从现有商业品种中筛选耐高温水稻品种

王春虎 穆麒麟 王松 田小海

摘要：通过人工气候室模拟当地高温年份日温度变化，采用梯级温度法对收集到的14个水稻（ OryzasativaL）品种进行花期高温处理，测定不同温度下的受精率，计算各品种的耐热指数和耐热综合指数，判定各品种的耐热性。结果表明，荃优华占和全两优华占的耐热综合指数在2.5以上，在日平均气温为30.0、32.0℃的处理下耐热指数均在0.75以上;日平均气温为34.0℃时，其耐热指数显著下降。其他品种的耐热综合指数均低于2.5，且日平均气温为32.0℃时，其耐熱指数在0.51及以下。筛选出了荃优华占和全两优华占2个较耐热品种，可安全地用于大面积商业化生产。对于其他耐热性稍低的品种（2.0≤IHTI<2.5），在推广过程中，需探讨品种避热（如适当推迟栽培期）技术和措施;而对于综合耐热指数低的品种（IHTI< 2.0），应限制其在热害常发地区的推广。

关键词：耐高温;水稻（ Oryza sativaL）;受精率;耐热综合指数

中图分类号：S511

文献标识码：A

文章编号：0439-8114（ 2020）20-0025-04

DOl：10。1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.005

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

从1880年到2012年，全球地表平均温度大约升高了0.85℃.1983-2012年是过去1400年来最热的30年[1]。在全球气候变暖的背景下，夏季极端高温天气的出现更加频繁，持续时间更长[2]。张立波等[3]研究表明，近51年来，长江中下游地区气温持续增加，增温速率为每10年0.21℃，且随气候变暖，有效积温显著增加。水稻（Oryza sativaL.）是发展中国家最重要的粮食作物，也是世界50%以上人口的主食[4]。气候变化已经成为水稻产量和品质波动的一个重要因素，特别在外观品质和碾米品质方面[5]。气候变暖对水稻产量影响很大，平均最低气温每升高1℃，水稻产量降低10%[6]。江敏等[7]研究表明，长江中下游平原种植的水稻面临着高温出现频次显著增加的影响。因此，长江流域的水稻种植容易遭到持续高温天气的影响导致产量大幅降低[8-12]。近50年来，长江流域共发生6次重大水稻热害事件，其中2003年保守估计全流域受害面积就达3x10⁷hm2，损失5.18x10⁷t稻谷[8]。2003年，安徽省早、中熟水稻品种因花期热害导致受灾面积达33.3万hm2[13]。杜子璇等[14]研究结果表明，2000年以后长江中下游地区水稻遭受高温热害风险的变化呈增加的趋势。湖北省荆州市地处长江中游地区，发生热害天气时段主要集中在7月下旬至8月中旬，发生热害时段日平均气温经常达到30℃以上，日最高气温在35℃以上[12，15]。因此，筛选和培育出在抽穗扬花期耐高温的种质资源对水稻产量和质量的保障至关重要。研究者对水稻抽穗扬花期耐高温种质资源的筛选已经做了许多工作，并筛选出一些耐高温品种[16-20]。但这些研究大多设置单个高温处理且并非模拟正常高温发生时的日天气温度变化。本试验通过人工气候室模拟当地高温年份日温湿度变化，设置3个温湿度处理筛选耐高温品种，指导企业进行分区域的品种推广以及品种选择，降低企业和生产者风险，保障湖北省水稻生产稳产、优质。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料有C两优华占、晶两优华占、隆两优华占、全两优鄂丰丝苗、天优华占、美香新占、巨2优60、赣优735、鄂糯9号、鄂中5号、Y两优900、MH63、荃优华占和全两优华占14个水稻品种。

1.2 试验方法

试验于2019年4月至11月在湖北省荆州市长江大学农学院试验基地进行。采用盆栽方法，盆栽用市售塑料桶，其规格为高30 cm，口径30 cm。供试土壤选择0-20 cm的水稻土表层土，经自然风干后过4 mm筛，每桶装过筛土12.5 kg，同时施复合肥（N：P：K为26： 10： 15）8.0g后混匀。之后往桶里灌水以备水稻幼苗移栽，注意保持桶内淹水并长期保持。

采用3个水稻播种期，具体如表1所示。大田播种后15-20 d选整齐一致的健壮植株移栽，每品种移栽6盆，每盆20株。植株在盆内成环形播种，离盆边缘1.5 cm左右，盆灌水后土的深度离盆的上端约5 cm，以保证每株环境基本一致。水稻发育阶段不定期去除分蘖，仅留主茎，以保证每一盆中各水稻植株的发育时期整齐一致。水稻生长发育过程中，注意防治病虫害以及其他物理损伤，如遇高温天气需采取相应措施对水稻材料进行避高温处理（如搭遮阳网、沟渠里灌凉水、搬入常温室等），成熟阶段在盆栽场四周及顶部搭防鸟网防鸟，其余管理按常规高产栽培进行。

1.3 高温处理方法

试验在步人式植物生长室（ PCW400）内进行，在抽穗开花期全程，通过对稻穗外观的评估，于稻穗抽穗前1-2 d开始处理。处理前对整齐一致的植株（处理和对照）进行挂牌标记，作考种稻株。设置日平均温度30.0、32.0、34.0、26℃（常温对照）4个处理。植物生长室具体温、湿度设置见表2和表3。

