楊陶陶，解嘉鑫，黃山，譚雪明，潘曉華，曾勇軍，石慶華，張俊，曾研華

花后增溫對雙季晚粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

楊陶陶1，解嘉鑫1，黃山1，譚雪明1，潘曉華1，曾勇軍1，石慶華1，張俊2，曾研華1

（1作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室/江西農(nóng)業(yè)大學(xué)雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，南昌 330045；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081）

【】明確花后增溫對雙季晚粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，以期為未來氣候變暖條件下雙季晚粳稻安全生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。本研究于2017—2018年在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上高科技驛站試驗基地進行，該地區(qū)位于江西雙季稻主產(chǎn)區(qū)。以秈粳雜交稻甬優(yōu)1538為試驗材料，設(shè)置花后增溫（post-anthesis warming treatment，PAW；從抽穗期到成熟期晝夜不間斷增溫）和不增溫對照（ambient temperature treatment，CK；安裝與增溫處理相同的裝置，但不供電）2個處理，隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。采用稻田開放式遠(yuǎn)紅外主動增溫（free-air temperature increase，F(xiàn)ATI）系統(tǒng)對水稻冠層進行增溫，對比分析了不增溫和花后增溫條件下，晚粳稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、RVA譜特征值、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量的變化。花后增溫導(dǎo)致晚粳稻甬優(yōu)1538的產(chǎn)量和稻米品質(zhì)發(fā)生明顯變化，且2年變化趨勢基本一致。與不增溫對照相比，花后增溫2.2℃顯著降低了晚粳稻產(chǎn)量，平均降幅為4.4%?；ê笤鰷貤l件下，2年晚粳稻的糙米率、精米率和整精米率均無顯著變化，但2年的堊白粒率和堊白度分別平均顯著提高了27.4%和24.4%?；ê笤鰷靥岣吡嗣追跼VA譜特征值的峰值黏度、熱漿黏度和糊化溫度，降低了其消減值，而對崩解值和最終黏度無顯著影響?；ê笤鰷貤l件下，直鏈淀粉含量呈下降趨勢，2年平均降幅為6.4%；但精米中蛋白質(zhì)相對含量和絕對含量均呈增加趨勢，2年平均增幅分別為8.7%和6.6%。另外，花后增溫均提高了精米中非必需氨基酸和必需氨基酸的含量，并且非必需氨基酸對增溫的響應(yīng)比必需氨基酸敏感，其中非必需氨基酸的總量顯著提高了5.7%。從氨基酸的相對比例可以發(fā)現(xiàn)，花后增溫對絕大多數(shù)氨基酸的相對比例無顯著影響，而酪氨酸和甲硫氨酸的相對比例顯著提高?；ê笤鰷亟档土送砭井a(chǎn)量，對稻米加工品質(zhì)無顯著影響，使稻米外觀品質(zhì)品和蒸煮品質(zhì)變差，而有利于改善其營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)。

全球變暖；花后增溫；雙季晚粳稻；產(chǎn)量；稻米品質(zhì)

