[發(fā)明專利]一種人工輔助授粉緩解高溫對水稻穎花育性傷害的方法

在審

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• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106613905A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 吳超;崔克輝;樊昱忠;李倩;法赫德·沙;黃見良;彭少兵
• 申請（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: A01H1/02
• 分類號: A01H1/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于農(nóng)作物抗熱減災栽培技術(shù)領域，更具體涉及一種人工輔助授粉緩解高溫對水稻穎花育性傷害的方法，該方法可應用于水稻大田生產(chǎn)，在水稻遭受花期高溫時利用該技術(shù)可以有效降低高溫導致的產(chǎn)量損失。

背景技術(shù)

人類活動導致氣候變暖，地表溫度增加。IPCC(2014)報告表明過去100年間全球地表面平均溫度升高了0.85℃，預計21世紀末地表氣溫將比1850–1900年間升高1.0–3.7℃。生長季高溫一般不利于水稻產(chǎn)量形成，極端高溫天氣則嚴重影響我國水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，例如我國長江流域2003年7–8月份出現(xiàn)的持續(xù)、極端高溫天氣對水稻產(chǎn)量造成了嚴重損失。未來極端高溫事件出現(xiàn)的頻率表現(xiàn)出增加的趨勢，將嚴重威脅我國水稻生產(chǎn)，因此緩解高溫對水稻傷害的合理、有效措施在保障國家糧食安全方面具有重要意義。

抽穗揚花期是水稻高溫最敏感的時期之一，該時期高溫主要通過影響穎花育性而降低水稻產(chǎn)量。水稻穎花育性由花藥開裂、花粉育性和胚囊育性共同決定，但是胚囊育性對高溫的反應不如雄性花器敏感，高溫對穎花育性的影響主要在于花藥開裂和花粉育性。正常條件下，水稻柱頭上需要保證＞10萌發(fā)的花粉粒才能保證胚囊順利受精，而保證＞10顆萌發(fā)的花粉粒的必要條件是柱頭上散落＞20顆花粉粒，高溫條件下花粉萌發(fā)率降低，為保證足量的花粉萌發(fā)則要求柱頭上接受更多的花粉數(shù)。然而，高溫導致柱頭接受的花粉數(shù)和花粉萌發(fā)數(shù)降低正是其限制水稻穎花育性的主要因素，高溫一方面抑制了花藥開裂，并引起花粉粒黏連成團，不利于花粉粒散落，導致柱頭上接受的花粉數(shù)不足，對柱頭授粉造成不利影響；另一方面，高溫抑制柱頭上的花粉萌發(fā)及萌發(fā)花粉粒花粉管伸長等過程而影響胚囊受精，最終導致穎花育性下降。因此，促進花藥開裂、花粉散落和柱頭花粉粒萌發(fā)的方法是緩解花期高溫對水稻穎花育性傷害的關鍵技術(shù)。

花藥開裂及散粉除了受基因遺傳控制外也受到外界物理刺激的影響，如人為觸碰、風等物理干擾會促進正在開放的穎花中花藥開裂及花藥內(nèi)花粉散落。因此，在緩解水稻授粉障礙方面，可以利用人工輔助趕粉促進花藥散粉，對緩解高溫對水稻授粉的不利影響具有較大的潛力。礦質(zhì)元素(如Ca²⁺，K⁺)、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(如植物激素，多胺)和糖類物質(zhì)促進花粉萌發(fā)及花粉管伸長，如內(nèi)源激素參與誘導花粉萌發(fā)和花粉管伸長，蔗糖具有為花粉萌發(fā)提供能量和作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的雙重作用，Ca²⁺和K⁺調(diào)節(jié)花粉粒吸水膨脹和引導花粉管向胚囊延伸。高溫通過破壞組織內(nèi)離子平衡、影響生長調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和減緩糖代謝等生理過程而阻礙花粉萌發(fā)和花粉管伸長。因此，在緩解水稻受粉障礙方面，可以通過施用礦物質(zhì)、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)或糖類物質(zhì)維持組織內(nèi)各化學物質(zhì)間的平衡，減輕高溫對花粉粒生理活動的不利影響，從而緩解高溫對花粉萌發(fā)和花粉管伸長的傷害。本發(fā)明研究的目的就是利用人工輔助授粉的措施，通過人工趕粉并配合噴施化學調(diào)控劑的方法以緩解高溫對水稻穎花育性的傷害。

發(fā)明內(nèi)容

針對花期高溫對水稻授粉的不利影響而導致的穎花不育，本發(fā)明的目的是在于提供了一種人工輔助授粉緩解高溫對水稻穎花育性傷害的方法。該方法先通過人工趕粉促進花藥開裂和花粉散落，提高了柱頭上接受的花粉數(shù)，緩解了高溫對授粉的不利影響，然后對趕粉的植株噴施化學調(diào)控劑以促進柱頭上的花粉萌發(fā)，提高了胚囊受精的幾率，最終提高了花期高溫處理下水稻的穎花育性，保證了水稻花期遭受高溫時產(chǎn)量的穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種人工輔助授粉緩解高溫對水稻穎花育性傷害的方法，其步驟是：

(1)配制化學調(diào)控劑：配制總體積為1L的化學調(diào)控劑溶液，分別稱取100g蔗糖、0.1g硼酸、0.111g氯化鈣、0.236g硝酸鈣、0.0745g氯化鉀、0.3g酶水解酪蛋白、0.1g肌醇、0.1g檸檬鐵胺、0.0145g亞精胺、1.031gγ-氨基丁酸和0.5×10^-3g 2,4-表油菜素內(nèi)酯溶入100ml純水中，然后轉(zhuǎn)移至1000ml容量瓶中定容至刻度并搖勻，pH調(diào)至7.8–8.2于4℃環(huán)境下冷藏，噴施前滴1-2滴Tween-20(Tween，為聚氧乙烯去水山梨醇單月桂酸酯和一部分聚氧乙烯雙去水山梨醇單月桂酸酯的混合物)；