低溫脅迫下水稻幼苗抗寒生理指標分析

李進

摘 要：以龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號和東農(nóng)420為試驗材料，測定了低溫脅迫后其幼苗葉片中葉綠素、脯氨酸、丙二醛和電導率的變化。結(jié)果表明：低溫脅迫后，葉綠素含量與對照相比均呈下降趨勢，脯氨酸、丙二醛和電導率3個生理指標與對照相比均呈上升趨勢，且不同品種的水稻各個指標的含量變化不同。低溫脅迫對實驗材料影響較大，龍稻5耐低溫脅迫的能力較強。

關(guān)鍵詞：水稻；低溫脅迫；生理指標

中圖分類號 S162.5 文獻標識碼 A 文章編號 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

黑龍江地處寒溫帶，低溫發(fā)生頻繁具有一定的群發(fā)性和周期性。低溫冷害嚴重地制約著這一地區(qū)水稻業(yè)的發(fā)展，而水稻的抗低溫性往往作為品種的評價指標。正確評價現(xiàn)有水稻品種苗期的耐冷性對于有效地選育耐冷性水稻品種及在耕作上提早育秧，避開后期冷害具有現(xiàn)實意義[1]。具有抗寒性質(zhì)的水稻在低溫脅迫條件下，其生理機制將發(fā)生一系列的變化以減少冷害對水稻的傷害，因此，對低溫脅迫下水稻生理因素的變化進行研究，并在此基礎(chǔ)上提出有效的防止措施，對于水稻的生產(chǎn)和抗寒種質(zhì)的篩選具有重要的意義[2]。

本研究以龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號和東農(nóng)420四個水稻品種為研究材料，測定低溫脅迫下各水稻品種葉片中脯氨酸、葉綠素、丙二醛含量及相對電導率變化，為研究防御水稻低溫冷害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 本試驗以4個水稻品種龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號、東農(nóng)420為材料。上述水稻品種的種子，由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)中心提供。

1.2 試驗方法 供試材料的種子用10%H2O2浸泡消毒30min，蒸餾水反復沖洗后置于培養(yǎng)皿中催芽，將催芽后的種子放在發(fā)芽盒中，用營養(yǎng)液培養(yǎng)至3～4葉期。4種水稻幼苗剔除弱苗后，記數(shù)，然后平均分成兩組。試驗組置于5℃光照下培養(yǎng)，對照組置于25℃光照下正常培養(yǎng)，3d之后取出，兩組處理的幼苗分別取樣，測定各項生理指標。葉綠素含量測定采用分光光度計比色法，脯氨酸含量的測定采用酸性茚三酮法，丙二醛含量采用硫代巴妥酸反應法[3]，相對電導率測定采用電阻法[4]。全部數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在Excel、DPS軟件上進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下葉綠素含量變化 各個水稻品種葉綠素含量變化如圖1所示。低溫脅迫后，所有植株的葉片顏色沒有明顯變化，幼苗葉片中葉綠素含量與對照相比均呈下降趨勢，低溫處理影響了植物體內(nèi)葉綠素的合成。其中東農(nóng)420葉綠素含量下降較明顯，而龍稻5、龍稻13和中龍香粳1號葉綠素含量在低溫脅迫后與對照相比差異不顯著。

2.2 低溫脅迫對水稻幼苗脯氨酸含量的影響 不同品種水稻幼苗葉片中脯氨酸含量變化如表2所示。低溫脅迫致使各個品種水稻的脯氨酸含量上升，說明4個水稻品種對于低溫脅迫下的反應較為敏感。其中龍稻5上升幅度最大，龍稻13增幅最小。

2.3 低溫脅迫下丙二醛含量變化 由圖2可以看出，在低溫脅迫后4個水稻品種的電導率都呈上升趨勢。龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號和東農(nóng)420在低溫脅迫后的電導率較處理前分別增加了48.6%、54.5%、51.1%、85.5%。以龍稻5增幅最小，說明其膜系統(tǒng)受損較輕。

2.4 低溫脅迫下電導率變化 植物在低溫脅迫下，其細胞膜的選擇性透性遭到破壞，往往引起細胞代謝功能失調(diào)，細胞質(zhì)膜透性越大，膜傷害也越嚴重。由圖4可以看出，在低溫脅迫后4個水稻品種的電導率與對照相比都呈上升趨勢，說明各個材料的細胞膜遭到傷害，對低溫脅迫均比較敏感。4個水稻品種中，龍稻5、龍稻13、中龍香梗1號和東農(nóng)420的電導率分別增加了0.42倍、0.61倍、0.56倍和0.70倍，說明低溫脅迫后東農(nóng)420受害最重，龍稻5受害最輕。

3 討論

已有研究表明，低溫脅迫對植物光合色素含量、葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)、光合能量代謝及PSⅡ活性等一系列重要的生理生化過程都有明顯影響[5]。在本試驗中各個品種水稻低幼苗低溫脅迫后葉片中葉綠素含量均呈下降趨勢，其中東農(nóng)420葉綠素含量下降較明顯，而龍稻5、龍稻13和中龍香粳1號葉綠素含量在低溫脅迫后與對照相比差異不顯著。

