優(yōu)質(zhì)水稻低溫控制對減數(shù)分裂期冷害評價及相關(guān)逆境生理指標的影響

柳洪良 韓云哲 徐偉豪 樸雪梅 白學峰 程正海 金峰 王亮

[摘要]吉林省東部稻區(qū)因地理環(huán)境原因經(jīng)常遭遇低溫冷害，使水稻產(chǎn)量大幅降低。為研究不同水稻品種在減數(shù)分裂期低溫表現(xiàn)，本試驗于低溫條件下對多個優(yōu)質(zhì)水稻品種進行減數(shù)分裂期冷害鑒定試驗，研究結(jié)果表明：耐冷性評價中，吉粳515的耐冷性表現(xiàn)為極強，上育397等14個品種的耐冷性表現(xiàn)為強;對SOD、CAT、POD三種酶活性綜合分析，其中上育397、龍稻18等品種的酶活性比對照提高，各品種之間表現(xiàn)出顯著差異;在稻米外觀和營養(yǎng)品質(zhì)方面，龍稻18、吉粳809等品種較其他品種差異顯著。綜合評價后得出，吉粳515、上育397、龍稻18、通系935、通禾66等6個品種的抗冷性比較強，適合在吉林省東部冷涼地區(qū)種植。

[關(guān)鍵詞]水稻;減數(shù)分裂期;耐冷性;冷害

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202009

吉林省東部地處山區(qū)和半山區(qū)，氣候條件特殊，在水稻生育階段的5—9月氣溫際間有較大變化，階段性低溫在水稻生長發(fā)育階段時有發(fā)生，給水稻生產(chǎn)帶來了嚴重的影響，是導致吉林省東部水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)波動的主要原因[1-7]。減數(shù)分裂期是水稻容易遭受冷害的時期。一般認為日平均氣溫低于20℃，最低溫度低于17℃并持續(xù)3d以上，水稻開始受害。該時期是受害最嚴重的時期，主要表現(xiàn)為空癟粒率明顯增多。為了進一步了解水稻減數(shù)分裂期耐冷性及其相關(guān)逆境生理指標，本研究在溫室低溫控制情況下進行了試驗，旨在豐富目前吉林省東部冷涼山區(qū)耐冷研究的內(nèi)容，為吉林省粳稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)及預(yù)防低溫冷害提供理論依據(jù)[8-12]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試優(yōu)質(zhì)水稻品種見表1，其中吉林省和黑龍江省審定品種15個，對照品種3個（延粳22、吉玉粳、通35）。

1.2 試驗方法及處理

試驗采取盆栽移栽方式。泥土的處理：碎土→過篩→拌肥→稱重量（保證每個盆的土量相同）。葉片取樣方法：低溫處理完畢當天分別取樣。

1.2.1 溫室低溫控制耐冷性鑒定

用普通育苗盤育苗，然后移栽至直徑30cm的塑料盆內(nèi)，每盆栽插4穴，每穴1株基本苗，重復(fù)3次。氮、磷、鉀分別按120kg/hm2、80kg/hm2、80kg/hm2施用。減數(shù)分裂期低溫脅迫溫度16℃、葉間距0cm、處理時間5d，低溫處理后，將材料置于30℃以下的溫室。待成熟后，調(diào)查空殼率，評價耐冷性（見表2）。

1.2.2 酶液的制備

1.2.2.1 超氧化物歧化酶（SOD）

稱取5g樣品置于研缽中，加入5mL提取緩沖液，在冰浴條件下研磨成勻漿。將勻漿液全部轉(zhuǎn)入離心管中，于4℃、12 000g離心30min，收集上清液，低溫保存?zhèn)溆茫瑴y量提取液總體積。

1.2.2.2 過氧化氫酶（CAT）

稱取葉片0.25g，加入5倍量的（M/V）pH7.0的磷酸緩沖液冰浴研磨15 000r/min離心15min，取部分上清液經(jīng)適當稀釋后用于酶活性測定。

1.2.2.3 過氧化物酶（POD）

稱取樣品3g，加入預(yù)冷的0.05mol/L pH7.8的磷酸緩沖液少量，用粗紗布過濾，定容至10mL，低溫離心（12×104r/min，0℃～4℃）15min，取上清液置于低溫冰箱備用。

