水稻耐冷性机制研究进展

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1、水稻耐冷性机制研究进展张荣萍（西昌学院，四川西昌６１５０１３）摘要：低温冷害是影响中国水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）生产的一大限制因子。主要从低温冷害对水稻生长发育、开花结实、生理机制的影响等方面对水稻耐冷性机制进行了较全面的综述，并针对研究进展提出了今后耐冷性需要进一步探索的一些问题。..关键词：水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）；耐冷性；耐冷机制中图分类号：Ｓ５１１；Ｑ９４５．７９文献标识码：A：0439－８114（２０15）16－3844-05DOI:10.14088/j.ki.issn0

2、439-8114.2015.16.002收稿日期：２０１４－１２－２９基金项目：四川省教育厅青年基金项目（０９ＺＢ０７６）；四川省教育厅重点项目（１５ＺＡ０２４０）；四川省西昌市技术研究开发与推广应用项目简介：张荣萍（１９８０－），女，云南建水人，副教授，博士，主要从事作物栽培及其生理调控研究，（）１５９８３４００６８１（电子信箱）ｚｈｚｈｒｒｐｐ＠１６３．ｃｏｍ。水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）是世界上最重要的粮食作物之一，世界上一半以上人口的食物有８０％是大米。水稻年种植面积约１．５亿ｈｍ２［

3、１］，２０１１年全球水稻种植面积已超过了１．６亿ｈｍ２，主要产稻国有印度、中国、印尼、巴基斯坦、日本、美国等。水稻是一种起源于热带和亚热带的冷敏感作物，目前水稻从南纬３４°－３５°的南美洲大西洋沿岸到北纬５０°－５１°的中国黑龙江的黑河流域，从平原到海拔２７００ｍ的高原地带范围内广泛栽培。低温冷害是稻作生产中的一个世界性问题，是威胁高纬度亚寒带地区、南亚和东南亚热带、亚热带国家和中国、日本、韩国等温带国家以及高海拔地区水稻生产中的重要气候因子之一［２］。例如韩国北部平均３～４年就发生一次冷害，日本北

4、部有较高的冷害发生机率，１９８０年发生的严重冷害使２８８．６万ｈｍ２的农田面积受害。低温冷害也是中国稻作生产中的一大限制因子，在有稻谷生产的东北、西北、华北、西南、华南和长江中下游地区每４～５年就发生一次较大冷害。据估计，全国灾年每年要损失稻谷５０亿～１００亿ｋｇ［３］。过去１００年来全球平均近地面气温呈上升趋势，而中国长江流域各省低温冷害频发，在１９５１～１９８０年的３０年间，长江中下游的粳稻和籼稻分别有７年和９年遭受寒露风的危害。２００９年８月中国延边地区受持续的低温影响，冷害导致２３１０ｈｍ２

5、农作物颗粒无收。海拔高度的变化是影响水稻分布和分区的主要生态因子之一，它通过气温变化来影响水稻的生长发育。云贵高原地区低温冷害是其稻作生产中的主要限制因子之一［４］，云南省１９７４年因冷害致使稻谷减产１６．３％。据气象资料，贵州省中高海拔地区的冷害秋风危害从２０世纪９０年代末以来平均每隔３年就有１次，且冷害发生有时间间隔越来越短、危害程度越来越重的趋势。２００２年贵州全省因水稻孕穗开花期低温冷害导致水稻减产２４．４％。因此，开展水稻耐冷性研究对于减轻和防御低温伤害，实现高产、高效生产具有十分重要的现

6、实意义。１水稻耐冷性机制研究水稻冷害是指稻株遭遇到低于其正常生育所需的适温以下至冰点以上温度范围内一段时间后，所发生的生长停滞或生育障碍，严重时会导致死亡的一种现象。水稻品种对低温冷害所具有的抵抗性或忍耐性被称为耐冷性。水稻冷害程度受水稻类型、品种、低温冷害发生的生育时期和胁迫的程度及时间、植株自身生理状况、抵抗低温的能力和栽培技术措施等许多因素影响［３－７］。水稻耐冷性的研究与评价方法主要有３种［５，６］：一是用人工控温设备（人工气候箱或人工气候室等）；二是用冷水灌溉法以降低水温和土温；三是利用自

7、然低温，包括早播、晚播和分期播种。例如韩国利用高海拔自然气候条件进行早熟品种的耐冷性鉴定。应对低温冷害这种最广泛的气候环境胁迫挑战、最大程度上减轻低温灾害性天气危害的有效途径之一，是提高农作物的环境胁迫耐性。水稻耐冷性研究最早始于日本［８］，中国从２０世纪７０～８０年代才开始学习和参考日本经验，结合各地区生态条件实情进行抗冷性研究。一直以来国内外研究者们主要致力于水稻耐冷性遗传理论、耐冷性鉴定方法、耐冷生理生化、品种的改良等方面的研究，在水稻耐冷性遗传理论研究和耐冷性鉴定方面已取得较大成绩，对此已有

8、大量的报道［６，７，９，１０］。以下就低温冷害对水稻生育特性、开花结实和品质的影响及其生理基础研究所取得的进展作简要概述。１．１水稻生长发育的耐冷性研究低温胁迫下，植物体内细胞在结构、生理生化上会发生一系列适应性改变，最终体现在植株形态上，低温胁迫导致水稻生长减缓或停止甚至死亡。目前关于低温胁迫对水稻生长发育形态指标的影响研究主要集中在对叶片的萎蔫程度和卷曲度、叶色、根系、穗部特征的研究上［６］。傅泰露［６］研究认为低温胁迫下水稻苗期叶龄、苗高和倒１叶长都与品种的耐冷