低温胁迫下水稻幼苗抗寒生理指标分析

李进

摘 要：以龙稻5、龙稻13、中龙香粳1号和东农420为试验材料，测定了低温胁迫后其幼苗叶片中叶绿素、脯氨酸、丙二醛和电导率的变化。结果表明：低温胁迫后，叶绿素含量与对照相比均呈下降趋势，脯氨酸、丙二醛和电导率3个生理指标与对照相比均呈上升趋势，且不同品种的水稻各个指标的含量变化不同。低温胁迫对实验材料影响较大，龙稻5耐低温胁迫的能力较强。

关键词：水稻；低温胁迫；生理指标

中图分类号 S162.5 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）12-21-03

Abstract：With Longdao No.5，Longdao No.13，Zhonglong Fragrant Japonica No.1 and Dongnong No.420 as the experiment rice material，the effects of chilling stress on the physiological index such as Chlorophyll，Proline，Malondialdehyde（MDA）and Conductivity Content in seedling leaves were studied. The results showed that： Compared to the control，chlorophyll content declined after chilling stress. While the physiological index such as Proline，MDA and Conductivity Content increased compare to the control. The content of different physiological index was varied in the rice varieties. Chilling stress has a great influence on the experimental materials and the Longdao No.5 rice has great Chill-resistance ability.

Key words：Rice；Chilling stress；Physiological index

黑龙江地处寒温带，低温发生频繁具有一定的群发性和周期性。低温冷害严重地制约着这一地区水稻业的发展，而水稻的抗低温性往往作为品种的评价指标。正确评价现有水稻品种苗期的耐冷性对于有效地选育耐冷性水稻品种及在耕作上提早育秧，避开后期冷害具有现实意义[1]。具有抗寒性质的水稻在低温胁迫条件下，其生理机制将发生一系列的变化以减少冷害对水稻的伤害，因此，对低温胁迫下水稻生理因素的变化进行研究，并在此基础上提出有效的防止措施，对于水稻的生产和抗寒种质的筛选具有重要的意义[2]。

本研究以龙稻5、龙稻13、中龙香粳1号和东农420四个水稻品种为研究材料，测定低温胁迫下各水稻品种叶片中脯氨酸、叶绿素、丙二醛含量及相对电导率变化，为研究防御水稻低温冷害提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 本试验以4个水稻品种龙稻5、龙稻13、中龙香粳1号、东农420为材料。上述水稻品种的种子，由黑龙江省农业科学院生物技术中心提供。

1.2 试验方法 供试材料的种子用10%H2O2浸泡消毒30min，蒸馏水反复冲洗后置于培养皿中催芽，将催芽后的种子放在发芽盒中，用营养液培养至3～4叶期。4种水稻幼苗剔除弱苗后，记数，然后平均分成两组。试验组置于5℃光照下培养，对照组置于25℃光照下正常培养，3d之后取出，两组处理的幼苗分别取样，测定各项生理指标。叶绿素含量测定采用分光光度计比色法，脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮法，丙二醛含量采用硫代巴妥酸反应法[3]，相对电导率测定采用电阻法[4]。全部数据统计分析在Excel、DPS软件上进行。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下叶绿素含量变化 各个水稻品种叶绿素含量变化如图1所示。低温胁迫后，所有植株的叶片颜色没有明显变化，幼苗叶片中叶绿素含量与对照相比均呈下降趋势，低温处理影响了植物体内叶绿素的合成。其中东农420叶绿素含量下降较明显，而龙稻5、龙稻13和中龙香粳1号叶绿素含量在低温胁迫后与对照相比差异不显著。

2.2 低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响 不同品种水稻幼苗叶片中脯氨酸含量变化如表2所示。低温胁迫致使各个品种水稻的脯氨酸含量上升，说明4个水稻品种对于低温胁迫下的反应较为敏感。其中龙稻5上升幅度最大，龙稻13增幅最小。

2.3 低温胁迫下丙二醛含量变化 由图2可以看出，在低温胁迫后4个水稻品种的电导率都呈上升趋势。龙稻5、龙稻13、中龙香粳1号和东农420在低温胁迫后的电导率较处理前分别增加了48.6%、54.5%、51.1%、85.5%。以龙稻5增幅最小，说明其膜系统受损较轻。