1.2.3 逆境生理指標的測定方法

1.2.3.1 SOD活性測定

采用氮藍四唑（NBT）光化還原法，以抑制NBT光化還原的50%為1個酶活單位，酶活性以“U/mg”表示

1.2.3.2 CAT活性測定

采用紫外吸收法測定，酶活性以“U/g·min”表示。

1.2.3.3 POD活性測定

在2.9mL 0.05mol/L磷酸緩沖液中加入1.0mL 2%H2O2、1.0mL 0.05mol/L愈創(chuàng)木酚和0.1mL酶液，組成反應(yīng)液，以每分鐘增加1.0個A470的酶量為1個酶活力單位，酶活性以“U/g·min”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)質(zhì)水稻新品種溫室低溫控制減數(shù)分裂期耐冷鑒定

減數(shù)分裂期溫室16℃低溫處理耐冷評價見表3。吉粳515的空殼率為19.10%，耐冷性表現(xiàn)為極強;上育397、龍稻17、龍稻18、吉農(nóng)大538、九稻68、吉粳302、通系935、通禾66、通育266、吉粳809、吉玉粳、通35、吉農(nóng)大138、通系949、通育269品種的空殼率為20.10%～39.70%，耐冷性表現(xiàn)為強;吉粳511、延粳22品種的空殼率為40.14%～41.00%，耐冷性表現(xiàn)為中。

2.2 優(yōu)質(zhì)水稻新品種溫室低溫控制對減數(shù)分裂期逆境生理指標的影響

減數(shù)分裂期溫室控制試驗?zāi)婢成碇笜艘姳?。SOD酶活性除吉農(nóng)大538、吉粳515外，所有品種的酶活性比CK（未低溫處理相應(yīng)品種）提高，其中上育397、龍稻18、通禾66、延粳22、吉玉粳的SOD值顯著高于其他品種;上育397、通35的CAT值顯著高于其他品種，而龍稻17、龍稻18、吉農(nóng)大538、通禾66、吉粳511、通育266、延粳22等品種低溫處理酶活性比對照提高，但品種間表現(xiàn)差異不顯著;POD是低溫脅迫處理所有品種的酶活性均提高，其中通系935、通禾66的POD值顯著高于其他品種，其他品種間無顯著差異。

2.3 溫室低溫控制減數(shù)分裂期對稻米外觀和營養(yǎng)品質(zhì)的影響

溫室低溫控制減數(shù)分裂期不同試驗品種的整精米率差異極顯著，龍稻18、通育266、通禾66、通系935等品種的整精米率較高，較其他品種差異極顯著;堊白粒率差異極顯著，吉粳809、吉農(nóng)大538堊白粒率較低，較其他品種差異極顯著;堊白度差異極顯著，上育397堊白度最高，較其他品種差異極顯著（見表5）。

分析溫室低溫控制減數(shù)分裂期不同試驗品種蛋白質(zhì)含量可知，通系935、吉粳809、通育266、吉粳515、吉粳511等品種蛋白質(zhì)含量比其他品種差異顯著;直鏈淀粉含量方面，吉粳511直鏈淀粉含量最低，較其他品種差異極顯著，吉農(nóng)大538、通系935、上育397的直鏈淀粉含量較低，較其余品種差異顯著、極顯著（除通禾66、龍稻18外）（見表6）。

3 結(jié) 論

（1）通過對參試的18個水稻品種進行減數(shù)分裂期溫室低溫處理，各品種耐冷性表現(xiàn)差異明顯，其耐冷性評價中吉粳515的耐冷性表現(xiàn)為極強，上育397、龍稻17、吉農(nóng)大538、九稻68、吉粳302、通系935、通禾66、通育266、吉粳809、吉玉粳、通35、吉農(nóng)大138、通系949、通育269這14個品種的耐冷性表現(xiàn)為強，大多數(shù)試驗品種在減數(shù)分裂期低溫后均呈現(xiàn)較強的耐冷性。這說明目前在東北地區(qū)種植的水稻品種耐冷性普遍表現(xiàn)較強，是抵御水稻生育期低溫能力相對較強的品種。

（2）對減數(shù)分裂期各水稻品種低溫逆境生理指標進行測定，綜合分析各品種的SOD、CAT、POD三種酶活性，其中上育397、龍稻18、通系935、通禾66等品種的酶活性比對照提高，使其在減數(shù)分裂期表現(xiàn)出較強的耐冷性，而各品種之間具有顯著差異。

（3）溫室低溫控制對減數(shù)分裂期稻米外觀和營養(yǎng)品質(zhì)的影響中，龍稻18、吉粳809、吉粳515、通系935等品種外觀和營養(yǎng)品質(zhì)較好，較其他水稻品種表現(xiàn)出顯著差異。

（4）通過對以上結(jié)果的綜合分析可知，吉粳515、上育397、龍稻18、通系935、通禾66品種的抗冷性比較強，適合在東部冷涼地區(qū)種植。

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