高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的影响
高温胁迫对水稻花器官及稻米品质影响的研究进展
高温胁迫对水稻花器官及稻米品质影响的研究进展赵启辉;马廷臣;夏加发;王元垒;赵宝;王青;朱昌兰;李泽福【摘要】Since high temperature stress does serious harm on rice, it is of significant importance to carry out studies on heat tolerance in rice. This paper reviews the impact of heat stress on flower organs and yield traits of rice, the response of rice quality to high temperature stress, then proposes future research directions, so as to provide some references for the heat tolerance research in rice.% 高温胁迫对水稻的危害严重，开展水稻耐高温研究对我国水稻安全生产有重要的指导意义。
本文综述了高温胁迫对水稻花器官以及产量性状的影响、稻米品质对高温胁迫的响应，并提出进一步研究的方向，以期为水稻耐高温研究提供一些参考。
【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P162-165)【关键词】水稻;高温胁迫;花器官;稻米品质【作者】赵启辉;马廷臣;夏加发;王元垒;赵宝;王青;朱昌兰;李泽福【作者单位】江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西省超级稻工程技术研究中心，南昌 330045; 安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031;江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西省超级稻工程技术研究中心，南昌 330045;安徽省农业科学院水稻研究所，安徽省水稻遗传育种重点实验室，国家水稻改良中心合肥分中心，合肥 230031【正文语种】中文近年来随着温室效应的加剧,全球气候变暖,水稻生殖生长期频繁遭遇异常高温,对我国水稻产量造成了极大的损失。
高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的影响
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高温 胁 迫 对水 稻 灌 浆 结 实期 叶绿 素 荧 光 、抗 活 性 氧 活 力和 稻 米 品质 的 影 响
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维普资讯
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熟 稻米总 淀粉及直链 淀粉 含量降低 ，蛋 白质含量 升高，垩白度上 升而 千粒重下 降。 高温胁 迫下光 合作用 的原初反应 被
抑 制，抗 活性氧 活力降低 ，水稻 叶片功 能期缩 短，可 能是稻 米品质 降低 的重要原 因 。 关键 词 ：水稻 ；高 温胁迫 ：叶绿 素荧光 ：抗 活性氧 活力 ；品质
灌浆结实期高温胁迫对水稻产量及品质的影响
２ ０ １ ５年 第 ５期 （ 总第 ４ ３ ０期 ）
・ １ ・
灌 浆 结 实期 高 温 胁 迫 对 水 稻 产量 及 品质 的影 响
褚 丽敏 ， 赵 洪利 ， 韩 万 海
（ 黑 龙 江省 八 五 二 农 场 ， 黑龙 江 宝清 １ ５ ５ ６ ２ ０ ）
摘要： 选 用 黑 龙 江 省 第三 积 温 带 的 ４个 主 栽 粳 稻 品 种 ， 垦鉴 稻 ６ 、 龙粳 ２ ６ 、 龙粳 ３ １和 垦 稻 １ ２ ， 利用人 工气候 室
１ ． １ 供 试 品 种
试 验选 用食 味 品质 有差 异 的 ４个 粳 稻 品种 ， 垦鉴 稻 ６ 、 龙粳 ２ ６ 、 龙粳 ３ １和 垦稻 １ ２ 。
１ ． ２ 试 验 设 计
试 验于 ２ ０ １ ２年 在 黑龙 江省 八 五二农 场科 研 站温 室 内高 温 和 温室 外 常 温处 理 下 进 行 盆栽 试 验 。每 个 品 种设 ８盆 ， 于 ５月 １ ５日插秧 ， 每 盆 ３株 。各 品种 盆栽 齐穗 后开 始放 置 于不 同的温度 处理 下 ， 即每 品种 的 ８个 盆中 ， ４个 盆 放在 玻璃 温 室 内（ ２ ０ ￣３ ５ ℃） ， 另 ４个 盆放在 玻璃 温 室外 （ １ ５ ～３ ０ 。 Ｃ） 。 １ ． ３ 水稻产 量的 测定 水 稻结 实 后 ， 统 计 每穗 总粒 数 、 每穗 实粒 数 ， 计算 结 实率 、 千粒 重 等指 标 ， 测 定 实际产 量 。
・
２ ・
现 代 化 农 业
２ ０ １ ５年 第 ５期 （ 总第 ４ ３ ０ 期）
