水稻耐冷性研究进展及建议

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1、水稻耐冷性研究进展及建议陈慧珍１，江卫平２，谢蔚３，刘霞萍１，黄良萍１（１．萍乡市农业科学研究所，江西萍乡３３７０００；２．江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室／江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，南昌３３００４５；３．萍乡市种子管理局，江西萍乡３３７０００）摘要：低温冷害是水稻减产的主要原因之一。就低温胁迫对水稻的危害性、水稻冷害类型及鉴定指标、水稻耐冷性遗传及ＱＴＬ（数量性状基因座）研究、水稻耐冷信号传导及转录因子调控方面进行了概述。介绍了水稻耐冷性研究中存在的一些问题，并提出了相应的

2、对策和建议。..关键词：水稻；耐冷；数量性状基因座；转录因子中图分类号：Ｓ５１１文献标识码：A：0439－８114（２０15）02－0257-05DOI:10.14088/j.ki.issn0439-8114.2015.02.001水稻是喜温作物，对温度极为敏感，低温对水稻产量影响极大。有研究表明，中国每年因低温冷害损失３０亿～５０亿ｋｇ稻谷，相当于粮食产量的１％［１］。为减小低温对早籼稻的影响，除采取适当的栽培管理措施，根据不同水稻品种的特性调整播期外，选用配套的耐冷品种不失为经济、有效的措施。因此，选育

3、出高产、稳产的耐冷水稻品种并应用于生产实际，对当今水稻的安全生产，保证水稻生产的可持续发展有着重要的意义。然而，目前水稻耐冷性育种方式主要采用育种年限长的传统育种方式，水稻耐冷性的研究也一直停留在耐冷基因的定位［２－４］，以及通过基因工程等手段研究耐冷基因对水稻耐冷性的生理生化影响［５，６］，并未更多地将定位出的效果显著的耐冷基因应用于水稻分子育种。随着分子标记技术的出现，分子标记辅助选择育种（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ＭＡＳ）被广泛应用于高产、优质及抗性强的水稻新品种的选育［７

4、，８］，因此利用分子标记技术与传统育种技术相结合的方式进行水稻耐冷性育种是很有必要的。１低温对水稻的影响低温冷害会导致水稻生长缓慢或非正常生长的现象，这是由于低温条件下，植株体内酶活性降低，结构蛋白和非结构蛋白合成速率降低，细胞膜流动性降低，ＲＯＳ（Ｒｅａｃｔｉｖｅoｘｙｇｅｎsｐｅｃｉｅｓ，活性氧簇）含量的增加，抗氧化酶活性呈现先升后降趋势，活性氧产生和清除的平衡机制被打破，导致各种生理机能遭受到破坏，进而使得水稻表现出植株矮小、叶片窄小缩短，生长发育受到阻碍，严重的则导致水稻植株死亡。同时，冷胁迫下的水

5、稻植株体内会发生一系列复杂的适应低温环境的生理生化变化，耐冷相关因子活性改变，激素的增加与减少，光合速率、呼吸作用及蒸腾速率的减弱，从而增强其对低温条件的抗性并减小低温环境对其伤害［９－１２］。倒春寒是南方早稻播种育秧期的主要灾害性天气。长江中下游及华南地区的早稻孕穗扬花期还可能遭遇五月寒。寒露风是南方晚稻生育期的主要气象灾害之一。９月中下旬是长江中游双季晚稻的抽穗扬花期，易受“寒露风”危害，造成“翘穗头”、“包颈穗”、“白颖”现象。研究表明，低温冷害严重影响水稻生长发育，早稻苗期和芽期遭遇低温会导致出芽时

6、间延长、烂种、秧苗不发、烂秧、死苗、生长发育延迟，最终导致产量减少［１３］；孕穗期低温往往容易造成水稻空壳率大幅上升，降低单位面积产量；而抽穗期和灌浆期低温往往降低水稻的灌浆速率和稻米品质［１４］。２水稻冷害类型及鉴定指标冷害是指作物在其生长所需的适温以下至冰点以上温度范围内所发生的生长停滞或生育障碍现象。水稻在最低温度８～１０℃、最高温度４０～５０℃范围内能够维持生长，但水稻生长所需的适宜温度为１５～１８℃至３０～３３℃，粳、籼稻分别在１５℃和１８℃以下就会发生冷害［１５］。低温冷害对水稻的影响包括低温发

7、生期间和低温发生后两个阶段。不同的水稻品种正常生长发育所需的温度不同，对低温的忍耐能力有差异，其中粳稻的耐低温能力显著强于籼稻［１６］，不同籼稻之间也有一定的差异。不同的生育阶段对低温冷害的抗性也不同，表现出的症状也不同。根据不同的区分标准，可分为不同的冷害类型；根据低温使水稻产量受损的原因，最早将水稻低温冷害分为延迟型冷害、障碍型冷害，后又增加了混合型冷害和稻瘟病型冷害；根据低温冷害发生的时期，划分为芽期冷害、苗期冷害、孕穗期冷害、开花期冷害和灌浆期冷害［１７］。水稻耐冷性鉴定指标大致可分为形态指标、生长

8、发育指标和生理生化指标。形态指标有根系发达程度、叶片的形态以及分蘖数、穗的长度等；生长发育指标有存活率、死苗率、叶赤枯度、萎蔫率及花药长度等；生理生化指标有叶片外渗电导率、ＭＤＡ（Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ，丙二醛）含量、脯氨酸含量、茎秆溢泌量及可溶性糖含量等［１８］。以形态指标、生长发育指标为水稻耐冷性评价指标的研究颇为详细，韩龙植等［１９］做过详细的综述，本文不再赘述。Ｓａｎｇ－Ｉｃ等［２０］利用耐冷型水