李進(jìn)

摘 要：以龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號(hào)和東農(nóng)420為試驗(yàn)材料，測(cè)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(dǎo)率的變化。結(jié)果表明：低溫脅迫后，葉綠素含量與對(duì)照相比均呈下降趨勢(shì)，脯氨酸、丙二醛和電導(dǎo)率3個(gè)生理指標(biāo)與對(duì)照相比均呈上升趨勢(shì)，且不同品種的水稻各個(gè)指標(biāo)的含量變化不同。低溫脅迫對(duì)實(shí)驗(yàn)材料影響較大，龍稻5耐低溫脅迫的能力較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：水稻；低溫脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào) S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(yán)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(píng)價(jià)指標(biāo)。正確評(píng)價(jià)現(xiàn)有水稻品種苗期的耐冷性對(duì)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(shí)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(jī)制將發(fā)生一系列的變化以減少冷害對(duì)水稻的傷害，因此，對(duì)低溫脅迫下水稻生理因素的變化進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上提出有效的防止措施，對(duì)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(hào)和東農(nóng)420四個(gè)水稻品種為研究材料，測(cè)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(duì)電導(dǎo)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(yàn)材料 本試驗(yàn)以4個(gè)水稻品種龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號(hào)、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(xué)院生物技術(shù)中心提供。

1.2 試驗(yàn)方法 供試材料的種子用10%H2O2浸泡消毒30min，蒸餾水反復(fù)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(yíng)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(yàn)組置于5℃光照下培養(yǎng)，對(duì)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(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。葉綠素含量測(cè)定采用分光光度計(jì)比色法，脯氨酸含量的測(cè)定采用酸性茚三酮法，丙二醛含量采用硫代巴妥酸反應(yīng)法[3]，相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定采用電阻法[4]。全部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在Excel、DPS軟件上進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下葉綠素含量變化 各個(gè)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(duì)照相比均呈下降趨勢(shì)，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(hào)葉綠素含量在低溫脅迫后與對(duì)照相比差異不顯著。

2.2 低溫脅迫對(duì)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(gè)品種水稻的脯氨酸含量上升，說(shuō)明4個(gè)水稻品種對(duì)于低溫脅迫下的反應(yīng)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(gè)水稻品種的電導(dǎo)率都呈上升趨勢(shì)。龍稻5、龍稻13、中龍香粳1號(hào)和東農(nóng)420在低溫脅迫后的電導(dǎo)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(shuō)明其膜系統(tǒng)受損較輕。

2.4 低溫脅迫下電導(dǎo)率變化 植物在低溫脅迫下，其細(xì)胞膜的選擇性透性遭到破壞，往往引起細(xì)胞代謝功能失調(diào)，細(xì)胞質(zhì)膜透性越大，膜傷害也越嚴(yán)重。由圖4可以看出，在低溫脅迫后4個(gè)水稻品種的電導(dǎo)率與對(duì)照相比都呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明各個(gè)材料的細(xì)胞膜遭到傷害，對(duì)低溫脅迫均比較敏感。4個(gè)水稻品種中，龍稻5、龍稻13、中龍香梗1號(hào)和東農(nóng)420的電導(dǎo)率分別增加了0.42倍、0.61倍、0.56倍和0.70倍，說(shuō)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(duì)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(yàn)中各個(gè)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(shì)，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(hào)葉綠素含量在低溫脅迫后與對(duì)照相比差異不顯著。

當(dāng)植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導(dǎo)植物體內(nèi)很多細(xì)胞和亞細(xì)胞的反應(yīng)，能促進(jìn)蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應(yīng)提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認(rèn)為，脯氨酸是具有低溫保護(hù)效應(yīng)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(yàn)中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說(shuō)明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時(shí)，脯氨酸可能通過保護(hù)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(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用。

低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，引起酶和質(zhì)膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和生理機(jī)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(biāo)之一[7]。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說(shuō)明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時(shí)，其細(xì)胞膜系統(tǒng)最易受損，進(jìn)而引起細(xì)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(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導(dǎo)率升高，因此電導(dǎo)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(biāo)的變化來(lái)看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導(dǎo)率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說(shuō)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(shuō)明受害最輕，其抗低溫性較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張長(zhǎng)青）

當(dāng)植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導(dǎo)植物體內(nèi)很多細(xì)胞和亞細(xì)胞的反應(yīng)，能促進(jìn)蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應(yīng)提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認(rèn)為，脯氨酸是具有低溫保護(hù)效應(yīng)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(yàn)中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說(shuō)明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時(shí)，脯氨酸可能通過保護(hù)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(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用。

低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，引起酶和質(zhì)膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和生理機(jī)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(biāo)之一[7]。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說(shuō)明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時(shí)，其細(xì)胞膜系統(tǒng)最易受損，進(jìn)而引起細(xì)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(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導(dǎo)率升高，因此電導(dǎo)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(biāo)的變化來(lái)看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導(dǎo)率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說(shuō)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(shuō)明受害最輕，其抗低溫性較強(qiáng)。

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（責(zé)編：張長(zhǎng)青）

當(dāng)植物處于逆境脅迫下，脯氨酸介導(dǎo)植物體內(nèi)很多細(xì)胞和亞細(xì)胞的反應(yīng)，能促進(jìn)蛋白質(zhì)水合作用，為生化反應(yīng)提供更多的自由水和生理活性物質(zhì)。一般認(rèn)為，脯氨酸是具有低溫保護(hù)效應(yīng)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(yàn)中，低溫脅迫后各品種水稻幼苗的脯氨酸含量均升高，這說(shuō)明了脯氨酸與水稻抗寒性密切相關(guān)。在植物受到傷害時(shí)，脯氨酸可能通過保護(hù)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(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用。

低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)的活性氧代謝平衡遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致膜脂過氧化的產(chǎn)物丙二醛（MDA）的大量積累，MDA能與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，引起酶和質(zhì)膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和生理機(jī)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(biāo)之一[7]。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，低溫脅迫后以龍稻5的MDA含量增幅最小，說(shuō)明其膜系統(tǒng)受損較輕。

植物在遇到低溫冷害時(shí)，其細(xì)胞膜系統(tǒng)最易受損，進(jìn)而引起細(xì)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(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲，電導(dǎo)率升高，因此電導(dǎo)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(biāo)的變化來(lái)看：在遭受低溫脅迫后，供試品種的電導(dǎo)率明顯升高，東農(nóng)420增幅最大，說(shuō)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(shuō)明受害最輕，其抗低溫性較強(qiáng)。

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

[8]簡(jiǎn)令成.植物抗寒機(jī)理研究的新進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào)，1992，9（3）：17-22.

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

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

（責(zé)編：張長(zhǎng)青）