中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (10): 1867-1877.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.10.001
• 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学 • 下一篇
杜思琪(), 温育纶(
), 宁力兴, 尹晓雨, 王淑芬, 宋海燕, 王兆海, 李炜星, 廖江林(
)
收稿日期:
2024-11-18
接受日期:
2024-12-30
出版日期:
2025-05-16
发布日期:
2025-05-21
通信作者:
联系方式:
杜思琪,E-mail:sqdu22622023@163.com。温育纶,E-mail:yuekre@163.com。杜思琪和温育纶为同等贡献作者。
基金资助:
DU SiQi(), WEN YuLun(
), NING LiXing, YIN XiaoYu, WANG ShuFen, SONG HaiYan, WANG ZhaoHai, LI WeiXing, LIAO JiangLin(
)
Received:
2024-11-18
Accepted:
2024-12-30
Published:
2025-05-16
Online:
2025-05-21
摘要:
【目的】分析开花期高温对不同基因型籼稻的花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留和雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响,解析开花期高温诱导水稻颖花不育的原因。【方法】不同基因型籼稻种质通过错期播种种植于江西南昌,使高温处理在8月上旬的自然高温条件下同期开花、冠层处气温36.5―37.8 ℃,使适温对照在9月中旬的适温条件下同期开花、冠层处气温30.8―32.5 ℃。调查并比较高温对不同基因型籼稻的颖花育性、花粉粒吸胀膨大、花药开裂、花粉粒残留、雌蕊柱头捕获花粉粒数量等开花授粉性状的影响。【结果】水稻在高温条件下开花时,供试种质江西吉安丝苗、粤香占和黄广油占等表现高温钝感,颖花育性分别为91.6%、89.2%和87.9%;而水稻种质珍富、玉针香、IR64和密阳46则表现高温敏感,颖花育性依次为55.2%、60.3%、61.1%和73.2%,极显著或显著低于对照。高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46在高温条件下开花时的花粉粒吸胀膨大率依次为1.99%、1.16%、1.12%和2.70%,极显著小于对照;而其余供试种质在高温和适温条件下的花粉粒吸胀膨大率无显著差异。高温条件下,高温敏感种质珍富、玉针香、IR64和密阳46的花药裂口长度相对花药总长度的百分率为66.0%、45.4%、48.7%和63.6%,极显著或显著小于对照,花药中花粉粒残留量也明显多于对照;而其他供试种质在高温和适温下的花药裂口长度与花粉粒残留量均无明显差异。高温条件下,高温敏感种质的雌蕊单个柱头捕获花粉粒数量平均为20粒,极显著低于对照;而其余供试种质在高温和适温条件下捕获的花粉粒数量无显著差异。【结论】开花期高温抑制水稻花粉粒吸胀膨大、影响花药正常开裂、增加花粉粒“黏性”,从而阻碍花粉粒从花药中散落至雌蕊柱头,减少雌蕊柱头捕获有效花粉粒数量,造成水稻颖花不育而降低结实率。
杜思琪, 温育纶, 宁力兴, 尹晓雨, 王淑芬, 宋海燕, 王兆海, 李炜星, 廖江林. 开花期高温对不同基因型籼稻开花授粉的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(10): 1867-1877.
DU SiQi, WEN YuLun, NING LiXing, YIN XiaoYu, WANG ShuFen, SONG HaiYan, WANG ZhaoHai, LI WeiXing, LIAO JiangLin. Effects on Pollen Release Related Traits of the Differential Genotypes Indica by High-Temperature Stress at Anthesis[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(10): 1867-1877.