2.4 低温胁迫下电导率变化 植物在低温胁迫下，其细胞膜的选择性透性遭到破坏，往往引起细胞代谢功能失调，细胞质膜透性越大，膜伤害也越严重。由图4可以看出，在低温胁迫后4个水稻品种的电导率与对照相比都呈上升趋势，说明各个材料的细胞膜遭到伤害，对低温胁迫均比较敏感。4个水稻品种中，龙稻5、龙稻13、中龙香梗1号和东农420的电导率分别增加了0.42倍、0.61倍、0.56倍和0.70倍，说明低温胁迫后东农420受害最重，龙稻5受害最轻。

3 讨论

已有研究表明，低温胁迫对植物光合色素含量、叶绿体亚显微结构、光合能量代谢及PSⅡ活性等一系列重要的生理生化过程都有明显影响[5]。在本试验中各个品种水稻低幼苗低温胁迫后叶片中叶绿素含量均呈下降趋势，其中东农420叶绿素含量下降较明显，而龙稻5、龙稻13和中龙香粳1号叶绿素含量在低温胁迫后与对照相比差异不显著。

当植物处于逆境胁迫下，脯氨酸介导植物体内很多细胞和亚细胞的反应，能促进蛋白质水合作用，为生化反应提供更多的自由水和生理活性物质。一般认为，脯氨酸是具有低温保护效应的物质，高浓度的脯氨酸是抗冻性提高的重要原因之一[6]。在本试验中，低温胁迫后各品种水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，这说明了脯氨酸与水稻抗寒性密切相关。在植物受到伤害时，脯氨酸可能通过保护酶的空间结构，提供足够的自由水及生理活性物质对细胞起保护作用。

低温胁迫下，细胞内的活性氧代谢平衡遭到破坏，进而导致膜脂过氧化的产物丙二醛（MDA）的大量积累，MDA能与细胞内各种成分发生反应，引起酶和质膜损伤，导致细胞膜结构和生理机能破坏，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作为判断植株抗冷害能力的指标之一[7]。由实验结果可知，低温胁迫后以龙稻5的MDA含量增幅最小，说明其膜系统受损较轻。

植物在遇到低温冷害时，其细胞膜系统最易受损，进而引起细胞膜透性发生变化。植物在低温胁迫下，质膜的结构和功能受到伤害，导致细胞膜透性增大，电解质外渗，电导率升高，因此电导率能够比较客观地反映植物在低温逆境中的伤害状况[8-10]。从该指标的变化来看：在遭受低温胁迫后，供试品种的电导率明显升高，东农420增幅最大，说明低温胁迫后其受害最重，抗低温性较弱；龙稻5增幅最小，说明受害最轻，其抗低温性较强。

参考文献

[1]张岩，马士学，刘宪虎，等.低温胁迫对水稻幼苗耐冷性的鉴定[J].北方水稻，2008，38（6）：36-38.

[2]殷绪明，徐庆国，李海林，等.影响水稻抗寒性的生理因素研究进展[J].作物研究，2006，5：413-416.

[3]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]郝再彬，苍晶，徐仲.植物生理学试验[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

[5]曾乃燕，何军贤，赵文，等.低温胁迫期间水稻光合膜色素与蛋白水平的变化[J].西北植物学报，2000，20（1）：8-14.

[6]李轶冰，杨顺强，任广鑫，等.低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒性比较[J].生态学报，2009，29（3）：1341-1347.

[7]王瑞，马凤鸣，李彩凤，等.低温胁迫对玉米幼苗脯氨酸、丙二醛含量及电导率的影响[J].东北农业大学学报，2008，19（5）：21-23.

[8]简令成.植物抗寒机理研究的新进展[J].植物学通报，1992，9（3）：17-22.

[9]李海林，殷绪明，龙小军.低温胁迫对水稻幼苗抗寒性生理生化指标的影响[J].安徽农学通报，2006，12（11）：50-53.

[10]朱珊，熊宏亮，黄仁良，等.低温胁迫对水稻生理指标的影响[J].江西农业科学，2013，25（7）：10-12.

