低温胁迫下粳稻芽苗期生理变化及耐冷性评价方法

李蕾 包岩 王佳欣 陈殿元 庄巍

摘  要：低温是粳稻生产发育的主要限制因子，不同粳稻品种对于耐冷性的表达有所差异。文章从粳稻芽期和苗期对低温胁迫的生理变化入手，分别论述游离脯氨酸、叶绿素及可溶性糖含量受低温胁迫的变化规律，力求构建粳稻耐冷性评价体系，为粳稻品种耐冷性筛选提供参考资料。

关键词：粳稻;低温胁迫;生理变化;耐冷性

中图分类号：S511                                             文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20181132016

作为一种喜温性作物，粳稻对低温生产条件非常敏感，尤其在芽期和苗期，此时出现的极端低温，会使粳稻生长发育受到严重抑制，导致大幅度減产甚至绝收。水稻低温冷害现象的发生与其生理机能遭到破坏有关。据报道，在低温条件下，水稻植株体内的蛋白活性下降，细胞膜的流动性降低，水稻体内正常的生理机制被打破[1]。面对低温环境，不同粳稻品种自身会发生一系列生理变化，在耐冷性上存在差异。因此，筛选耐冷性较强的水稻品种具有重要的指导意义。

1     粳稻芽期和苗期对低温胁迫的生理变化

在粳稻生长过程中，芽期和苗期是对低温反应最为强烈的两个时期。粳稻芽期是从自养过渡到异养的一个时期，此时期对水稻营养生长至关重要。通常，芽期最适生长温度为25℃，而在东北水稻不同种植区域，芽期温度难以达到此温度，水稻苗期是继芽期之后的关键生长时期，在受冷胁迫时，水稻会出现苗弱、分蘖少、易感立枯病，甚至烂秧死苗等现象，耐冷品种由于其复杂的生理生化反应机制使其对冷胁迫表现出一定的抗性。

1.1     粳稻体内游离脯氨酸含量对低温胁迫的反应

粳稻体内游离脯氨酸常常是反映自身抗逆性的一项重要指标，其在植物细胞的渗透调节过程中扮演重要角色，它可以增加胞内溶质浓度、细胞的冰点，从而防止细胞过度脱水，减少低温对细胞的伤害。一般来说，在低温胁迫条件下，植物体内脯氨酸的含量显著增加，植物的抗寒性有所提高，因此可作为抗寒育种的生理指标。但对于不同粳稻品种来说，水稻体内脯氨酸含量的变化与品种有关。李矩华等探究了抗冷性不同的8个粳稻品种在低温胁迫下体内游离脯氨酸的含量变化，结果表明经低温处理后水稻幼苗的根和叶的游离脯氨酸含量均呈显著降低趋势;阳标仁等从水稻品种毛糯与蜀恢527杂交后代中随机选取20单株对其进行5d低温处理，同样得出“游离脯氨酸含量渐趋升高、水稻自身抗逆性增强”的结论。由此可见，不同粳稻品种在低温胁迫条件下耐冷性有所不同;还有研究指出，采用酸性茚三酮法对低温胁迫下的龙稻5、龙稻13、中龙香粳1号、东农420进行脯氨酸含量测定，结果表明以上品种的脯氨酸含量与对照处理相比均有所上升，可见，低温可以促使水稻植株积累更多的脯氨酸等物质，提高其自身的耐冷性。

1.2     粳稻体内叶绿素含量对低温胁迫的反应

叶绿素含量是评价粳稻是否耐冷的又一重要因素。在低温胁迫下，水稻体内细胞膜透性增加，叶绿素合成受抑制，叶绿体结构被破坏，导致光合能力下降，水稻整个代谢和生理过程受到不可逆的伤害。一般来说，20～30℃是粳稻叶绿素合成的最适温度。据报道，低温胁迫会引起水稻叶片最小荧光与光合系统非调控能量耗散系数的升高，叶片光合系统最大潜在光化学效率与光化学转换的实际量子效率的降低。由此可见，在低温胁迫下，水稻对光能的吸收转换效率降低，进而引发水稻生长发育的滞缓现象。

1.3     粳稻体内可溶性糖含量对低温胁迫的反应

粳稻体内可溶性糖含量的变化能够反应碳水化合物的合成、转化与输出代谢状况。在不同环境下，植物体内可溶性糖含量变化有所不同。对于粳稻来说，可溶性糖是其耐低温胁迫的主要物质。作为一种渗透保护物质，可溶性糖可以提高细胞液的浓度，降低细胞质的冰点，从而提高了粳稻的耐冷能力。面对低温胁迫，粳稻体内可溶性糖含量会随着处理时间的延长而逐渐增加，以减少低温引发的冷害问题。据报道，低温胁迫下，水稻苗期可溶性糖含量与耐冷指数呈显著正相关，并且品种间差异显著。

2     粳稻耐冷性的鉴定评价方法

目前，粳稻耐冷性鉴评指标主要集中于水稻体内过氧化物酶、丙二醛、游离脯氨酸、叶绿素以及可溶性糖含量。在水稻个体形态特征方面，通过观察叶片颜色以及叶片凋萎面积的变化来确定水稻幼苗的耐冷性强弱，有时也会通过计算幼苗的成活率来判断。上述方法多被用于水稻耐冷性强弱的鉴定，2种方法各有优缺点，以形态特征为评价方法，操作方法简单快速，但鉴定结果准确性较低，而测定水稻体内各项生理指标时，结果虽准确可靠，但操作步骤繁琐。因此，建立完善的水稻耐冷性评价体系是尤为必要的。

参考文献

[1]张荣萍.水稻耐冷性机制研究进展[J].湖北农业科学，2015，54   （16）：3844-3848.