表1
水稻在高温和适温环境下开花时的开花授粉相关性状"
水稻种质名称 Germplasm name | 开花时间段的 冠层处平均气温 Average canopy temperature (℃) | 平均可育颖花率 Average spikelet fertility rate (%) | 花粉粒吸胀膨大率 Pollen grain swelling rate (%) | 花药裂口长度相对花药总长度的百分比 Percentage of the anther dehiscence to anther length (%) | 柱头捕获花粉粒数量 Pollen grain number on stigma | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
T | C | T | C | T | C | T | C | T | C | |||||
江西吉安丝苗 JiangxiJi’ansimiao | 37.3 | 32.7 | 91.6±2.1 | 92.4±1.7 | 13.25±0.13 | 11.39±0.11 | 84.3±1.7 | 85.5±1.9 | 34.4±0.5 | 39.8±0.7 | ||||
粤香占 Yuexiangzhan | 37.3 | 32.7 | 89.2±1.2 | 93.8±2.0 | 7.31±0.06 | 9.78±0.08 | 82.8±1.5 | 87.2±1.8 | 35.4±0.9 | 65.4±1.3 | ||||
黄广油占 Huangguangyouzhan | 37.2 | 32.4 | 87.9±1.3 | 91.3±1.8 | 6.75±0.03 | 6.81±0.04 | 85.1±1.7 | 84.0±1.7 | 33.6±0.7 | 35.4±0.9 | ||||
华占 Huazhan | 37.2 | 32.4 | 86.9±1.1 | 91.8±1.8 | 6.35±0.02 | 5.70±0.04 | 78.2±1.4 | 81.8±1.5 | 31.6±0.5 | 32.6±0.7 | ||||
浓香39 Nongxiang39 | 37.1 | 32.3 | 86.3±1.3 | 91.8±2.0 | 7.88±0.05 | 6.97±0.06 | 79.1±1.3 | 78.6±1.4 | 31.8±0.4 | 52.2±1.3 | ||||
华丝占 Huasizhan | 37.1 | 32.3 | 85.9±1.4 | 87.8±0.9 | 8.53±0.07 | 9.34±0.08 | 79.4±1.3 | 79.6±1.5 | 39.6±0.7 | 56.4±1.2 | ||||
七银占 Qiyinzhan | 37.1 | 32.3 | 85.2±1.2 | 88.3±1.1 | 6.27±0.04 | 7.84±0.05 | 78.6±1.2 | 77.2±1.4 | 35.8±0.9 | 46.4±1.3 | ||||
广新占 Guangxinzhan | 37.1 | 32.3 | 82.9±1.0 | 92.1±1.7 | 7.15±0.04 | 10.17±0.12 | 77.8±1.3 | 76.1±1.1 | 33.2±0.6 | 37.0±0.9 | ||||
黄籼占 Huangxianzhan | 37.3 | 32.7 | 82.9±0.8 | 94.6±1.9 | 6.30±0.03 | 6.71±0.05 | 82.2±1.4 | 84.2±1.6 | 35.0±0.9 | 41.0±1.3 | ||||
美香占2号 Meixiangzhan2 | 37.2 | 32.4 | 82.8±0.9 | 88.6±1.6 | 7.16±0.03 | 5.65±0.03 | 83.0±1.1 | 83.3±1.6 | 38.6±0.9 | 36.0±0.6 | ||||
19香 19xiang | 36.9 | 32.2 | 81.5±0.9 | 83.1±1.2 | 8.75±0.05 | 7.08±0.06 | 81.2±1.3 | 84.3±1.7 | 32.6±0.5 | 58.0±1.6 | ||||
密阳46 Miyang46 | 37.1 | 32.3 | 73.2±1.0* | 87.6±1.3 | 2.70±0.03** | 8.74±0.06 | 63.6±1.0* | 80.5±1.5 | 20.6±0.3** | 51.2±1.7 | ||||
IR64 International rice 64 | 36.9 | 32.2 | 61.1±0.9** | 89.4±1.5 | 1.12±0.02** | 10.83±0.11 | 48.7±0.7** | 85.1±1.6 | 20.0±0.3** | 54.2±1.3 | ||||
玉针香 Yuzhenxiang | 37.1 | 32.3 | 60.3±0.9** | 80.4±1.2 | 1.16±0.02** | 7.72±0.04 | 45.4±0.8** | 82.8±1.5 | 20.0±0.3** | 36.8±0.7 | ||||
珍富 Zhenfu | 36.9 | 32.2 | 55.2±0.7** | 82.5±1.1 | 1.99±0.03** | 12.80±0.11 | 66.0±0.9* | 85.2±1.6 | 21.2±0.4** | 51.4±1.7 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
张卫建, 陈长青, 江瑜, 张俊, 钱浩宇. 气候变暖对我国水稻生产的综合影响及其应对策略. 农业环境科学学报, 2020, 39(4): 805-811.