２ ． ２ 灌 浆结 实期 高温胁 迫对 外观 品质 及加 工 品质 的影响
水稻热胁迫生理生化
水稻热胁迫生理生化1. 引言水稻（Oryza sativa）是全球重要的粮食作物之一，也是许多人类的主要食物来源。
然而，在全球气候变暖的背景下，高温对水稻的生长和产量产生了严重的威胁。
水稻热胁迫是指水稻遭受高温环境引起的生理和生化变化，对水稻的生长发育、光合作用、呼吸作用等产生负面影响。
本文将重点讨论水稻热胁迫的生理生化机制，并探讨如何应对水稻热胁迫以提高水稻的耐热性。
2. 水稻热胁迫的生理生化变化2.1 温度对水稻生长发育的影响高温环境对水稻的生长发育产生多方面的影响。
首先，高温会抑制水稻的种子萌发和幼苗生长，导致苗期减弱。
其次，高温会延缓水稻的生育期，缩短抽穗期和灌浆期，降低水稻的产量和品质。
此外，高温还会影响水稻的光合作用和呼吸作用，导致光合速率下降、呼吸速率增加，进而影响水稻的碳代谢和能量代谢。
2.2 水稻热胁迫的生理变化在高温环境下，水稻会发生一系列的生理变化以适应热胁迫。
首先，水稻的叶片温度升高，导致光合作用受抑制。
其次，水稻会产生一系列的热休克蛋白（heat shock protein，HSP），起到保护细胞膜、蛋白质和DNA等生物大分子的作用。
此外，水稻还会调节细胞内的钙离子浓度，维持细胞内环境的稳定。
2.3 水稻热胁迫的生化变化高温环境会引发水稻的一系列生化变化。
首先，高温会导致水稻叶绿素含量下降，影响光合作用的进行。
其次，高温会改变水稻的脂质组成，导致细胞膜的稳定性下降。
此外，高温还会导致水稻细胞内ROS（reactive oxygen species）的积累，引发氧化应激反应，导致细胞膜的氧化损伤。
3. 应对水稻热胁迫的策略3.1 选育耐热水稻品种选育耐热水稻品种是提高水稻耐热性的重要策略之一。
通过杂交育种、基因工程等手段，可以引入耐热相关基因，提高水稻的抗热能力。
例如，转基因水稻中过表达HSP基因可以提高水稻的耐热性。
3.2 调控水稻热胁迫信号通路水稻热胁迫会引发一系列信号通路的激活，通过调控这些信号通路可以提高水稻的热胁迫适应能力。
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）：1872~1883Journal of Nuclear Agricultural Sciences不同生殖生长阶段高温胁迫对水稻产量和品质的影响季平1， **柳浩1， **叶世河1刘金龙1匡佳丽1龙莎1杨洪涛1， 2刘晓龙1， 2， *（1宜春学院生命科学与资源环境学院，江西宜春336000；2江西省高等学校硒农业工程技术研究中心，江西宜春336000）摘要：为探究不同生殖生长阶段高温胁迫对水稻产量损失及稻米品质的影响，以水稻品种黄华占（HHZ）和Y两优1577（YLY1577）为材料，以白天32 ℃/晚上26 ℃为对照（CK），分别在孕穗期（始穗前7 d，HS1）及始穗后1~7（HS2）、8~14（HS3）、15~21（HS4）和22~28 d（HS5）进行高温胁迫（白天38 ℃/晚上32 ℃），测定水稻植株生长发育、产量结构和稻米品质的变化。
结果表明，孕穗期高温对水稻幼穗发育影响最大，始穗后1~7 d高温对结实率影响最大，8~14 d高温对千粒重影响最大。
HHZ、YLY1577分别在始穗后1~7、8~14 d高温胁迫下的产量损失最大。
孕穗期高温对稻米品质影响较小。
与对照相比，始穂后1~28 d高温使稻米加工品质降低，垩白粒率和垩白度增加；总淀粉、直链淀粉、蔗糖含量和胶稠度降低，蛋白质、葡萄糖和果糖含量增加；淀粉最终黏度、消减值和糊化温度增加，崩解值降低。
始穗后8~14 d高温对稻米的外观和食味品质影响最大，其次为始穗后15~21和1~7 d。
综上，孕穗期高温主要通过抑制幼穗生长发育影响产量形成。
始穗后1~14 d是高温胁迫影响水稻产量的关键时期，主要通过降低结实率和千粒重抑制产量形成。
始穗后8~21 d是稻米品质对高温胁迫的敏感时期，始穗后8~14 d遭遇高温胁迫可能会导致水稻产量和稻米品质的双重损失。
本研究结果为不同生育期高温胁迫下水稻的产量和品质评估提供了科学依据。
高温胁迫下不同防御处理对水稻生长和产量的影响
高温胁迫下不同防御处理对水稻生长和产量的影响【摘要】高温对水稻生长和产量造成了不利影响，而不同防御处理则在一定程度上缓解了这种影响。
本文通过研究高温胁迫下不同防御处理对水稻生长和产量的影响，探讨了高温胁迫与水稻综合耐性的关系。
研究发现，不同的防御处理对水稻的生长和产量有着不同的影响，其中某些处理能够有效提高水稻的抗热性和产量。
这为今后改良水稻的抗热性提供了新思路。
未来的研究可以进一步深入探究不同防御处理的作用机制，并寻找更加有效的防御措施，以提高水稻的耐高温能力。
通过本研究的启示，可以为水稻的生产提供参考，并为实现稳定的粮食生产做出贡献。
【关键词】水稻、高温胁迫、防御处理、生长、产量、综合耐性、启示、研究展望、结论1. 引言1.1 背景介绍水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一，也是全球人类最主要的粮食来源之一。
气候变化引起的高温胁迫对水稻生长和产量造成了严重影响，成为当前研究的焦点之一。