0 引言

【研究意義】水稻（L.）是人類最重要的口糧作物之一，我國是全球稻米最大的生產(chǎn)國和消費國[1]。近年來，南方雙季稻區(qū)“秈改粳”得到迅速發(fā)展，其中“晚粳”種植模式是南方雙季稻區(qū)推廣粳稻的主要模式[2-3]。與1850—1900年全球地表平均溫度相比，2006—2015年地表平均溫度升高了0.87℃，且根據(jù)預(yù)測2030—2052年表面溫度將進一步升高1.5℃[4]。同時氣候變暖在晝夜之間呈現(xiàn)不對稱性，日最高溫度升高幅度低于日最低溫度升高幅度，且冬季溫度升高幅度高于夏季[5-6]。因此，研究南方雙季晚粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)對氣候變暖的響應(yīng)勢必具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】灌漿結(jié)實期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期。多數(shù)研究表明，灌漿結(jié)實期高溫往往會顯著降低水稻結(jié)實率和千粒重，從而導(dǎo)致水稻產(chǎn)量大幅下降[7-10]。而運用FATI系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，增溫對水稻產(chǎn)量的影響在不同水稻生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)季節(jié)之間存在較大差異[1, 11]。例如，Rehmani等[12]研究指出，花后增溫2.2℃顯著降低了秈稻產(chǎn)量，主要是因為千粒重下降顯著；而竇志[13]4年研究表明，花后增溫3.0℃對粳稻產(chǎn)量和千粒重均無顯著影響。CHEN等[1]研究表明，夜間增溫0.5—1.0℃降低雙季稻區(qū)（江西）早稻和稻麥輪作區(qū)（江蘇）水稻產(chǎn)量，但能提高雙季稻區(qū)（江西）晚稻和一季稻區(qū)（吉林）水稻產(chǎn)量。灌漿結(jié)實期溫度除對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響外，對稻米品質(zhì)的影響也至關(guān)重要。前人研究表明，灌漿結(jié)實期高溫對稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮和食味品質(zhì)均有一定程度的影響[12, 14-15]。多數(shù)研究認(rèn)為，高溫條件下精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和回復(fù)值呈下降趨勢，而堊白粒率、堊白度、蛋白質(zhì)含量和糊化溫度呈上升趨勢[16-19]。但高溫對稻米部分品質(zhì)的影響因品種類型而異。Zhong等[20]認(rèn)為高溫條件下低直鏈淀粉水稻品種的直鏈淀粉含量降低，而高直鏈淀粉水稻品種的直鏈淀粉含量升高或不變。Shi等[21]發(fā)現(xiàn)高溫顯著降低溫度敏感性品種的蛋白質(zhì)含量。近些年運用FATI系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，灌漿結(jié)實期增溫對加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的影響與大多數(shù)高溫研究結(jié)果一致[12,14-15, 22]。同時，灌漿結(jié)實期增溫條件下，RVA譜特征值峰值黏度、崩解值和糊化溫度有上升趨勢，消減值有下降趨勢[14, 23-24]。但也有研究表明，增溫對雙季稻區(qū)早晚稻加工品質(zhì)有改善作用[15]，且加工品質(zhì)對增溫的響應(yīng)在年份和品種間存在差異[24-25]。另外，增溫對米粉RVA譜特征值的影響在不同季節(jié)和不同品種之間也存在較大差異。楊陶陶等[15]研究發(fā)現(xiàn)增溫對早秈稻不同基因型品種崩解值的影響呈相反趨勢，而對晚秈稻和晚粳稻消減值的影響也不一?！颈狙芯壳腥朦c】花后增溫對粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)影響的研究主要集中在稻麥輪作區(qū)或一季稻區(qū)，而運用開放式主動增溫方式，揭示南方雙季晚粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)對花后增溫響應(yīng)的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究通過在雙季稻區(qū)建立FATI系統(tǒng)，以秈粳雜交稻甬優(yōu)1538為試驗材料，研究花后增溫對雙季晚粳稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，以期為未來氣候變暖下雙季晚粳稻的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗于2017—2018年在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)上高科技驛站試驗基地進行（115°09′E，28°31′N）。該試驗地點位于江西雙季稻主產(chǎn)區(qū)，為亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度17.5℃，年平均降水量1 650 mm。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為pH 5.5、有機質(zhì)28.6 g·kg-1、全氮2.1 g·kg-1、堿解氮195.0 mg·kg-1、有效磷（P2O5）22.1 mg·kg-1、速效鉀（K2O）65.2 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置2個處理，分別為花后增溫處理（post- anthesis warming treatment，PAW），從抽穗期到成熟期晝夜不間斷增溫；不增溫處理（ambient temperature treatment，CK），安裝與增溫處理相同裝置，但不供電。采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每個小區(qū)面積為48 m2（長×寬=8 m×6 m）。試驗采用FATI系統(tǒng)進行增溫處理，該系統(tǒng)參照Dong等[26]的設(shè)計方案，即用于加熱的遠(yuǎn)紅外黑體管（功率1 500 W，長180 cm，直徑1.8 cm）懸掛高于水稻冠層（倒一葉中部）上方約0.75 m處。水稻冠層溫度由溫度記錄儀（ZDR-41，杭州澤大儀器有限公司，浙江）自動記錄，記錄間隔為1 h。

1.3 田間管理

供試品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)1538。2017年和2018年的播種期分別為6月26日和6月21日，抽穗期分別為9月14日和9月3日，成熟期分別為11月6日和10月31日。于28 d秧齡時手工移栽，栽插規(guī)格25 cm×13 cm，每穴3苗。氮肥為尿素（N含量為46%），施用量為（純氮）210.0 kg·hm-2，基肥﹕分蘗肥﹕穗肥=4﹕2﹕4；磷肥為鈣鎂磷肥（P2O5含量為12%），施用量為（P2O5）105.0 kg·hm-2，全做基肥；鉀肥為氯化鉀（K2O含量為60%），施用量（K2O）189.0 kg·hm-2，基肥﹕穗肥=7﹕3。其他田間管理措施與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雙季晚粳稻生產(chǎn)相同。2017年和2018年抽穗后的氣象數(shù)據(jù)（平均溫度、降雨量和日照時數(shù)）如圖1所示。