|
|
|
[4] |
刘力, 阮荣平. 气候变暖对粮食安全的影响综述. 江苏农业科学, 2016, 44(11): 6-10.
|
|
|
[5] |
陈劲, 唐文帮. 水稻耐极端高温育种研究进展. 杂交水稻, 2024, 39(3): 1-11.
|
|
|
[6] |
郭建茂, 白玛仁增, 梁卫敏, 申双和, 江晓东. 两湖地区水稻抽穗开花期高温热害时空分布. 中国农业气象, 2019, 40(1): 51-61.
|
|
|
[7] |
陈东东, 栗晓玮, 张璐阳, 罗孳孳, 张建平, 陈翛. 西南地区水稻高温热害时空特征及危险性. 中国农业气象, 2024, 45(8): 860-871.
|
doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.005 |
|
[8] |
doi: 10.1093/jxb/erz426 pmid: 31560053 |
[9] |
|
[10] |
徐鹏, 贺一哲, 黄亚茹, 王辉, 尤翠翠, 何海兵, 柯健, 武立权. 花期短时高温对不同品种水稻颖花开放动态及产量的影响. 中国农业气象, 2023, 44(1): 25-35.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
许用强, 姜宁, 奉保华, 肖晶晶, 陶龙兴, 符冠富. 水稻开花期高温热害响应机理及其调控技术研究进展. 中国水稻科学, 2024, 38(2): 111-126.
doi: 10.16819/j.1001-7216.2024.230601 |
doi: 10.16819/j.1001-7216.2024.230601 |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
doi: 10.1093/jxb/err014 pmid: 21325605 |
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
徐鹏, 贺一哲, 尤翠翠, 黄亚茹, 何海兵, 柯健, 武立权. 高温胁迫导致水稻颖花败育的机理及其防御措施研究进展. 江苏农业学报, 2023, 39(1): 255-265.
|
|
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
陈建珍, 闫浩亮, 刘科, 穆麒麟, 朱开典, 张运波, 田小海. 大穗型水稻品种抽穗开花期遭遇高温后的结实表现. 中国农业气象, 2018, 39(2): 84-91.
|
|
|
[29] |
刘业涛, 刘科, 王毅, 高园, 田小海. 高温条件下水稻耐感品种冠层微气象特征差异. 中国稻米, 2019, 25(3): 75-79.
doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2019.03.016 |
doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2019.03.016 |
|
[30] |
方文英, 陈佳麒, 楚岱蔚, 丁梦佳, 姚平, 金益民, 罗天子, 沈兴连, 莫红华, 黄玉英, 郑孝孝, 朱德峰. 抽穗开花期高温对杂交稻结实率和产量影响研究. 浙江农业科学, 2025, 66(1): 30-34.
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20231024 |
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20231024 |
|
[31] |
李克阳, 张伟, 台德卫, 石英尧, 张德文. 水稻耐热性鉴定技术体系的研究. 杂交水稻, 2024, 39(2): 23-28.
|
|
|
[32] |
胡玉婷, 郝蓉蓉, 党程成, 周梦, 刘洋旋, 刘越, 杨青青, 陈龙周, 严鹏, 田小海. 江汉平原优质粳稻灌浆前期高温胁迫下的田间微气象特征. 江西农业大学学报, 2023, 45(6): 1347-1357.
|
|
|
[33] |
高园, 沈升, 刘科, 杨璐, 魏中伟, 马国辉, 田小海. 杂交水稻新品种在自然高温下的耐热性评价. 杂交水稻, 2019, 34(6): 68-74.
|
|
|
[34] |
季平, 柳浩, 叶世河, 刘金龙, 匡佳丽, 龙莎, 杨洪涛, 刘晓龙. 不同生殖生长阶段高温胁迫对水稻产量和品质的影响. 核农学报, 2023, 37(9): 1872-1883.