1.4 测定项目

受精率：具体措施为待水稻成熟后用剪刀取回挂牌水稻，带回实验室，人工测定水稻受精情况。明显结实成功以及用拇指和食指按压有颗粒感的子粒均计为受精子粒，反之则计为空粒子粒。受精率=受精子粒数/（受精子粒数+空粒子粒数）×100%。

耐热指数：采用湖北省地方标准DB42/T 1410-2018所示方法，测定水稻品种耐热指数和综合耐热指数。

耐热指数=品种在高温下的受精率/品种在常温下的受精率 （1）

耐热综合指数=33℃时耐热指数×1+35℃时耐热指数x2+37℃时耐热指数x4 （2）

品种的耐热性采用耐热综合指数作为其最终判断指标，并可以相互之间进行比较。品种耐热综合指数所对应的耐性等级[20]如表4所示，根据标准判定各水稻品种（材料）的耐热等级。

1.5 统计分析

数据采用R语言4.0.0和RStudio1.2.5019软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 受精率

各水稻品种抽穗扬花期高温处理后受精率如表5所示，日平均气温为30.0℃时，除了C两优华占、鄂糯9号和Y两优900外，其他品种的受精率均在60%以上，且晶两优华占、鄂中5号、赣优735和全两优鄂丰丝苗与对照的受精率相比均无显著差异;日平均气温为32.0℃时，全两优华占和荃优华占的受精率分别为71.4%、70.0%，美香新占和巨2优60的受精率分别为46.4%和42.6%，晶两优华占、隆两优华占、天优华占和全两优鄂丰丝苗的受精率在30.0%_40.0%，其他品种均低于30%，且所有品种的受精率与对照相比均显著降低;所有品种在日平均气温为34.0℃时，受精率均在20%以下，且所有品种的受精率与对照相比均显著降低。

2.2耐热指数

如表6所示，荃优华占的耐热综合指数为3.25，在日平均气温为30.0、32.0℃的处理下耐热指数均在0.8以上，日平均气温为34.0℃时，其耐热指数明显下降。全两优华占的耐热综合指数为2.81，在日平均气温为30.0、32.0℃的处理下耐热指数均在0.75以上，日平均气溫为34.0℃时，其耐热指数明显下降。其他品种的耐热综合指数均低于2.5，且日平均气温为32.0℃时，其耐热指数在0.51及以下。此结果对比表2的判定标准，得到荃优华占和全两优华占为较耐热品种，巨2优60、美香新占和晶两优华占为中间型耐热品种，其余品种均为不耐热品种。

3 小结和讨论

研究者已筛选出一些水稻抽穗扬花期耐高温种质资源，如赵森等[16]通过在人工气候室高温处理（日均温33.5℃）与田间分期播种试验相结合的方法筛选出了IRAT109（IRRI编号38563）、“260”（IR-RI编号14888）和LA-34（IRRI编号13403）等品种;杨梯丰等[17]通过人工气候箱以连续7d日平均温度33.5℃对27个来自11个国家的水稻品种（系）进行了高温处理和耐热性鉴定，筛选出赣香糯和N22等耐热品种;黎毛毛等[18]通过在田间搭建人工温室对江西省27份籼型早稻材料在抽穗扬花期的耐热性进行了鉴定评价，筛选出了香优早、早香玉、莲香早等品种;查中萍等[19]以56份中国水稻核心种质资源、18份国外水稻种质资源及6份自选恢复系为材料，采用田间常温和盆栽高温的结合方式，筛选出了广陆矮15、80B、WD-16343、“44076”“44078”和“44079”等品种或种质资源;刘业涛等[20]通过人工气候室，采用梯级温度法对6个非洲水稻品种进行高温处理，筛选出一个极耐品种SD-WG005，2个强耐品种SDWG001与SDBNO01，2个较耐品种SDSL013与SDNR005。本研究筛选出了荃优华占和全两优华占2个较耐品种。

温湿度设置是否合理是水稻耐高温鉴定试验的关键。田小海等[8]通过对2003年典型热害发生时田间气候条件的研究与解析，得出导致水稻热害发生的气候条件，包括连续3-5 d≥30℃的日平均气温或≥35℃的日最高气温、湿度从80%降到60%左右、同期晚间温度接近29℃。水稻抽穗扬花期遭受高温热害的界限为连续3 d≥30℃的日平均气温或≥35℃的日最高气温[21，22]。水稻受精率也会随夜温的升高而降低[23]。本试验通过人工气候室模拟当地高温年份日温湿度变化，设置3个温湿度处理，可筛选出各品种明确的耐高温性。

大部分水稻品种对高温的反应差异达4-6℃，采用梯级温度法可以适用于大部分耐高温品种的筛选，同时可筛选出各品种对高温反应的拐点温度[20]。本试验与刘业涛等[20]的温湿度设定相同，但由于要模拟高温时的日天气温湿度变化，因此对人工气候室的要求较高;由于人工气候室的空间限制导致一次鉴定品种的数量受限。本研究通过人工气候室模拟当地高温年份日温度变化，采用梯级温度法对14个水稻品种进行了耐热性鉴定，筛选出了荃优华占和全两优华占2个较耐热品种，可用于培育抽穗扬花期耐高温的水稻品种。

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作者简介：王春虎（1993-），男，陕西渭南人，在读硕士研究生，研究方向为作物逆境，（电话）17792914570（电子信箱）1623801078@qq.com;通信作者，田小海，男，教授，博士，主要从事作物高产原理、作物逆境及耐逆技术研究，（电子信箱）xiaohaic@sina.com。