1.4 測定指標(biāo)和方法

1.4.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成 于成熟期每個小區(qū)調(diào)查40穴，用于計算有效穗平均數(shù)。在每個小區(qū)遠(yuǎn)紅外黑體管兩側(cè)對稱位置收取水稻40穴用于測定實際產(chǎn)量。根據(jù)平均有效穗數(shù)，每個小區(qū)取3穴用于考察每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。收獲后的稻谷在室溫下儲存3個月后，用于測定稻米品質(zhì)。

1.4.2 稻米品質(zhì) 糙米率、精米率、整精米率、長寬比、堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量的測定方法參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17891—2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》，測定重復(fù)2次。

1.4.3 RVA譜特征值 采用RVA快速黏度分析儀（Super 3，Newport Scientific，澳大利亞），按照AACC規(guī)程（1995-61-02）標(biāo)準(zhǔn)方法測定米粉黏滯特性，測定重復(fù)2次。RVA譜特征值包括峰值黏度（peak viscosity）、熱漿黏度（trough viscosity）、崩解值（breakdown，峰值黏度-熱漿黏度）、最終黏度（final viscosity）、消減值（setback，最終黏度-峰值黏度）、糊化溫度（pasting temperature）。

1.4.4 蛋白質(zhì)和氨基酸含量 采用凱氏定氮儀（Kjeltec 8400，F(xiàn)OSS，丹麥）測定精米中的含氮量，再乘以換算系數(shù)5.95[27]，并計算精米中蛋白質(zhì)絕對含量（mg·grain-1）。精米中氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀（L-8900，Hitachi Corp，日本）測定[27]，并計算每種氨基酸含量占總氨基酸含量的比例（%）。

1.5 統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016和DPS 7.5進行處理和統(tǒng)計分析，采用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 水稻冠層溫度

開放式主動增溫明顯提高了水稻冠層溫度，且夜間增溫幅度高于白天增溫幅度（表1）。其中2017年全天、夜間和白天冠層溫度分別提高了1.8、2.0和1.4℃；2018年分別提高了2.4、3.1和1.7℃，2年增溫處理達(dá)到了花后冠層溫度升高2.0℃的目標(biāo)。因此，本試驗中開放式主動增溫系統(tǒng)能較好地模擬未來氣候變暖的基本趨勢。

圖1 2017—2018年抽穗期至成熟期的日平均溫度、降雨量和日照時數(shù)

表1 花后增溫對水稻冠層溫度的影響

2.2 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成

由表2可知，花后增溫顯著影響晚粳稻產(chǎn)量，2年產(chǎn)量平均降幅達(dá)4.4%，且2017年產(chǎn)量顯著降低了5.8%，主要是由于增溫顯著降低了千粒重。而花后增溫對有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實率無顯著影響。方差分析表明，結(jié)實率在年際之間存在顯著差異，千粒重在年份和處理間有顯著的互作效應(yīng)。

2.3 加工和外觀品質(zhì)

花后增溫對2年加工品質(zhì)（糙米率、精米率和整精米率）均無顯著影響（表3），但精米率和整精米率在年際間存在極顯著差異，2017年精米率和整精米率顯著高于2018年。此外，花后增溫顯著提高了堊白粒率和堊白度，2017年堊白粒率和堊白度分別提高了31.3%和31.0%，2018年堊白粒率和堊白度分別提高了21.4%和17.7%，且堊白粒率和堊白度在年際間存在顯著差異。

2.4 蒸煮食味品質(zhì)

花后增溫條件下，米粉峰值黏度、熱漿黏度和糊化溫度有上升趨勢，而消減值有下降趨勢，對崩解值和最終黏度無顯著影響（表4）。與不增溫相比，2017年和2018年峰值黏度分別顯著提高了4.7%和5.2%，熱漿黏度分別顯著提高了6.6%和9.4%?；ê笤鰷亟档土司字兄辨湹矸酆?，其中2017年直鏈淀粉含量顯著降低了8.9%。方差分析表明，稻米RVA特征值和直鏈淀粉含量在年際間存在顯著或極顯著差異。

表2 花后增溫對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

同一列不同小字母表示在0.05水平上差異顯著。ns表示差異不顯著，*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同

