籼型水稻品种冠层温度的分异及其与产量和耐热性的关系

The objectives of this project are (1) to investigate the differences in canopy temperature and its relationship with grain yield, quality, and heat tolerance among early- and mid-season indica rice cultivars by determining the day and night-time canopy temperature and ecophysiological characteristics of rice population at booting, heading, and milky-maturity stages, anatomical structure of flag leaf at heading stage, photosynthetic characteristics, chlorophyll fluorescence parameters, the activity of RUBPCase, the content of soluble sugar and starch in leaves, root activity, and the heat resistance, yield components, and grain quality of rice cultivars, (2) to clarify the mechanisms underlying the differences in heat resistance among cultivars with different types of canopy temperature by examining the dynamics of panicle temperature and flowering and the physiological and biochemical responses of different cultivars to varying temperature treatments, and (3) to identify the critical canopy temperature depression index at booting and heading stages in order to optimize cultivation techniques and develop breeding methods for selecting heat-tolerant rice cultivars.

以早、中籼型水稻品种为对象，通过研究测定孕穗期、抽穗期和乳熟期群体白天和夜间冠层温度、群体生理生态指标、抽穗期剑叶的解剖结构、光合特性、叶绿素荧光参数、RUBPCase活性、叶片中可溶性糖与淀粉含量、根系活力、品种的耐热性、产量及其构成因素和稻米品质，探明早、中籼型水稻品种冠层温度的分异现象及其机理，冠层温度与品种产量、品质和耐热性的关系。通过研究不同温度条件下不同冠层温度类型品种的稻穗温度的变化规律、开花规律及生理生化响应的差异，明确不同冠层温度类型品种耐热性差异的机理。在明确冠层温度与品种耐热性关系的基础上，提出在孕穗期和抽穗期筛选或选育耐热性水稻品种的冠气温差指标，以丰富水稻高产优质理论，创新耐热性水稻品种生理育种方法。

明确南方籼稻冠层温度的差异及其与产量、品质和耐热性的关系，对籼稻的栽培和育种技术应对未来气候变暖具有重要意义。本研究结果表明，早籼稻产量与孕穗期和抽穗期白天气冠温差均呈显著正相关，与孕穗期和抽穗期夜间气冠温差均呈负相关，其中在抽穗期达到显著水平。抽穗期气穗温差与产量呈显著正相关。产量构成因子与气冠温差的相关性均未达到显著水平。低温型品种的碾米品质优于高温型品种，气冠温差越大稻米的出糙率和精米率越大。抽穗期低温型早稻品种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶绿素含量均不同程度上高于高温型品种。低温型早稻冠层透光率总体上小于高温型品种，叶面积指数总体上大于高温型品种，两种类型株型指标总体差异不大，低温型品种拥有更好的群体特征。低温型早稻剑叶气孔密度总体上大于高温型品种，其单位面积维管束横截面积百分率高于高温型品种。低温型早稻孕穗期和抽穗期叶片的抗氧化物保护酶类活性、可溶性糖含量和根系活力等抗逆性指标总体上均高于高温型品种。..不同时期白天气冠温差、气穗温差与中籼稻产量均呈正相关，其中乳熟期白天气冠温差与产量显著相关。通过聚类分析，供试品种可分为低温型、中温型和高温型三个类型。抽穗期低温型中籼稻品种净光合速率、蒸腾速率显著高于高温型品种，气孔导度和胞间CO2浓度无明显差异。与高温型品种相比，抽穗至乳熟期低温型品种叶片中叶绿素分解速度慢。低温型品种冠层透光率大，叶面积指数显著小于高温型品种，但成熟期干物质转运率高。低温型品种气孔面积显著大于高温型品种，叶片中维管束面积无明显差异。低温型品种孕穗期过氧化物酶活性低于高温型品种，过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量无差异。..自然条件下（NT）或高温（HT）处理各早稻品种穗温均高于叶温。NT处理下，早稻气叶温差与结实率呈显著的正相关关系，与高温胁迫指数呈负相关关系，但未达显著水平。HT处理下，早稻气叶温差与结实率也呈正相关关系，并且接近达到显著水平，与高温胁迫指数接近达到显著负相关关系。气叶温差在一定程度上可以反映早籼稻品种的耐热性。但中稻温度与耐热性的关系与早稻不同。抽穗期高温显著降低中稻结实率，但品种间结实率、高温胁迫指数无显著差异。而且，中稻剑叶气叶、穗温差与其耐热性之间无明显相关关系。因此，极端高温对水稻代谢产生严重影响，但早中稻不同品种表现出不同的耐热机制。