高温胁迫会导致水稻生长发育受到抑制，表现为叶片变黄、凋萎、生长迟缓等现象。
高温还影响水稻的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等生理生化过程，影响水稻的养分吸收和利用效率，从而影响水稻的生长和发育。
为了应对高温胁迫，研究人员开展了一系列不同防御处理的研究，包括改良作物品种、调节作物生长调节物质的应用、改善土壤环境等。
这些防御处理措施能够在一定程度上缓解高温胁迫对水稻的影响，提高水稻的耐受性。
通过研究高温胁迫下不同防御处理对水稻生长和产量的影响，可以为进一步提高水稻的耐热性、提高水稻产量提供重要的借鉴和指导。
中的这些问题是我们研究的出发点和重要依据。
1.2 研究目的研究目的是为了探究在高温胁迫下不同防御处理对水稻生长和产量的影响，从而为提高水稻耐高温性提供理论依据和实际指导。
通过研究，可以揭示高温胁迫对水稻生长和产量的具体影响机制，为进一步的抗高温育种和栽培管理提供科学依据。
通过比较不同防御处理对水稻的影响，探索出最有效的防御策略，为水稻的高温适应性和产量稳定性提供技术支持。
高温胁迫对水稻产量和品质的影响研究
高温胁迫对水稻产量和品质的影响研究文道平，角述峰，杨航(云南省昆明市禄劝县气象局，昆明651500）摘要：随着全球气候变暖，高温胁迫已成为影响水稻种植业的关键性因素。
高温胁迫能降低水稻光合速率、加快蒸腾速率，会抑制水稻生长发育进程，导致其结实率和千粒重下降、蛋白质含量减少，进而影响水稻产量和品质。
研究高温胁迫对水稻产量和品质的影响，有助于种植者和研究人员更深入理解温度变化对水稻生长带来的潜在威胁，减轻高温胁迫的负面影响。
关键词：高温胁迫；水稻产量；水稻品质随着全球气候变化的加剧，极端气候事件发生频率明显上升，高温胁迫已成为影响农业生产的重要环境因素之一。
水稻是我国重要的粮食作物之一，水稻生产关乎我国粮食安全和民众的基本生活。
然而，高温胁迫对水稻生长的负面影响日益凸显，尤其是在水稻的抽穗、开花和灌浆期，高温胁迫不仅会影响水稻的形态特征，还会造成其蛋白质含量减少、水分蒸腾增加、光合作用效率下降等一系列生理生化反应，影响水稻的产量和品质[1]。
本文旨在探索高温胁迫对水稻产量和品质的影响，分析高温胁迫下水稻的形态特征和生理生化指标变化，为培育具有抗高温能力的水稻、改进水稻的栽培措施提供科学依据，也为提高水稻产量和品质提供了参考。
1高温胁迫对水稻生长的影响1.1高温胁迫对水稻形态特征的影响1.1.1植株生长和结构变化高温胁迫会加快水稻植株生长速率，缩短水稻生长周期，减少水稻的有效分蘖和穗数，从而影响水稻产量和品质。
此外，高温会使水稻叶片变小、叶面积减少，进而影响其光合作用效率和生长发育速度。
1.1.2器官发育和结实率变化高温胁迫会导致水稻开花时间发生变化，影响其授粉效率，导致其结实率降低，以及穗长缩短、穗粒数减少等穗形变化，这些因素都会影响水稻的最终产量。
1.1.3叶片和叶绿体变化因高温胁迫导致的叶绿体膜损伤，会使水稻叶绿体结构受损、叶片的光合作用受阻，致使水稻叶片出现变黄或白化现象。
1.1.4根系变化高温胁迫会改变水稻根毛的形态和密度，导致根系变短、根量减少，影响水稻根部对水分和养分的吸收。
高温胁迫对早稻不同品种灌浆结实和稻米品质的影响
摘 要 ： 用 不 同耐 热 品 种 ， 选 研究 高 温 胁迫 后 籽 粒 灌 浆 的 差 异 。 结 果 表 明 ， 温 影 响 灌 浆 物 质 积 累 主要 在 ２个 阶 高 段 ， 是 高 温 胁 迫 阶 段 ， 阶段 灌浆 速 率增 大 ， 导 致 垩 白增 大 的 主要 因 素 ； 是 解 除 胁 迫 后 ， 浆 速 率 明 显 下 一 此 是 二 灌 降 、 浆 持 续 时 间 缩 短 ， 致 籽 粒 充 实 度 下 降 、 重 降 低 而影 响 产 量 。０ ２和农 大 ２８受 高 温 胁 迫 影 响 的 幅 度 灌 导 粒 ８ ８
Ａｕ ．， ０ ６ ｇ ２ ０
文章 编号 ： ０ — ２６ ２０ ）４ ０ ８ — ５ １ ０ ２８ （０６ ０ — ４３ ０ ０
高 温 胁 迫 对 早稻 不 同 品种 灌 浆 结实和稻 米品质 的影 响
李 木 英 熊 伟 石 庆 华 ， 志 红 潘 晓 华 谭 雪 明 ， ， 胡 ， ，
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Ａ ｂｓｒ ｃ ： ｒｅ ｉｓ ｏ ａｌ ｃ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｈｅ ｔ ｒ ｓｓａ ｅ ｗｅ ｅ ｓｕ ｉｄ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｈ ｉ ｅｅ ｃ ｔ ａ ｔ Ｖａ ｔｅ ｆ ｅ ｒｙ ｒ ｅ ｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ａ ｅ ｉｔｎｃ ｒ ｔ ｄ ｅ ｔ ｅｅ ｍｉ ｅ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｉ ｈ ｆ