Values followed by different lowercase letters within a column is significantly different at 0.05 probability level. ns indicates no significant difference, * and ** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below

表3 花后增溫對加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響

表4 花后增溫對直鏈淀粉含量和米粉RVA特征值的影響

2.5 營養(yǎng)品質(zhì)

由圖2可知，花后增溫條件下，精米中蛋白質(zhì)相對含量和絕對含量均呈增加趨勢，其中2017年蛋白質(zhì)相對含量和絕對含量分別顯著增加了13.2%和10.0%。方差分析表明，蛋白質(zhì)相對含量和絕對含量在年際間均無顯著差異，但相對含量在年份和處理之間存在顯著互作效應(yīng)?；ê笤鰷鼐岣吡司字蟹潜匦璋被岷捅匦璋被岷?，而且非必需氨基酸對增溫的響應(yīng)比必需氨基酸敏感，其中非必需氨基酸總量顯著提高了5.7%（表5）。在17種氨基酸中，花后增溫著提高了天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸的含量，而對其他非必需氨基酸和必需氨基酸均無顯著影響。從氨基酸相對比例可以發(fā)現(xiàn)，花后增溫對絕大多數(shù)氨基酸相對比例無顯著影響，但酪氨酸和甲硫氨酸的相對比例顯著提高。

不同小字母表示在處理和年份間存在顯著差異（P＜0.05）

表5 花后增溫對精米中氨基酸含量的影響（2018）

3 討論

3.1 花后增溫對晚粳稻產(chǎn)量的影響

前人研究表明，增溫對水稻產(chǎn)量的影響結(jié)果不一[11-12, 28-29]，其對水稻產(chǎn)量的影響主要取決于不同水稻種植系統(tǒng)和種植季節(jié)的環(huán)境溫度[1, 11]。在稻麥輪作區(qū)，花后增溫會顯著降低秈稻產(chǎn)量，主要是因為千粒重顯著下降[12]，而對粳稻產(chǎn)量無顯著影響[23]；在雙季稻區(qū)，花后增溫對早晚稻產(chǎn)量均無顯著影響[15]。本研究結(jié)果表明，在南方雙季稻區(qū)，2年田間花后增溫會顯著降低晚粳稻產(chǎn)量，平均降幅為4.4%，且2017年差異顯著（表2）。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，晚粳稻產(chǎn)量降低主要與籽粒千粒重下降有關(guān)，其余產(chǎn)量構(gòu)成因素?zé)o明顯變化?；ê笤鰷亟档土送砭厩ЯＶ乜赡苁且驗樵鰷丶铀倭俗蚜９酀{進程，縮短了有效灌漿時間[23]；且增溫在一定程度上也不利于籽粒光合產(chǎn)物積累[28, 30]，從而導(dǎo)致千粒重下降。一般來說，高溫會降低水稻花粉育性，從而導(dǎo)致水稻結(jié)實率下降[31-32]。本研究中增溫2.2℃對水稻結(jié)實率無顯著影響，因為一定增溫幅度并不會影響花粉活性[13]。此外，晚粳稻結(jié)實率在年際之間存在極顯著差異，這可能與2年水稻抽穗揚花期間環(huán)境溫度差異較大有關(guān)（圖1）。

3.2 花后增溫對晚粳稻稻米品質(zhì)的影響

加工品質(zhì)包括糙米率、精米率和整精米率，特別是整精米率主要直接決定著稻米的經(jīng)濟效益。大量研究表明，灌漿結(jié)實期溫度升高會導(dǎo)致水稻精米率和整精米率下降[7, 12, 14, 27]，主要是由于隨著溫度的升高堊白粒率和堊白度顯著增加，導(dǎo)致稻米在加工過程中易碎[12, 14]。也有研究表明，增溫有利于改善稻米加工品質(zhì)，但加工品質(zhì)在品種和季節(jié)之間存在較大差異[15, 24]。本研究中，花后增溫雖然顯著提高了晚粳稻堊白粒率和堊白度，但對稻米加工品質(zhì)均無顯著影響（表3）。溫度升高對稻米加工品質(zhì)的影響存在一定閾值，灌漿期日均溫保持在21—26℃有利于改善稻米加工品質(zhì)[33]。本試驗中，晚粳稻在灌漿期間的日平均溫度為21.0℃，其中夜間平均溫度為18.0℃（表1）。因此，花后增溫2.2℃可能有利于改善稻米加工品質(zhì)。在稻米品質(zhì)指標(biāo)中，稻米堊白度和堊白粒率對溫度最為敏感[5]。眾多研究表明，灌漿結(jié)實期溫度升高會增加稻米堊白度和堊白粒率[21, 24, 30]。堊白的形成與灌漿結(jié)實期溫度成顯著正相關(guān)[34]，灌漿結(jié)實期溫度的升高加快了籽粒起始灌漿速率，導(dǎo)致胚乳中淀粉體排列折疊松散和蛋白體增大，進而導(dǎo)致堊白增加[21-22, 35]。另外，本研究中2017年堊白粒率和堊白度均顯著高于2018年，從而導(dǎo)致2018年精米率和整精米率顯著低于2017年，這可能和2018年環(huán)境溫度較高有關(guān)（表1）。