（责编：张长青）

当植物处于逆境胁迫下，脯氨酸介导植物体内很多细胞和亚细胞的反应，能促进蛋白质水合作用，为生化反应提供更多的自由水和生理活性物质。一般认为，脯氨酸是具有低温保护效应的物质，高浓度的脯氨酸是抗冻性提高的重要原因之一[6]。在本试验中，低温胁迫后各品种水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，这说明了脯氨酸与水稻抗寒性密切相关。在植物受到伤害时，脯氨酸可能通过保护酶的空间结构，提供足够的自由水及生理活性物质对细胞起保护作用。

低温胁迫下，细胞内的活性氧代谢平衡遭到破坏，进而导致膜脂过氧化的产物丙二醛（MDA）的大量积累，MDA能与细胞内各种成分发生反应，引起酶和质膜损伤，导致细胞膜结构和生理机能破坏，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作为判断植株抗冷害能力的指标之一[7]。由实验结果可知，低温胁迫后以龙稻5的MDA含量增幅最小，说明其膜系统受损较轻。

植物在遇到低温冷害时，其细胞膜系统最易受损，进而引起细胞膜透性发生变化。植物在低温胁迫下，质膜的结构和功能受到伤害，导致细胞膜透性增大，电解质外渗，电导率升高，因此电导率能够比较客观地反映植物在低温逆境中的伤害状况[8-10]。从该指标的变化来看：在遭受低温胁迫后，供试品种的电导率明显升高，东农420增幅最大，说明低温胁迫后其受害最重，抗低温性较弱；龙稻5增幅最小，说明受害最轻，其抗低温性较强。

参考文献

[1]张岩，马士学，刘宪虎，等.低温胁迫对水稻幼苗耐冷性的鉴定[J].北方水稻，2008，38（6）：36-38.

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[8]简令成.植物抗寒机理研究的新进展[J].植物学通报，1992，9（3）：17-22.

[9]李海林，殷绪明，龙小军.低温胁迫对水稻幼苗抗寒性生理生化指标的影响[J].安徽农学通报，2006，12（11）：50-53.

[10]朱珊，熊宏亮，黄仁良，等.低温胁迫对水稻生理指标的影响[J].江西农业科学，2013，25（7）：10-12.

（责编：张长青）

当植物处于逆境胁迫下，脯氨酸介导植物体内很多细胞和亚细胞的反应，能促进蛋白质水合作用，为生化反应提供更多的自由水和生理活性物质。一般认为，脯氨酸是具有低温保护效应的物质，高浓度的脯氨酸是抗冻性提高的重要原因之一[6]。在本试验中，低温胁迫后各品种水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，这说明了脯氨酸与水稻抗寒性密切相关。在植物受到伤害时，脯氨酸可能通过保护酶的空间结构，提供足够的自由水及生理活性物质对细胞起保护作用。

低温胁迫下，细胞内的活性氧代谢平衡遭到破坏，进而导致膜脂过氧化的产物丙二醛（MDA）的大量积累，MDA能与细胞内各种成分发生反应，引起酶和质膜损伤，导致细胞膜结构和生理机能破坏，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作为判断植株抗冷害能力的指标之一[7]。由实验结果可知，低温胁迫后以龙稻5的MDA含量增幅最小，说明其膜系统受损较轻。

植物在遇到低温冷害时，其细胞膜系统最易受损，进而引起细胞膜透性发生变化。植物在低温胁迫下，质膜的结构和功能受到伤害，导致细胞膜透性增大，电解质外渗，电导率升高，因此电导率能够比较客观地反映植物在低温逆境中的伤害状况[8-10]。从该指标的变化来看：在遭受低温胁迫后，供试品种的电导率明显升高，东农420增幅最大，说明低温胁迫后其受害最重，抗低温性较弱；龙稻5增幅最小，说明受害最轻，其抗低温性较强。

参考文献

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[4]郝再彬，苍晶，徐仲.植物生理学试验[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

[5]曾乃燕，何军贤，赵文，等.低温胁迫期间水稻光合膜色素与蛋白水平的变化[J].西北植物学报，2000，20（1）：8-14.

[6]李轶冰，杨顺强，任广鑫，等.低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒性比较[J].生态学报，2009，29（3）：1341-1347.

[7]王瑞，马凤鸣，李彩凤，等.低温胁迫对玉米幼苗脯氨酸、丙二醛含量及电导率的影响[J].东北农业大学学报，2008，19（5）：21-23.

[8]简令成.植物抗寒机理研究的新进展[J].植物学通报，1992，9（3）：17-22.

[9]李海林，殷绪明，龙小军.低温胁迫对水稻幼苗抗寒性生理生化指标的影响[J].安徽农学通报，2006，12（11）：50-53.

[10]朱珊，熊宏亮，黄仁良，等.低温胁迫对水稻生理指标的影响[J].江西农业科学，2013，25（7）：10-12.

（责编：张长青）