何煜明

（浙江農(nóng)林大學，杭州 311300）

低溫脅迫對不同生長期水稻的影響及其機理的研究

何煜明

（浙江農(nóng)林大學，杭州 311300）

隨著寒潮及其他冷害的影響，常常會造成水稻的大量減產(chǎn)。研究低溫脅迫對不同生長期水稻的作用機制對于水稻產(chǎn)量的提升有十分特殊的意義。文章綜述了前人對不同生長時期的水稻在受低溫脅迫下產(chǎn)生不同生理現(xiàn)象的研究，并從光合特性、酶活性、植物器官、細胞結構等方面闡述了其生理機制。

低溫脅迫 生長期 水稻 生理變化 機理

水稻（Oryza sativa）原產(chǎn)于中國，是我國主要的糧食作物之一。水稻作為喜高溫植物，低溫冷害是其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的一個全球性問題，全球每年種植的水稻面積有超過1 500萬hm2因受到低溫冷害的影響而導致減產(chǎn)[1-3]，這種現(xiàn)象在寒潮冷害受災區(qū)、高海拔等地區(qū)尤為明顯。在國內(nèi)，對于低溫脅迫下各個發(fā)育時期的水稻的生理變化及其機理，已經(jīng)有研究人員進行了報道。

1 低溫脅迫下幼苗期水稻的生理變化及其機理

低溫脅迫對水稻幼苗影響的研究目前主要在光合作用和保護酶系統(tǒng)等方面。王春萍等研究表明，因其葉片受到低溫冷害導致了其半飽和光強的降低，使對光能利用率造成了影響，與此同時，水稻葉片對于光強的耐受程度也大幅降低。王蘭等通過低溫處理多組品種各異的苗期水稻得出，其在受低溫傷害后，酶系統(tǒng)中SOD與POD活性均呈上升趨勢。同時，對于抗寒水稻這2種酶活性的漲幅，遠大于非抗寒水稻酶活性的漲幅。實驗表明這2種酶活性的上升，可避免細胞受到傷害?？梢钥闯觯酌缙谒驹谑艿蜏孛{迫時，雖會因逆境影響而導致其生長發(fā)育減緩，但可以通過自身的酶系統(tǒng)調節(jié)克服逆境。

2 低溫脅迫下秧苗分蘗期水稻的生理變化及其機理

前人試驗表明，低溫脅迫將破環(huán)其組織細胞的結構，導致分蘗數(shù)大量減少，最終造成產(chǎn)量的降低。王立志等研究證實，低溫脅迫時水稻的分蘗作用顯著下降，且品種各異的水稻對低溫的敏感程度也存在較大差異，對于其低抗品種，每穗實粒數(shù)及結實率的影響，明顯要大于中、高抗品種，對低抗品種的每穴穗數(shù)和結實率影響，遠大于中、高抗品種，而對各品種間千粒重的影響并不明顯。不難發(fā)現(xiàn)，低溫冷災對秧苗分蘗期水稻產(chǎn)量的影響，主要體現(xiàn)在其每穴穗數(shù)和結實率的減少，而歸根結底是由于其組織細胞受到了破壞。

3 低溫脅迫下幼穗發(fā)育期水稻的生理變化及其機理

處于幼穗發(fā)育期的水稻，如若此時遇上寒潮冷災，便會致使枝梗及穎花發(fā)育不良。其中，每穗粒數(shù)大量減少，結實率大幅度降低，容易造成水稻的減產(chǎn)。前人研究表明，低溫造成水稻倒2葉的受損，光合作用受到阻礙，導致稻穗獲取的養(yǎng)分大幅下降，最終水稻穎花分化不良。從產(chǎn)量構成要素方面看，每穗總粒數(shù)、千粒重和結實率均受影響而下降，且在相同的低溫條件下，結實率的降幅最為明顯。

4 低溫脅迫下開花結實期水稻的生理變化及其機理

張榮萍等通過人工氣候室低溫脅迫粳稻、秈兩種水稻，對其開花和結實過程進行了試驗。結果表明，粳稻、秈在低溫脅迫下，均推遲開花，并且脅迫溫度越低，開花受阻程度越強。由于低溫脅迫處理后，水稻的花藥生長受到抑制，同時造成了柱頭花粉萌發(fā)率的降低和花藥體積的縮小。最終致使開花結實期的水稻授粉、受精、結實受阻，造成其產(chǎn)量大幅度下降。

5 研究展望

組織細胞的損害是水稻受冷害過程中其產(chǎn)量下降的主要因素。低溫脅迫在各種植物的研究中成為焦點問題，并取得了一系列進展。但在國內(nèi)，其在水稻生長發(fā)育時期中的研究報道還是寥寥無幾。因此，對于低溫脅迫影響水稻的生理變化及機理還有待進一步的挖掘。在未來的探索過程中，不僅可以從光合特性方面入手，還可以從水稻的代謝乃至基因等方面深入研究，并通過這些機理，找到相應抗寒的解決方案，使水稻產(chǎn)量在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中倍增。

[1] Khan D R， MacKill D J， Vergara B S．Selection for tolerance to low temperature induced spikelet sterility at anthesis in rice．Crop Sci，1986， 26: 694～698

[2] Sthapit B R， Witcombe J R．Inheritance of tolerance to chilling stress in rice during germination and plumule greening．Crop Sci，1998，38: 660～665

[3] Xiong Z-M， Cai H-F．Chinese Rice．Beijing: China Agricultural Science and Technology Press， 1992︰3～15 （in Chinese）