低温胁迫对不同生长期水稻的影响及其机理的研究

何煜明

（浙江农林大学，杭州 311300）

低温胁迫对不同生长期水稻的影响及其机理的研究

何煜明

（浙江农林大学，杭州 311300）

随着寒潮及其他冷害的影响，常常会造成水稻的大量减产。研究低温胁迫对不同生长期水稻的作用机制对于水稻产量的提升有十分特殊的意义。文章综述了前人对不同生长时期的水稻在受低温胁迫下产生不同生理现象的研究，并从光合特性、酶活性、植物器官、细胞结构等方面阐述了其生理机制。

低温胁迫 生长期 水稻 生理变化 机理

水稻（Oryza sativa）原产于中国，是我国主要的粮食作物之一。水稻作为喜高温植物，低温冷害是其在农业生产中面临的一个全球性问题，全球每年种植的水稻面积有超过1 500万hm2因受到低温冷害的影响而导致减产[1-3]，这种现象在寒潮冷害受灾区、高海拔等地区尤为明显。在国内，对于低温胁迫下各个发育时期的水稻的生理变化及其机理，已经有研究人员进行了报道。

1 低温胁迫下幼苗期水稻的生理变化及其机理

低温胁迫对水稻幼苗影响的研究目前主要在光合作用和保护酶系统等方面。王春萍等研究表明，因其叶片受到低温冷害导致了其半饱和光强的降低，使对光能利用率造成了影响，与此同时，水稻叶片对于光强的耐受程度也大幅降低。王兰等通过低温处理多组品种各异的苗期水稻得出，其在受低温伤害后，酶系统中SOD与POD活性均呈上升趋势。同时，对于抗寒水稻这2种酶活性的涨幅，远大于非抗寒水稻酶活性的涨幅。实验表明这2种酶活性的上升，可避免细胞受到伤害。可以看出，幼苗期水稻在受低温胁迫时，虽会因逆境影响而导致其生长发育减缓，但可以通过自身的酶系统调节克服逆境。

2 低温胁迫下秧苗分蘖期水稻的生理变化及其机理

前人试验表明，低温胁迫将破环其组织细胞的结构，导致分蘖数大量减少，最终造成产量的降低。王立志等研究证实，低温胁迫时水稻的分蘖作用显著下降，且品种各异的水稻对低温的敏感程度也存在较大差异，对于其低抗品种，每穗实粒数及结实率的影响，明显要大于中、高抗品种，对低抗品种的每穴穗数和结实率影响，远大于中、高抗品种，而对各品种间千粒重的影响并不明显。不难发现，低温冷灾对秧苗分蘖期水稻产量的影响，主要体现在其每穴穗数和结实率的减少，而归根结底是由于其组织细胞受到了破坏。

3 低温胁迫下幼穗发育期水稻的生理变化及其机理

处于幼穗发育期的水稻，如若此时遇上寒潮冷灾，便会致使枝梗及颖花发育不良。其中，每穗粒数大量减少，结实率大幅度降低，容易造成水稻的减产。前人研究表明，低温造成水稻倒2叶的受损，光合作用受到阻碍，导致稻穗获取的养分大幅下降，最终水稻颖花分化不良。从产量构成要素方面看，每穗总粒数、千粒重和结实率均受影响而下降，且在相同的低温条件下，结实率的降幅最为明显。

4 低温胁迫下开花结实期水稻的生理变化及其机理

张荣萍等通过人工气候室低温胁迫粳稻、籼两种水稻，对其开花和结实过程进行了试验。结果表明，粳稻、籼在低温胁迫下，均推迟开花，并且胁迫温度越低，开花受阻程度越强。由于低温胁迫处理后，水稻的花药生长受到抑制，同时造成了柱头花粉萌发率的降低和花药体积的缩小。最终致使开花结实期的水稻授粉、受精、结实受阻，造成其产量大幅度下降。

5 研究展望

组织细胞的损害是水稻受冷害过程中其产量下降的主要因素。低温胁迫在各种植物的研究中成为焦点问题，并取得了一系列进展。但在国内，其在水稻生长发育时期中的研究报道还是寥寥无几。因此，对于低温胁迫影响水稻的生理变化及机理还有待进一步的挖掘。在未来的探索过程中，不仅可以从光合特性方面入手，还可以从水稻的代谢乃至基因等方面深入研究，并通过这些机理，找到相应抗寒的解决方案，使水稻产量在农业生产中倍增。

[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）