當植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導植物體內(nèi)很多細胞和亞細胞的反應，能促進蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認為，脯氨酸是具有低溫保護效應的物質(zhì)，高濃度的脯氨酸是抗凍性提高的重要原因之一[6]。在本試驗中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時，脯氨酸可能通過保護酶的空間結(jié)構(gòu)，提供足夠的自由水及生理活性物質(zhì)對細胞起保護作用。

低溫脅迫下，細胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進而導致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應，引起酶和質(zhì)膜損傷，導致細胞膜結(jié)構(gòu)和生理機能破壞，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作為判斷植株抗冷害能力的指標之一[7]。由實驗結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時，其細胞膜系統(tǒng)最易受損，進而引起細胞膜透性發(fā)生變化。植物在低溫脅迫下，質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和功能受到傷害，導致細胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導率升高，因此電導率能夠比較客觀地反映植物在低溫逆境中的傷害狀況[8-10]。從該指標的變化來看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說明低溫脅迫后其受害最重，抗低溫性較弱；龍稻5增幅最小，說明受害最輕，其抗低溫性較強。

參考文獻

[1]張巖，馬士學，劉憲虎，等.低溫脅迫對水稻幼苗耐冷性的鑒定[J].北方水稻，2008，38（6）：36-38.

[2]殷緒明，徐慶國，李海林，等.影響水稻抗寒性的生理因素研究進展[J].作物研究，2006，5：413-416.

[3]王學奎.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]郝再彬，蒼晶，徐仲.植物生理學試驗[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.

[5]曾乃燕，何軍賢，趙文，等.低溫脅迫期間水稻光合膜色素與蛋白水平的變化[J].西北植物學報，2000，20（1）：8-14.

[6]李軼冰，楊順強，任廣鑫，等.低溫處理下不同禾本科牧草的生理變化及其抗寒性比較[J].生態(tài)學報，2009，29（3）：1341-1347.

[7]王瑞，馬鳳鳴，李彩鳳，等.低溫脅迫對玉米幼苗脯氨酸、丙二醛含量及電導率的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報，2008，19（5）：21-23.

[8]簡令成.植物抗寒機理研究的新進展[J].植物學通報，1992，9（3）：17-22.

[9]李海林，殷緒明，龍小軍.低溫脅迫對水稻幼苗抗寒性生理生化指標的影響[J].安徽農(nóng)學通報，2006，12（11）：50-53.

[10]朱珊，熊宏亮，黃仁良，等.低溫脅迫對水稻生理指標的影響[J].江西農(nóng)業(yè)科學，2013，25（7）：10-12.

（責編：張長青）

當植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導植物體內(nèi)很多細胞和亞細胞的反應，能促進蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認為，脯氨酸是具有低溫保護效應的物質(zhì)，高濃度的脯氨酸是抗凍性提高的重要原因之一[6]。在本試驗中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時，脯氨酸可能通過保護酶的空間結(jié)構(gòu)，提供足夠的自由水及生理活性物質(zhì)對細胞起保護作用。

低溫脅迫下，細胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進而導致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應，引起酶和質(zhì)膜損傷，導致細胞膜結(jié)構(gòu)和生理機能破壞，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作為判斷植株抗冷害能力的指標之一[7]。由實驗結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時，其細胞膜系統(tǒng)最易受損，進而引起細胞膜透性發(fā)生變化。植物在低溫脅迫下，質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和功能受到傷害，導致細胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導率升高，因此電導率能夠比較客觀地反映植物在低溫逆境中的傷害狀況[8-10]。從該指標的變化來看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說明低溫脅迫后其受害最重，抗低溫性較弱；龍稻5增幅最小，說明受害最輕，其抗低溫性較強。

參考文獻

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[10]朱珊，熊宏亮，黃仁良，等.低溫脅迫對水稻生理指標的影響[J].江西農(nóng)業(yè)科學，2013，25（7）：10-12.

（責編：張長青）

當植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導植物體內(nèi)很多細胞和亞細胞的反應，能促進蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認為，脯氨酸是具有低溫保護效應的物質(zhì)，高濃度的脯氨酸是抗凍性提高的重要原因之一[6]。在本試驗中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時，脯氨酸可能通過保護酶的空間結(jié)構(gòu)，提供足夠的自由水及生理活性物質(zhì)對細胞起保護作用。

低溫脅迫下，細胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進而導致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應，引起酶和質(zhì)膜損傷，導致細胞膜結(jié)構(gòu)和生理機能破壞，因而，MDA在植物中的含量多少，可以作為判斷植株抗冷害能力的指標之一[7]。由實驗結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時，其細胞膜系統(tǒng)最易受損，進而引起細胞膜透性發(fā)生變化。植物在低溫脅迫下，質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和功能受到傷害，導致細胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導率升高，因此電導率能夠比較客觀地反映植物在低溫逆境中的傷害狀況[8-10]。從該指標的變化來看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說明低溫脅迫后其受害最重，抗低溫性較弱；龍稻5增幅最小，說明受害最輕，其抗低溫性較強。

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[10]朱珊，熊宏亮，黃仁良，等.低溫脅迫對水稻生理指標的影響[J].江西農(nóng)業(yè)科學，2013，25（7）：10-12.

（責編：張長青）