淺析低溫脅迫對粳稻芽期耐冷性評價的生理指標(biāo)

邸文靜 徐節(jié)田 王淼 王興遠 劉新穎

摘? 要：水稻冷害在東北地區(qū)屢見不鮮，低溫會造成水稻生理障礙進而影響其產(chǎn)量。本文從水稻耐冷性角度出發(fā)，試圖通過水稻低溫脅迫下葉綠素含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性、游離脯氨酸以及丙二醛含量的變化，最終為水稻冷害診斷、抗冷品種選育、抗寒栽培技術(shù)的研究等提供重要的參考資料。

關(guān)鍵詞：低溫;脅迫;粳稻;耐冷性;生理指標(biāo)

中圖分類號：S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932042

作為吉林省重要的農(nóng)作物種類之一，水稻是喜溫植物，在芽期對低溫環(huán)境反應(yīng)較為敏感，在芽期水稻發(fā)生低溫冷害會導(dǎo)致減產(chǎn)或絕收[1]。水稻在芽期發(fā)生低溫冷害現(xiàn)象，酶蛋白活性會發(fā)生改變甚至變性，各種生理機能也會出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致水稻爛種、爛秧，成苗率降低，影響水稻光合群體建立，最終導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低。水稻芽期耐冷性是影響水稻芽生長發(fā)育的重要因素，芽期耐冷性是幼芽細胞維持生活的能力，從外觀上表現(xiàn)為幼芽誘發(fā)綠苗的能力，芽期耐冷性與孕穗期、開花期耐冷性有著密切聯(lián)系，因此選育芽期耐冷的水稻品種就成為重要的育種目標(biāo)。

1? ? ?低溫脅迫對水稻葉綠素含量的影響

宋廣樹等分別在水稻苗期、孕穗期、抽穗期和灌漿期在人工氣候箱中進行低溫脅迫處理，利用SPAD502葉綠素測定儀對葉綠素含量進行檢測，結(jié)果認(rèn)為葉綠素含量在各生育期均有下降趨勢。低溫脅迫會使水稻整個代謝和生理過程嚴(yán)重受損，在此過程，膜透性增加、葉綠素合成受阻、葉綠體結(jié)構(gòu)遭到破壞、光合能力下降，在此過程，水稻植株體葉綠素含量會明顯降低。

2? ? ?低溫對水稻超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

作為生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，SOD廣泛存在于各類生物體內(nèi)。SOD具有特殊的生理活性，是生物體內(nèi)清除氧自由基的核心物質(zhì)，可使水稻免（少）受氧傷害，SOD活性在生物體內(nèi)水平的高低是表征衰老和死亡的直觀指標(biāo)。低溫脅迫后，水稻SOD活性會顯著降低，葉片也會表現(xiàn)較為明顯的冷害現(xiàn)象。此外，孕穗期低溫會使早稻倒兩葉SOD活性下降，葉綠素含量和光合速率均下降，造成光合同化物減少。同時，穎花受精率和可育率下降。

3? ? ?水稻在低溫下對過氧化氫酶（CAT）活性的影響

CAT存在于細胞的過氧化物體內(nèi)，其主要作用在于催化H2O2分解為H2O與O2，植物細胞中的CAT能夠參與光呼吸以及共生性氮固定。朱珊等以淦鑫 203為水稻供試品種，以孕穗期葉片為試驗材料，采用紫外吸收法對處理后水稻的CAT活性進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在遭受低溫脅迫后CAT活性有所增加，在此過程，電導(dǎo)率有所升高。Kuk等研究了水稻葉片與根系抗氧化系統(tǒng)對低溫脅迫后的響應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫脅迫后水稻葉片的內(nèi)源保護酶 CAT以及根系中 SOD和CAT活性均有所增強，對于抵御低溫所造成的傷害具有較好效果。

4? ? ?水稻在低溫條件下對過氧化物酶（POD）活性的影響

POD是由微生物或植物產(chǎn)生的一類氧化還原酶，其可催化諸多反應(yīng)，POD是以過氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶，主要存在于細胞的過氧化物酶體中，以鐵卟啉為輔基，可通過對過氧化氫氧化酚類和胺類化合物的催化，起到消除過氧化氫和酚類、胺類毒性的雙重作用。POD在植物體中參與光呼吸作用，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過氧化氫。李海林等對低溫處理后幼苗葉片的POD采用愈創(chuàng)木酚法測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低溫處理后的水稻葉片中POD的含量有所上升且高于處理前的含量。

5? ? ?水稻在低溫條件下對游離脯氨酸（Pro）的影響

作為植物蛋白質(zhì)的組分之一，Pro以游離狀態(tài)廣泛分布在植物體中。在低溫等逆境生理條件下，許多植物體內(nèi)Pro大量積累。積累的Pro除了作為植物細胞質(zhì)內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還在穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)、降低細胞酸性、解除氨毒以及作為能量庫調(diào)節(jié)細胞氧化還原等方面起到重要作用。植物體內(nèi)的脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。在低溫條件下，植物組織中脯氨酸含量增加，可提高植物的抗寒性。

6? ? ?水稻在低溫條件下對丙二醛（MDA）的影響

MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物之一，其產(chǎn)生可加劇膜的損傷，因此在植物衰老生理和抗性生理研究中可作為重要參考指標(biāo)，可廣泛用于鑒別逆境脅迫對生物膜的危害程度。在低溫脅迫條件下，水稻植株體內(nèi)可積累過多活性氧自由基，會引起膜脂過氧化，進而導(dǎo)致低溫傷害，同時積累了大量膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛，可見，低溫脅迫有利于MDA含量的增加。

參考文獻

[1]陳瑋，李煒.水稻RIL群體芽期耐冷型基因的分子標(biāo)記定位[J].武漢治污學(xué)研究，2005，23（2）：116-120.