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高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的 影响
滕中华 1 智 丽 2 宗学凤 1 王三根 1,* 何光华 1
(1 西南大学农学与生物科技学院, 重庆 400716; 2 西南大学园艺园林学院, 重庆 400716)
摘 要: 选用西农优 30 和富优 1 号两个水稻品种, 在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理, 测定叶绿素含量、 叶绿素荧光参数、抗活性氧活力的动态及成熟稻米的营养品质。结果表明, 高温胁迫下水稻叶片叶绿素含量降低, 叶 绿素荧光参数初始荧光(Fo)明显上升, PS II 的潜在活性(Fv/Fo)和 PS II 的最大光能转化效率(Fv/Fm)均低于对照, 呈下 降趋势; 灌浆结实后期 Fv/Fo 和 Fv/Fm 的下降速率最快; 灌浆结实后期抗氧化活力低于对照。同时, 高温胁迫下的成 熟稻米总淀粉及直链淀粉含量降低, 蛋白质含量升高, 垩白度上升而千粒重下降。高温胁迫下光合作用的原初反应被 抑制, 抗活性氧活力降低, 水稻叶片功能期缩短, 可能是稻米品质降低的重要原因。 关键词: 水稻; 高温胁迫; 叶绿素荧光; 抗活性氧活力; 品质
Abstract: The synthesis of assimilate such as starch, protein and lipid depends on the photosynthesis. Under stresses, the pig-
ments, primary reaction and electronic transport chain which have relations with photosynthesis are hurt or inhibited. The effect of high temperature caused by “Greenhouse Effects” becomes more and more frequent. To elucidate the injury mechanism under high temperature in rice plants, the dynamic changes of chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and active oxygen resistance activity were measured and the grain quality indices including starch, protein, and chalkiness were also analyzed in rice plants of cultivars Xinongyou 30 and Fuyou 1 during grain-filling period under high temperature treatment in climatic cabinets. The results showed that under high temperature (33℃), chlorophyll content of leaves decreased, initial fluorescence (Fo) increased obviously, maximal photochemical efficiency of PS II (Fv/Fm) and the potential photochemical efficiency of PS II (Fv/Fo) decreased, Fv/Fo and Fv/Fm declined faster during the whole grain-filling period, especially in late period. Meanwhile, active oxygen resistance activity (AORA) lowered by 45.16 and 35.99% as compared with the control in the late grain-filling period; under high temperature condition, the total starch and amylose contents of grains were lower than those of control, the protein contents increased to a different degree, and chalkiness and 1000-grain weight changed significantly in two cultivars. The main reason of degeneration of grain quality under high temperature stress is related to the inhibition of primary reaction of photosynthesis, drop of active oxygen resistance activity and contraction of functional period in leaves of rice plants. Keywords: Rice (Oryza sativa L.); High temperature stress; Chlorophyll fluorescence; Active oxygen resistance activity; Grain quality
