优质水稻低温控制对减数分裂期冷害评价及相关逆境生理指标的影响

柳洪良 韩云哲 徐伟豪 朴雪梅 白学峰 程正海 金峰 王亮

[摘要]吉林省东部稻区因地理环境原因经常遭遇低温冷害，使水稻产量大幅降低。为研究不同水稻品种在减数分裂期低温表现，本试验于低温条件下对多个优质水稻品种进行减数分裂期冷害鉴定试验，研究结果表明：耐冷性评价中，吉粳515的耐冷性表现为极强，上育397等14个品种的耐冷性表现为强;对SOD、CAT、POD三种酶活性综合分析，其中上育397、龙稻18等品种的酶活性比对照提高，各品种之间表现出显著差异;在稻米外观和营养品质方面，龙稻18、吉粳809等品种较其他品种差异显著。综合评价后得出，吉粳515、上育397、龙稻18、通系935、通禾66等6个品种的抗冷性比较强，适合在吉林省东部冷凉地区种植。

[关键词]水稻;减数分裂期;耐冷性;冷害

中图分类号：S511 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202009

吉林省东部地处山区和半山区，气候条件特殊，在水稻生育阶段的5—9月气温际间有较大变化，阶段性低温在水稻生长发育阶段时有发生，给水稻生产带来了严重的影响，是导致吉林省东部水稻单产和总产波动的主要原因[1-7]。减数分裂期是水稻容易遭受冷害的时期。一般认为日平均气温低于20℃，最低温度低于17℃并持续3d以上，水稻开始受害。该时期是受害最严重的时期，主要表现为空瘪粒率明显增多。为了进一步了解水稻减数分裂期耐冷性及其相关逆境生理指标，本研究在温室低温控制情况下进行了试验，旨在丰富目前吉林省东部冷凉山区耐冷研究的内容，为吉林省粳稻高产优质及预防低温冷害提供理论依据[8-12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试优质水稻品种见表1，其中吉林省和黑龙江省审定品种15个，对照品种3个（延粳22、吉玉粳、通35）。

1.2 试验方法及处理

试验采取盆栽移栽方式。泥土的处理：碎土→过筛→拌肥→称重量（保证每个盆的土量相同）。叶片取样方法：低温处理完毕当天分别取样。

1.2.1 温室低温控制耐冷性鉴定

用普通育苗盘育苗，然后移栽至直径30cm的塑料盆内，每盆栽插4穴，每穴1株基本苗，重复3次。氮、磷、钾分别按120kg/hm2、80kg/hm2、80kg/hm2施用。减数分裂期低温胁迫温度16℃、叶间距0cm、处理时间5d，低温处理后，将材料置于30℃以下的温室。待成熟后，调查空壳率，评价耐冷性（见表2）。

1.2.2 酶液的制备

1.2.2.1 超氧化物歧化酶（SOD）

称取5g样品置于研钵中，加入5mL提取缓冲液，在冰浴条件下研磨成匀浆。将匀浆液全部转入离心管中，于4℃、12 000g离心30min，收集上清液，低温保存备用，测量提取液总体積。

1.2.2.2 过氧化氢酶（CAT）

称取叶片0.25g，加入5倍量的（M/V）pH7.0的磷酸缓冲液冰浴研磨15 000r/min离心15min，取部分上清液经适当稀释后用于酶活性测定。

1.2.2.3 过氧化物酶（POD）

称取样品3g，加入预冷的0.05mol/L pH7.8的磷酸缓冲液少量，用粗纱布过滤，定容至10mL，低温离心（12×104r/min，0℃～4℃）15min，取上清液置于低温冰箱备用。

1.2.3 逆境生理指标的测定方法

1.2.3.1 SOD活性测定

采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法，以抑制NBT光化还原的50%为1个酶活单位，酶活性以“U/mg”表示

