浅析低温胁迫对粳稻芽期耐冷性评价的生理指标

邸文静 徐节田 王淼 王兴远 刘新颖

摘  要：水稻冷害在东北地区屡见不鲜，低温会造成水稻生理障碍进而影响其产量。本文从水稻耐冷性角度出发，试图通过水稻低温胁迫下叶绿素含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、游离脯氨酸以及丙二醛含量的变化，最终为水稻冷害诊断、抗冷品种选育、抗寒栽培技术的研究等提供重要的参考资料。

关键词：低温;胁迫;粳稻;耐冷性;生理指标

中图分类号：S511                                             文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20180932042

作为吉林省重要的农作物种类之一，水稻是喜温植物，在芽期对低温环境反应较为敏感，在芽期水稻发生低温冷害会导致减产或绝收[1]。水稻在芽期发生低温冷害现象，酶蛋白活性会发生改变甚至变性，各种生理机能也会出现障碍，导致水稻烂种、烂秧，成苗率降低，影响水稻光合群体建立，最终导致水稻产量降低。水稻芽期耐冷性是影响水稻芽生长发育的重要因素，芽期耐冷性是幼芽细胞维持生活的能力，从外观上表现为幼芽诱发绿苗的能力，芽期耐冷性与孕穗期、开花期耐冷性有着密切联系，因此選育芽期耐冷的水稻品种就成为重要的育种目标。

1     低温胁迫对水稻叶绿素含量的影响

宋广树等分别在水稻苗期、孕穗期、抽穗期和灌浆期在人工气候箱中进行低温胁迫处理，利用SPAD502叶绿素测定仪对叶绿素含量进行检测，结果认为叶绿素含量在各生育期均有下降趋势。低温胁迫会使水稻整个代谢和生理过程严重受损，在此过程，膜透性增加、叶绿素合成受阻、叶绿体结构遭到破坏、光合能力下降，在此过程，水稻植株体叶绿素含量会明显降低。

2     低温对水稻超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

作为生物体内重要的抗氧化酶，SOD广泛存在于各类生物体内。SOD具有特殊的生理活性，是生物体内清除氧自由基的核心物质，可使水稻免（少）受氧伤害，SOD活性在生物体内水平的高低是表征衰老和死亡的直观指标。低温胁迫后，水稻SOD活性会显著降低，叶片也会表现较为明显的冷害现象。此外，孕穗期低温会使早稻倒两叶SOD活性下降，叶绿素含量和光合速率均下降，造成光合同化物减少。同时，颖花受精率和可育率下降。

3     水稻在低温下对过氧化氢酶（CAT）活性的影响

CAT存在于细胞的过氧化物体内，其主要作用在于催化H2O2分解为H2O与O2，植物细胞中的CAT能够参与光呼吸以及共生性氮固定。朱珊等以淦鑫 203为水稻供试品种，以孕穗期叶片为试验材料，采用紫外吸收法对处理后水稻的CAT活性进行测定，结果发现，在遭受低温胁迫后CAT活性有所增加，在此过程，电导率有所升高。Kuk等研究了水稻叶片与根系抗氧化系统对低温胁迫后的响应，结果发现低温胁迫后水稻叶片的内源保护酶 CAT以及根系中 SOD和CAT活性均有所增强，对于抵御低温所造成的伤害具有较好效果。

4     水稻在低温条件下对过氧化物酶（POD）活性的影响

POD是由微生物或植物产生的一类氧化还原酶，其可催化诸多反应，POD是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶，主要存在于细胞的过氧化物酶体中，以铁卟啉为辅基，可通过对过氧化氢氧化酚类和胺类化合物的催化，起到消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。POD在植物体中参与光呼吸作用，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢。李海林等对低温处理后幼苗叶片的POD采用愈创木酚法测定，结果发现，低温处理后的水稻叶片中POD的含量有所上升且高于处理前的含量。

5     水稻在低温条件下对游离脯氨酸（Pro）的影响

作为植物蛋白质的组分之一，Pro以游离状态广泛分布在植物体中。在低温等逆境生理条件下，许多植物体内Pro大量积累。积累的Pro除了作为植物细胞质内渗透调节物质外，还在稳定生物大分子结构、降低细胞酸性、解除氨毒以及作为能量库调节细胞氧化还原等方面起到重要作用。植物体内的脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。在低温条件下，植物组织中脯氨酸含量增加，可提高植物的抗寒性。

6     水稻在低温条件下对丙二醛（MDA）的影响

MDA是膜脂过氧化的最终产物之一，其产生可加剧膜的损伤，因此在植物衰老生理和抗性生理研究中可作为重要参考指标，可广泛用于鉴别逆境胁迫对生物膜的危害程度。在低温胁迫条件下，水稻植株体内可积累过多活性氧自由基，会引起膜脂过氧化，进而导致低温伤害，同时积累了大量膜脂过氧化产物丙二醛，可见，低温胁迫有利于MDA含量的增加。

参考文献

[1]陈玮，李炜.水稻RIL群体芽期耐冷型基因的分子标记定位[J].武汉治污学研究，2005，23（2）：116-120.