浆期夜间高温对叶片SOD酶活性的影响Fig.3. the effect of high night temperature on leaf SOD activity during grain-filling stage图4 灌浆期夜间高温对叶片POD酶活性的影响Fig.4. the effect of high night te
22、mperature on leaf POD activity during grain-filling stage图5灌浆期夜间高温对叶片CAT酶活性的影响Fig.5. the effect of high night temperature on leaf CAT activity during grain-filling stage图6 灌浆期夜间高温对叶片MDA含量的影响Fig.6. the effect of high night temperature on leaf MDA content during grain-filling stage2.2.4夜间高温对丙二醛(MDA)含量
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