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.09.1872 |
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.09.1872 |
|
[35] |
林聃, 江敏, 苗波, 郭萌, 石春林. 水稻高温热害模型研究及其在福建省的应用. 中国水稻科学, 2023, 37(3): 307-320.
doi: 10.16819/j.1001-7216.2023.220604 |
doi: 10.16819/j.1001-7216.2023.220604 |
|
[36] |
宋有金, 吴超. 高温影响水稻颖花育性的生理机制综述. 江苏农业科学, 2020, 48(16): 41-48.
|
|
|
[37] |
胡声博. 水稻高温诱导颖花不育品种间差异及其机理研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2013.
|
|
|
[38] |
张桂莲, 陈立云, 张顺堂, 刘国华, 唐文邦, 李梅华, 雷东阳, 陈信波. 高温胁迫对水稻花粉粒性状及花药显微结构的影响. 生态学报, 2008, 28(3): 1089-1097.
|
|
|
[39] |
张祖建, 王晴晴, 郎有忠, 王春哥, 朱庆森, 杨建昌. 水稻抽穗期高温胁迫对不同品种受粉和受精作用的影响. 作物学报, 2014, 40(2): 273-282.
|
|
|
[40] |
|
[41] |
|
[1] | 王爱冬, 李瑞杰, 冯向前, 洪卫源, 李子秋, 张晓果, 王丹英, 陈松. 基于多角度成像与机器学习的水稻叶面积精确估算[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1719-1734. |
[2] | 李云丽, 刁邓超, 刘雅睿, 孙玉晨, 孟祥宇, 邬陈芳, 汪妤, 吴建辉, 李春莲, 曾庆东, 韩德俊, 郑炜君. 小麦苗期耐热性全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1663-1683. |
[3] | 韦萍, 潘炬忠, 朱德平, 邵胜雪, 陈珊珊, 韦雅倩, 高维维. OsDREB1J调控水稻籽粒大小的功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1463-1478. |
[4] | 刘劲松, 伍龙梅, 包晓哲, 刘志霞, 张彬, 杨陶陶. 短期减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1508-1520. |
[5] | 孟慧, 罗丙玉, 卢正宇, 王鹏, 康冬茹, 郑成淑, 王文莉. 菊花CmASMT的克隆及其在高温抗性中的作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1617-1626. |
[6] | 王彬, 吴朋浩, 鲁剑巍, 任涛, 丛日环, 陆志峰, 李小坤. 长江中游地区水稻-油菜轮作体系需水特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1355-1365. |
[7] | 熊嘉妮, 李宗玥, 胡衡亮, 顾天宇, 高艳, 彭佳师. OsLCT1启动子驱动OsNRAMP5表达对镉向水稻种子迁移的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1259-1268. |
[8] | 晋艺丹, 何旎清, 程朝平, 林少俊, 黄凤凰, 白康呈, 张涛, 汪文潇, 余敏祥, 杨德卫. 稻瘟病抗病蛋白Pigm-1互作蛋白的筛选与鉴定[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1043-1051. |
[9] | 靳亚茹, 陈斌, 王歆凯, 周田田, 李笑, 邓晶晶, 杨郁文, 郭冬姝, 张保龙. 利用基因编辑产生长片段缺失创制低谷蛋白水稻种质[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1052-1064. |
[10] | 唐宇, 雷毕欣, 王传伟, 严轩韬, 王浩, 郑杰, 张文静, 马尚宇, 黄正来, 樊永惠. 彩色小麦花青素积累对花后高温胁迫的响应机理[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1083-1101. |
[11] | 徐元元, 贾东升, 宾羽, 魏太云. 黑尾叶蝉PGRP6负调控共生菌抑制水稻矮缩病毒的经卵传播[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 907-917. |
[12] | 郑雅琴, 刘雪晴, 吴思文, 唐小燕, 杨丹妮, 汪永康, Ahmad Aftab, Khna Afrsyab, 汪承刚, 陈国户. 乌菜BcDET2的克隆及其抽薹开花调控功能[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 991-1003. |
[13] | 陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇. 冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 647-659. |
[14] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
[15] | 王少骅, 沈年桥, 储天然, 吴永汉, 李康宁, 石延霞, 谢学文, 李磊, 范腾飞, 李宝聚, 柴阿丽. 浙江苍南番茄-水稻轮作对连作土壤理化性质和微生物群落的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 692-703. |
|