水稻灌浆期间高温对水稻外观品质的影响

李进波　戚华雄

摘要：分析了2015、2016年湖北省水稻（Oryza sativa L.）品种区域试验33个籼稻参试品种的外观品质，2016年参试品种的平均垩白粒率和平均垩白度比2015年的分别增加了25.5个百分点和101.72%，说明2016年水稻灌浆期间的高温导致稻米垩白粒率和垩白度明显增加。建议利用分子标记辅助选择技术聚合非等位耐热性QTL以培育耐热品种，以及适当推迟中稻的播种期以确保水稻在适温条件下灌浆结实。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）;高温;垩白;分子标记辅助育种

中图分类号：S511         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）22-0028-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.006           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects on appearance quality of rice under high temperature during grain filling stage

LI Jin-bo，QI Hua-xiong

（Institute of Food Crops，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm Innovation and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China）

Abstract： The appearance quality of 33 indica rice varieties which tested in the regional trial of rice varieties in Hubei province from 2015 to 2016 was analyzed. The average chalky rice rate and chalkiness degree of the varieties in 2016 increased by 25.5 percentage point and 101.72% compared with that in 2015，respectively， indicating that the high temperature during rice filling and seed-setting stages in 2016 resulted in a significant increase in the chalky rice rate and chalkiness degree of rice. It is suggested that non-allele heat-tolerant QTLs should be pyramided by molecular marker-assisted selection （MAS） to breed heat-tolerant varieties， and that the sowing date of middle-season rice should be delayed to ensure that the grain filling and seed-setting stages of rice are under suitable temperature conditions.

Key words： rice （Oryza sativa L.）; high temperature; chalkiness; molecular marker-assisted selection

優质稻品种的选育是水稻育种的重要目标。随着生活水平的提高，人们对优质水稻的需求日益增加。稻米品质主要包括碾磨品质、外观品质和蒸煮食味品质等，其中外观品质是决定稻米市场价值的主要因素[1]。外观品质中又以稻米的垩白粒率和垩白度尤为重要。

据统计，2018年湖北省水稻面积239.1万 hm2、总产1 965.62万 t，其中中稻面积203.4万 hm2，总产1 733.86万t[2]，稻谷的优质化率对湖北省的水稻产业高质量发展至关重要。据湖北省粮食局对湖北省稻谷市场的抽样调查，影响中晚籼优质化率的主要指标是垩白粒率和垩白度[3]。垩白属于复杂的数量性状，受多基因控制，而且易受环境条件影响[4]。抽穗至成熟阶段高温会加快水稻灌浆速率，子粒充实度不足，米粒垩白度或垩白粒率明显增加[5]。研究表明，在灌浆期日平均温度高于26 ℃的情况下，随着温度的升高垩白度及垩白粒率相应增加[6]。2016年7月至8月湖北省先后出现两段持续晴热高温天气，湖北省大部分中稻都遭遇了抽穗扬花期高温热害，结实率下降明显，高温热害对湖北省中稻产量有较明显的影响[7]。

本研究以湖北省水稻品种区域试验33个籼稻参试品种为材料，通过比较同一试验品种在2015、2016年的外观品质，探讨高温对水稻外观品质的影响，据此提出提升湖北省水稻外观品质的途径，以期为水稻在该方面的研究提供参考。

1  数据来源和气温情况

试验数据来源于2015、2016年湖北省中稻品种区域试验汇总报告。

根据湖北省气候评价月报（http：//hb.cma.gov.cn/qxfw.action？newstype=59），2015年8月全省平均气温27.0 ℃，较常年同期偏低0.1 ℃。8月上旬，湖北省出现高温天气，≥35 ℃的高温集中出现在8月1—5日，其中以8月3日高温最明显。2016年8月全省平均气温28.3 ℃，较常年同期偏高1.3 ℃。8月11—25日出现持续高温天气过程，平均和最低气温较历史同期偏高3.0～5.0 ℃，各地月平均高温日数13 d，较常年同期偏多7 d。此次高温天气过程覆盖范围广、强度大，8月12—20日和23—25日全省半数以上的区域日最高气温≥35 ℃。

水稻品种的品质分析样品涉及襄阳、孝感等10个取样点，选取有代表性的襄阳、孝感和荆州3个试验点的8月气温数据进行分析，2016年的高温天气明显多于2015年。依据日极端最高气温≥35 ℃的天气称为高温天气、连续3 d以上的高温天气称为高温热浪的标准，2016年8月中旬3个试验点都是持续高温热浪（表1），而这段时间多数参试品种正处于灌浆初期。依据湖北省中稻品种区域试验汇总报告提供的资料，2015年7月下旬至8月上中旬为中稻孕穗抽穗阶段，8月中下旬到9月上旬为中稻灌浆充实期。2016年7月下旬至8月中下旬，全省出现间歇持续高温，对中稻抽穗扬花造成不同程度的负面影响。