直鏈淀粉含量與米飯硬度、黏性和吸水性等指標(biāo)緊密相關(guān)，是用于評價稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[36-37]。一般而言，中等直鏈淀粉含量的稻米擁有較好的食味品質(zhì)[14, 38]。大多數(shù)研究認(rèn)為灌漿結(jié)實期溫度的升高會導(dǎo)致直鏈淀粉含量降低[7, 14, 27, 39]，本研究結(jié)果與之一致。前人研究表明，溫度對稻米直鏈淀粉含量的影響與品種本身的直鏈淀粉含量高低有關(guān)，低直鏈淀粉含量品種的直鏈淀粉含量與灌漿結(jié)實期溫度呈負(fù)相關(guān)，而高直鏈淀粉含量品種的直鏈淀粉含量與灌漿結(jié)實期溫度呈正相關(guān)[20]。而本研究選擇的晚粳稻品種甬優(yōu)1538直鏈淀粉含量偏低（14.6%），可能對溫度反應(yīng)相對較為敏感。因此，花后增溫會降低其直鏈淀粉含量。除了直鏈淀粉含量，RVA譜特征值也能夠反映出稻米的蒸煮和食味品質(zhì)，較好食味品質(zhì)的稻米往往具有較高的峰值黏度、崩解值和較低的消減值[37, 39]。Dou等[14]和Liu等[27]研究表明灌漿結(jié)實期溫度的升高提高了峰值黏度、崩解值，但降低了消減值，本研究也得出了類似結(jié)果（表4）。因此，結(jié)合直鏈淀粉和RVA譜特征值變化趨勢，花后增溫可能有利于改善晚粳稻食味品質(zhì)。但本研究還發(fā)現(xiàn)花后增溫提高了米粉糊化溫度（表4），而糊化溫度的升高意味著較長的煮飯時間和較高的煮飯溫度，使稻米蒸煮更加困難[14]。

稻米中的蛋白質(zhì)和氨基酸是人類營養(yǎng)的重要來源。蛋白質(zhì)的合成主要受灌漿前中期溫度的影響，而對后期溫度響應(yīng)較小[40]，溫度偏高或偏低皆不利于蛋白質(zhì)形成[41]，且蛋白質(zhì)的合成對溫度的響應(yīng)因品種不同而不同[42]。本研究結(jié)果表明，花后增溫均顯著提高了蛋白質(zhì)的絕對含量和相對含量（圖2），與Liu等[27]研究結(jié)果一致。但也有研究認(rèn)為，隨著灌漿結(jié)實期溫度的升高稻米中蛋白質(zhì)有下降趨勢[21, 43]。蛋白質(zhì)的合成主要受谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）調(diào)控[44]，花后增溫1.9—4.0℃能提高GS和GOGAT活性，從而提高了蛋白質(zhì)含量[22]。但灌漿結(jié)實期間溫度的升高引起稻米淀粉積累量減少和千粒重降低，也間接導(dǎo)致了稻米蛋白質(zhì)含量的相對增加[27]。因此，花后增溫降低了籽粒粒重，也有可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量升高。本研究中，花后增溫雖然提高了蛋白質(zhì)含量，有利于改善稻米營養(yǎng)品質(zhì)，但稻米中較高的蛋白質(zhì)含量會影響稻米的吸水、膨脹和糊化，從而導(dǎo)致稻米蒸煮食味品質(zhì)下降[45-46]。因此，本研究中評價花后增溫對晚粳稻蒸煮食味品質(zhì)的響應(yīng)，應(yīng)綜合考慮直鏈淀粉含量、RVA譜特征值和蛋白質(zhì)含量三者的變化效應(yīng)。前人研究表明，灌漿結(jié)實期溫度的升高會提高氨基酸的總量，但不同氨基酸組分對溫度的響應(yīng)程度不同[22-23, 27]，且不同品種的氨基酸含量對增溫的響應(yīng)存在一定差異[14]。本研究發(fā)現(xiàn)增溫均提高了非必需氨基酸和必需氨基酸含量，且對其中5種氨基酸有顯著影響（表5），這與Dou等[23]研究結(jié)果相似。另外，增溫對氨基酸相對比例存在一定影響，其中酪氨酸和甲硫氨酸相對比例增大，說明增溫改變了稻米中氨基酸各組分的平衡，可能是因為酪氨酸和甲硫氨酸的代謝途徑對溫度較為敏感[23]，其機理有待于進一步研究。