第9期
滕中华等: 高温胁迫对水稻灌浆结实期叶绿素荧光、抗活性氧活力和稻米品质的影响
1663
环境条件的异常改变, 如极端温度、强光辐射及干旱 等, 可能引起与光合色素、原初反应及电子传递链等受损 或被抑制, 进而影响同化物的合成。当今全球范围的“温 室效应”对植物的影响越来越明显, 水稻作为一种重要的 粮食作物, 其遭受热害对人类生活带来的不利影响是不 言而喻的。灌浆结实期高温胁迫使水稻叶片产生光抑制和 光氧化, 进而引起稻米品质严重下降[1-3]。叶绿素荧光动 力学是以光合作用理论为基础, 利用体内叶绿素来研究 和探测植物光合生理状况及外界因子对其细微影响的一 种新型植物活体测量和诊断技术。由于其快速、灵敏和非 破坏性测量等优点, 在水稻的缺钾胁迫、镉胁迫和有机物 污染等逆境生理研究中得到应用[4-6]。在水稻的温度逆境 胁迫研究中, 郭培国发现 42℃高温胁迫后水稻叶片的 PS II 原初光能转化效率(Fv/Fm)、PS II 线性电子传递的量子 效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)下降, PS II 的相对还原状 态(1−qP)升高[7]。季本华等发现低温强光下处理 4 d 的籼 粳稻叶片, Fv/Fm 和 qN 降低[8]。金松恒等研究 6 个水稻品 种孕穗期叶绿素荧光特性, 发现 Fv/Fm 随叶位发生变化, 而 PS II 的光化学效率(ΦPSII)和电子传递速率(ETR)随叶位 降低明显下降[9]。在高温胁迫下灌浆结实期, 水稻的叶绿 素荧光、抗氧化活力的变化及其对稻米品质影响方面的研 究迄今报道甚少, 本试验利用人工气候室精确控温, 应 用叶绿素荧光技术, 探讨高温胁迫对水稻的伤害机理。
(1 College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716; 2 College of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University, Chongqing 400716, China)
一个晚上暗适应, 第 2 天用 LI-6400 和荧光叶室 6400-40
(美国, Li-Cor 公司)测定健康剑叶。荧光参数包括初始荧
光 Fo, PS II 潜在活性 Fv/Fo, PS II 的最大光能转化效率 (Fv/Fm)。计算公式来自 LI-6400 仪器说明书, 所有计算均
由仪器自动完成, 重复测定 3~5 次。 1.2.3 抗活性氧活力 参考宗学凤等的原理与方法[11], 采用南京建成生物所生产的抗活性氧活力试剂盒测试, 测 定抗活性氧活力, 其单位为 U mg−1 Protein, 重复测定 3 次。 1.2.4 籽粒营养品质 采用湖南农业大学植物激素重 点实验室开发的软件测定垩白度[12]; 用碘比色法测定直 链淀粉含量[13]; 用旋光法测定总淀粉含量[13]; 用凯氏定 氮法测定蛋白质含量, 重复测定 2~3 次。
基金项目: 重庆市科委项目(CSTC2007AB1033, CSTC2007AA1099, CSTC2007AC1051) 作者简介: 滕中华(1972−), 男, 重庆潼南人, 西南大学讲师, 在职博士, 从事植物生理学教学与科研工作。E-mail: zhonghuateng@
* 通讯作者(Corresponding author): 王三根。E-mail: wangsg@ Received(收稿日期): 2007-07-04; Accepted(接受日期): 2008-03-25.
起, 每隔 7 d, 于上午 9:00—10:30 取样并进行叶绿素荧光
动力学测定。其后, 将剑叶样品迅速保存于−20℃冰柜中
用于抗氧化测定。收获的成熟籽粒, 经烘 叶绿素含量
用叶绿素计(SPAD-502 型, 日本)
测剑叶, 测时避开叶脉[10], 重复测定 3~5 次。 1.2.2 叶绿素荧光参数 参考金松恒等方法[9]。稻株经
Effects of High Temperature on Chlorophyll Fluorescence, Active Oxygen Resistance Activity, and Grain Quality in Grain-Filling Periods in Rice Plants
TENG Zhong-Hua1, ZHI Li2, ZONG Xue-Feng1, WANG San-Gen1,*, and HE Guang-Hua1