四川农业大学的任万军教授在田间做实验
封面新闻记者席秦岭 肖洋 图片由任万军提供
9月18日，国际农林科学主流学术刊物《Field Crops Research》（中科院一区TOP期刊，IF=5.224）在线发表了四川农业大学任万军教授课题组题为 “Decreased anther dehiscence contributes to a lower fertilization rate of rice subjected to shading stress”（弱光胁迫阻碍花药开裂进而降低水稻受精率）的研究论文。该论文揭示了穗后弱光胁迫导致水稻结实率降低的原因。
四川农业大学的邓飞讲师在田间做实验
该篇论文以四川农业大学为唯一署名单位，四川农业大学农学院邓飞讲师和2021届硕士毕业生曾玉玲为共同第一作者，该校教授任万军为通讯作者。据悉，该研究主要得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和四川省科技计划项目的资助。
论文揭秘
四川弱光环境成制约水稻优质高产的重要瓶颈
论文刊载截图
四川盆地具有“多云雾、寡日照”气候生态特点，古有“蜀犬吠日”之典故，是我国最典型的弱光稻区。弱光胁迫下，水稻光合生产受阻，产量大幅降低，稻米品质变劣，并加重了病虫害、倒伏等次生灾害发生。四川盆地独特的弱光环境已成为制约当地水稻优质高产的重要瓶颈问题之一。课题组前期研究发现，弱光胁迫下，结实率降低是导致水稻产量降低的主要原因(Wang et al., 2015; Chen et al., 2019; Li et al., 2020)。
水稻开花受精特性与受精率和产量相关性热图
水稻结实率主要由开花受精及籽粒灌浆充实决定。开花受精率低导致水稻空粒增多，籽粒充实不良则导致瘪粒增多。课题组前期研究表明，弱光胁迫下水稻籽粒灌浆受阻，颖果发育滞后，淀粉粒发育不良，导致瘪粒增多，结实率降低(Deng et al., 2018; Deng et al., 2021)。
课题揭秘
为研究课题专门设置大田人工控光试验
田间人工控光试验图
弱光处理第五天颖花花药开裂情况
接受封面新闻采访时，任万军称，为进一步明确弱光胁迫对水稻结实率的影响，本研究通过设置大田人工控光试验，研究了穗后弱光胁迫下水稻授粉受精过程的变化。而研究结果表明，弱光胁迫严重阻碍了水稻颖花授粉受精，柱头外露减少，花药开裂率显著降低，柱头接受花粉粒数显著下降；加之弱光胁迫下花粉活性降低，柱头花粉萌发数减少，从而显著降低水稻颖花受精率，导致结实率大幅度下降。研究同时发现，弱光胁迫下，穗下部籽粒受精率降低降低幅度更大。相关结果为进一步研究弱光胁迫对水稻产量的影响机制奠定了基础。
两招破题
提高川水稻的品质和产量有望
弱光胁迫下柱头花粉粒数
既然把四川水稻产量低的质量不够好的原因找出来了，有没有什么破解的方法呢？
对此，任万军表示，他们也找到了解决之道。综合而言，需要从以下筛选品种和调控水稻品种对弱光的适应两个方面着手，用两个招术即可提高川水稻的质量与产量。
他说，针对不同品种的弱光适应性不同的情况，可以筛选出以亲本蜀恢498为代表的耐弱光高产品种，在弱光下能保持较高的净光合速率，并促进物质转运再利用来弥补光合产物供给不足对水稻产量的影响。以亲本雅恢2115为代表的弱光下品质稳定性品种，则能保持较低的垩白度、消解值，较高的崩解值和食味品质。
针对栽培因子可以调控水稻品种对弱光的适应进而稳定产量、改善品质的特性，“减穴稳苗”群体配置提高了单穴立体空间，改善冠层光分布、微气候和中后期群体通风透光条件；“增效氮肥、减量攻中、水肥耦合”系统营养技术，构建紧凑挺拔株型，延缓叶片衰老，提高结实率和充实度，确保优质丰产。
新闻链接：用这两招四川水稻提质增效就有望了 川农大教授国际学术刊物发论文揭示川水稻产量低的主要原因 (thecover.cn)