1.2.3.2 CAT活性测定

采用紫外吸收法测定，酶活性以“U/g·min”表示。

1.2.3.3 POD活性测定

在2.9mL 0.05mol/L磷酸缓冲液中加入1.0mL 2%H2O2、1.0mL 0.05mol/L愈创木酚和0.1mL酶液，组成反应液，以每分钟增加1.0个A470的酶量为1个酶活力单位，酶活性以“U/g·min”表示。

2 结果与分析

2.1 优质水稻新品种温室低温控制减数分裂期耐冷鉴定

减数分裂期温室16℃低温处理耐冷评价见表3。吉粳515的空壳率为19.10%，耐冷性表现为极强;上育397、龙稻17、龙稻18、吉农大538、九稻68、吉粳302、通系935、通禾66、通育266、吉粳809、吉玉粳、通35、吉农大138、通系949、通育269品种的空壳率为20.10%～39.70%，耐冷性表现为强;吉粳511、延粳22品种的空壳率为40.14%～41.00%，耐冷性表现为中。

2.2 优质水稻新品种温室低温控制对减数分裂期逆境生理指标的影响

减数分裂期温室控制试验逆境生理指标见表4。SOD酶活性除吉农大538、吉粳515外，所有品种的酶活性比CK（未低温处理相应品种）提高，其中上育397、龙稻18、通禾66、延粳22、吉玉粳的SOD值显著高于其他品种;上育397、通35的CAT值显著高于其他品种，而龙稻17、龙稻18、吉农大538、通禾66、吉粳511、通育266、延粳22等品种低温处理酶活性比对照提高，但品种间表现差异不显著;POD是低温胁迫处理所有品种的酶活性均提高，其中通系935、通禾66的POD值显著高于其他品种，其他品种间无显著差异。

2.3 温室低温控制减数分裂期对稻米外观和营养品质的影响

温室低温控制减数分裂期不同试验品种的整精米率差异极显著，龙稻18、通育266、通禾66、通系935等品种的整精米率较高，较其他品种差异极显著;垩白粒率差异极显著，吉粳809、吉农大538垩白粒率较低，较其他品种差异极显著;垩白度差异极显著，上育397垩白度最高，较其他品种差异极显著（见表5）。

分析温室低温控制减数分裂期不同试验品种蛋白质含量可知，通系935、吉粳809、通育266、吉粳515、吉粳511等品种蛋白质含量比其他品种差异显著;直链淀粉含量方面，吉粳511直链淀粉含量最低，较其他品种差异极显著，吉农大538、通系935、上育397的直链淀粉含量较低，较其余品种差异显著、极显著（除通禾66、龙稻18外）（见表6）。

3 结 论

（1）通过对参试的18个水稻品种进行减数分裂期温室低温处理，各品种耐冷性表现差异明显，其耐冷性评价中吉粳515的耐冷性表现为极强，上育397、龙稻17、吉农大538、九稻68、吉粳302、通系935、通禾66、通育266、吉粳809、吉玉粳、通35、吉农大138、通系949、通育269这14个品种的耐冷性表现为强，大多数试验品种在减数分裂期低温后均呈现较强的耐冷性。这说明目前在东北地区种植的水稻品种耐冷性普遍表现较强，是抵御水稻生育期低温能力相对较强的品种。

（2）对减数分裂期各水稻品种低温逆境生理指标进行测定，综合分析各品种的SOD、CAT、POD三种酶活性，其中上育397、龙稻18、通系935、通禾66等品种的酶活性比对照提高，使其在减数分裂期表现出较强的耐冷性，而各品种之间具有显著差异。

（3）温室低温控制对减数分裂期稻米外观和营养品质的影响中，龙稻18、吉粳809、吉粳515、通系935等品种外观和营养品质较好，较其他水稻品种表现出显著差异。

（4）通过对以上结果的综合分析可知，吉粳515、上育397、龙稻18、通系935、通禾66品种的抗冷性比较强，适合在东部冷凉地区种植。

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