4 結(jié)論

兩年田間開放式主動增溫試驗結(jié)果表明，花后增溫2.2℃降低了晚粳稻甬優(yōu)1538的產(chǎn)量，平均降幅達(dá)4.4%。花后增溫處理下，晚粳稻加工品質(zhì)無顯著變化，堊白粒率和堊白度顯著增加，導(dǎo)致稻米外觀品質(zhì)變差?；ê笤鰷亟档土酥辨湹矸酆亢拖麥p值，提高了峰值黏度、糊化溫度、蛋白質(zhì)和氨基酸含量。因此，花后增溫改善了稻米營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)，但使其蒸煮品質(zhì)變差。本研究可為未來氣候變暖條件下雙季晚粳稻產(chǎn)量提升和米質(zhì)調(diào)優(yōu)提供理論依據(jù)。

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The impacts of post-anthesis warming on grain yield and quality of laterice in a double rice cropping system

YANG TaoTao1, XIE JiaXin1, HUANG Shan1, TAN XueMing1, PAN XiaoHua1, ZENG YongJun1, SHI QingHua1, ZHANG Jun2, ZENG YanHua1

(1Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education/ Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Rice, Jiangxi Agricultural University/Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China, Nanchang 330045;2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081)

【】The aim of this study was to evaluate the response of the grain yield and quality of laterice in a double rice cropping system to post-anthesis warming, so as to provide a theoretical basis for the safe production and high quality cultivation of double-cropped laterice under the future warming conditions.【】This experiment was conducted at Shanggao Experimental Station of Jiangxi Agricultural University in 2017 and 2018, which was located in the main producing area of a double rice cropping system. The field warming experiment consisted of post anthesis warming treatment (PAW:increases temperature day and night continuously from heading stage to maturity stage) and ambient temperature treatment (CK) with three replicates in a randomized complete block design. The tested rice cultivar washybrid rice Yongyou1538.PAW treatment was treated with a free-air temperature increase (FATI) facility. Grain yield, yield components, milling quality, appearance quality, RVA, amylose content, protein content, and amino acid content were compared and analyzed between control and post-anthesis warming treatments. 【】Grain yield and quality of Yongyou 1538 changed obviously under PAW, and the change trend was basically consistent in two years. The specific performances were as follows: compared with CK, post-anthesis warming with an average canopy temperature increase of 2.2℃ decreased the grain yield by an average of 4.4% in two years. PAW had no significant effects on the milling quality, but increased chalky grain rate and chalkiness by an average of 27.4% and 24.4% in two years, respectively. Peak viscosity, trough viscosity, and pasting temperature showed increase trends under post-anthesis warming condition, but decreased setback, and had no effects on breakdown and final viscosity. The amylose content was decreased by an average of 6.4%, but the protein relative and absolute contents in milled rice were increased by an average of 8.7% and 6.6%, respectively. In addition, the content of non-essential amino acids and essential amino acids in milled rice were both increased under PAW, and the response of non-essential amino acids to PAW was more sensitive than that of essential amino acids, among which the total amount of non-essential amino acids was significantly increased by 5.7%. From the relative ratio of amino acids, it could be found that PAW had no significant effect on the relative ratio of most amino acids, but Tyr and Met. 【】Post-anthesis warming decreased grain yield of laterice, deteriorated its appearance and cooking quality, but benefited its nutritional and eating quality.

global warming; post-anthesis warming; double-cropped laterice; grain yield; grain quality

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.07.004

2019-08-26；

2019-10-18

“十三五”國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0300501）、“十三五”江西省重點研發(fā)計劃（20171BBF60030）

楊陶陶，E-mail：15170477995@163.com。通信作者譚雪明，E-mail：txmfy@163.com。通信作者曾研華，E-mail：zyh74049501@163.com

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）