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为探究高温对水稻产量的影响机制，研究人员以 6 个水稻品种为材料，研究其开花至灌浆期超 40℃热胁迫下的生理响应。发现热胁迫下 N22 等品种通过维持较高小穗育性等增强产量，该研究为耐热品种培育提供方向。
全球气候变暖背景下，高温成为水稻生产的严峻挑战。水稻开花期对热胁迫尤为敏感，易导致花粉活力下降、小穗育性降低，进而造成产量锐减。据预测，到 2100 年全球水稻产量可能因温度升高下降 3.4%-10.9%，而中国长江流域等主产区在水稻开花期常遭遇高温峰值，产量受影响显著。因此，解析水稻耐热机制、培育耐热品种成为保障粮食安全的紧迫课题。
东京大学农业与食品研究机构等单位的研究人员开展了相关研究，旨在明确热胁迫对水稻生理特性和产量的影响，筛选耐热品种并揭示其耐受机制。研究成果发表在《Discover Plants》。
研究主要采用以下技术方法：
- 盆栽试验：在网室（环境条件）和温室（热胁迫条件，最高温约 50℃）中种植 6 个水稻品种（Nagina22、NERICA4 等），监测温度变化。
- 生理指标测定：利用 LCi-SD 便携式光合作用系统测定光合速率（Pn）、气孔导度（gs）等；通过硫代巴比妥酸（TBA）反应等测定丙二醛（MDA）、过氧化氢（H?O?）等氧化应激指标；检测花粉活力（碘 - 碘化钾染色）和小穗育性。
- 统计分析：运用 t 检验、方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）等方法分析数据。
研究结果
3.1 温度对花粉活力的影响
热胁迫显著降低所有品种花粉活力，且品种间差异显著。花粉活力与小穗育性呈强正相关（r=0.81 * 等），表明花粉活力是影响小穗育性的关键因素。
3.2 光合作用与气孔导度
热胁迫下，各品种光合速率均下降，开花第一周降幅显著（如 N22 降 36.4%），第二周部分品种（NPB 等）降幅仍明显。气孔导度也呈下降趋势，但不同品种响应程度不同。
3.3 蒸腾与叶温
多数品种蒸腾速率在热胁迫下升高，N22 增幅最大（48.3%），其通过高蒸腾速率降低叶温，而敏感品种叶温升高显著。
3.4 氧化应激指标
热胁迫下，H?O?和 MDA 含量显著增加，NER 等品种积累较多，显示氧化损伤严重；L - 抗坏血酸含量上升，N22 等品种抗氧化能力较强，相对损伤率较低。
3.5 产量及构成因素
热胁迫导致小穗育性、粒重和产量下降，N22 小穗育性降幅最小（19.09%），产量仅降 25%，表现出强耐热性；NER 等品种降幅显著，产量损失达 77%。
3.6 主成分分析（PCA）
前两个主成分解释 76.2% 变异，PC1 与光合、气孔导度等正相关，PC2 反映品种对热胁迫的响应差异，N22 在热胁迫下生理表现稳定。
结论与讨论
开花期热胁迫通过抑制光合作用、加剧氧化应激、降低花粉活力和小穗育性，导致水稻产量下降。耐热品种 N22 通过高效蒸腾冷却、维持较高花粉活力和小穗育性，以及较强的抗氧化防御系统（如 L - 抗坏血酸含量较高），减轻热损伤并保持产量。研究表明，光合效率、氧化应激水平和蒸腾调节能力是影响水稻耐热性的关键生理因素。
该研究为水稻耐热育种提供了重要理论依据，筛选出的耐热品种（如 N22）及鉴定的关键生理指标（如小穗育性、MDA 含量）可用于耐热品种的选育和评价。未来通过遗传改良增强水稻开花期的抗氧化能力和蒸腾冷却机制，有望提高水稻在高温环境下的产量稳定性，为应对气候变化对粮食生产的挑战提供有效策略。