2  结果与分析

2.1  灌浆期高温对稻米垩白粒率的影响

比较2015、2016年33个供试水稻样品的垩白粒率。结果（表2）表明，2015年29个水稻品种的垩白粒率≤30%，都达到了国标3级或以上标准，其他4个品种的垩白粒率在30%至35%;2016年在灌浆期遇到高温的情况下，只有荃优金1号和粤农丝苗的垩白粒率达到了国标3级的标准。对比2015、2016年的资料，可以发现2016年有24个品种的垩白粒率增加了1倍及以上，其中7个品种增加了2倍以上，荃优金1号和粤农丝苗2016年的垩白粒率也比2015年分别增加了1.0、6.5个百分点。33个水稻品种的平均垩白粒率年季间增加了25.5个百分点，说明2016年水稻灌浆期间的高温会明显增加稻米的垩白粒率。

2.2  灌浆期高温对稻米垩白度的影响

比较2015、2016年33个供试水稻样品的垩白度，结果（表3）表明，2015年14个水稻品种的垩白度≤5，达到了国标3级或以上标准，垩白度≥10的仅有2个品种;2016年只有荃优金1号和粤农丝苗的垩白度达到了国标3级的标准，垩白度≥10的有22个品种。对比2015、2016年的资料，18个的品种的垩白度增加了100%以上，其中4个品种增加了200%以上，仅荃优金1号和粤农丝苗的垩白度2年均达到了国标3级的标准，与2015年比，粤农丝苗在2016年的垩白度增加了30.30%，而荃优金1号在2016年的垩白度减少了43.33%。33个品种的平均垩白度年季间增加了101.72%，说明2016年水稻灌浆期间的高温导致稻米垩白度明显增加。

3  讨论

灌浆结实期的温度对稻米品质影响很大，其中垩白性状对温度最为敏感，高温会缩短有效灌浆时间，导致淀粉及其他有机物质积累减少，透明度变差，米粒垩白增加。因此，如何避免或克服高温对水稻外观品质的影响一直是水稻生产的热点问题之一。为提高湖北省中稻的外观品质，从水稻育种和栽培两方面提出以下建议：

1）培育耐热品种。不同水稻品种对高温的响应有很大差别，参试品种荃优金1号和粤农丝苗在灌浆结实期遇到高温的情况下，其垩白性状相对稳定，因此培育对温度反应钝感的水稻品种是提升水稻品质的重要目标。水稻耐热性是一个非常复杂的性状，特定的耐热性种质其耐热性可能仅限于水稻发育的某个阶段，因此发掘和鉴定具有不同特性的耐热种质是降低热胁迫效应的关键。随着水稻分子生物学研究的快速发展，水稻的耐热性研究也取得了一些进展，已定位或克隆多个水稻耐热性基因[6，8]，在水稻所有染色体上均有涉及，水稻耐热性是典型的多基因控制的数量性状，利用传统育种技术选育耐热品种难度极大，因此利用分子标记辅助育种技术聚合非等位耐热性QTL是提高水稻耐热能力的有效途径[9]。

2）通过调整播种期规避高温。湖北省年极端最高气温一般出现在7月下旬至8月中旬，而这一时段湖北省中稻正处于孕穗或开花灌浆期，因此通过栽培措施规避高温对中稻产量和品质的影响也是重要措施之一。相对于中稻来讲，湖北省的晚稻或一季晚稻的优质率较高，这得益于其开花灌浆期较适宜的温光条件。适当推迟中稻的播种期，使其在8月下旬抽穗扬花和9月灌浆成熟将有利于提升稻米的产量和品质[10]。需要注意的是，推迟中稻的播种期也会导致孕穗期遇到高温热害及开花期遇到低温冷害等新的问题。

参考文献：

[1] 张昌泉，赵冬生，李钱峰，等.稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展[J].中国农业科学，2016，49（22）：4267-4283.

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[3] 万丙良，游艾青.湖北水稻种植业发展对策思考[J].农业科技管理，2018，37（2）：56-59.

[4] 杜雪树，戚华雄.水稻垩白性状的遗传研究进展及遗传改良策略[J].湖北农业科学，2016，55（23）：6029-6032.

[5] 查  曼.高温影响水稻不同Wx等位基因表达及品质形成的研究[D].江苏扬州：扬州大学，2017.

[6] NEVAMEA Y M，EMON R M，MALEK M A，et al. Relationship between high temperature and formation ofchalkiness and their effects on quality of rice[J].BioMed research international，2018，2018：1-18.

[7] 邓爱娟，刘可群，刘  敏，等.2016年湖北省中稻高溫热害影响调查分析[J].湖北农业科学，2017，56（17）：3260-3264.

[8] 张桂莲，廖  斌，唐文帮，等.稻米垩白性状对高温耐性的QTL分析[J].中国水稻科学，2017，31（3）：257-264.

[9] ZHAO X，DAYGON V D，MCNALLY K L，et al. Identificationof stable QTLs causing chalk in rice grains in nine environments[J].Theor Appl Genet，2016，129（1）：141-153.

[10] 沈  升，赵伏伟，邱先进，等.湖北省水稻品质提高途径及栽培技术[J].中国稻米，2019，25（3）：140-142.