华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集一 等 奖 作 品2.2.1 抗 低 温 冷 害 水 稻 全 苗 遗 传 与 生 理 机 制充 分 挖 掘 和 利 用 水 稻 耐 冷 种 质 遗 传 资 源 来 选 用 强 耐 冷 性 品 种 是 有 效 的 办 法 。 一 般 而言 , 其 中 水 稻 幼 苗 生 长 的 平 均 最 低 气 温 要 高 于 12℃ (Nakagahra M,et al,1997), 粳 稻 较籼 稻 耕 耐 低 温 , 播 种 后 30 天 尤 为 关 键 , 温 度 低 于 12℃ 会 由 于 萌 发 差 、 幼 苗 生 长 不 良 或 不足 苗 而 导 致 减 产 (Sipaseuth,et al,2007)。 显 著 耐 低 温 的 品 种 仍 待 挖 掘 , 王 兰 等 (2011) 通过 自 然 低 温 鉴 定 筛 选 苗 期 抗 寒 材 料 , 为 水 稻 苗 期 抗 寒 育 种 提 供 新 的 种 质 资 源 、 为 水 稻 抗寒 基 因 克 隆 提 供 材 料 基 础 。Ling Jiang 等 (2008) 提 出 , 提 高 水 稻 耐 冷 性 的 有 效 途 径 是 把粳 稻 品 种 的 有 利 基 因 转 入 籼 稻 背 景 的 品 种 中 去 或 定 位 籼 稻 品 种 的 QTL。Liu KaiMao 等(2007) 发 现 , 低 温 胁 迫 下 水 稻 所 有 器 官 中 的 OsCOIN 表 达 明 显 减 少 , 其 在 转 基 因水 稻 中 超 表 达 线 性 显 著 增 加 , 伴 随 着 上 调 的 OsP5CS 的 表 达 和 细 胞 脯 氨 酸 含 量 水 平的 提 高 。Qiaojun Lou 等 (2007) 研 究 确 定 了 5 个 耐 低 温 主 效 QTL 贡 献 率 达 62.28%,其 中 一 个 主 效 QTL 位 于 2 号 染 色 体 , 其 表 型 变 异 为 27.42%。 水 稻 叶 中 OsFAD2、OsFAD6的 mRNA 对 低 温 不 响 应 , 而 OsFAD7 和 OsFAD8 的 mRNA 在 低 温 下 上 升 ( 曹 英 萍 等 ,2008)。 对 水 稻 低 温 发 芽 数 量 性 状 位 点 进 行 了 标 记 (Fujino K,et al2004), 分 析 水 稻 种 子低 温 发 芽 力 和 缺 氧 发 芽 的 QTL(Ling Jing,et al, 2006), 定 位 水 稻 幼 苗 建 立 的 QTL 来选 育 水 稻 抗 低 温 的 优 良 品 种 (Natsuko I,etal,2010), 通 过 对 低 温 条 件 下 水 稻 发 芽 率 的研 究 , 检 测 分 析 与 低 温 相 关 的 数 量 性 状 位 点 (QTLs) 的 上 位 效 应 , Sulan JI 等 (2008)发 现 位 于 7 号 和 11 号 染 色 体 上 的 两 个 QTL 的 表 型 变 异 比 例 达 27.9%, 上 位 交 互 分 析 表 明其 表 型 变 异 较 低 。 水 稻 胚 乳 的 α- 淀 粉 酶 活 性 和 可 溶 性 糖 的 供 应 对 水 稻 全 苗 影 响 具 有 品 种差 异 (Hitoshi Ogiwara <strong>and</strong> Kazuo Terashima,2010),Peyman Sharifi(2010) 研 究 结 果 表明 , 温 度 对 发 芽 率 、 胚 芽 鞘 长 度 和 胚 根 长 度 的 显 著 效 果 , 温 度 降 低 强 烈 抑 制 胚 芽 鞘 和 幼根 的 平 均 长 度 , 直 播 全 苗 与 胚 芽 鞘 生 长 联 系 密 切 ( Hitoshi Ogiwara <strong>and</strong> KazuoTerashima,2011)。 水 稻 耐 冷 性 可 以 通 过 OsMYB3R-2 的 关 键 基 因 控 制 的 介 导 的 细 胞周 期 来 调 控 (Ma QiBin,et al,2009), 通 过 转 基 因 方 法 , 转 基 因 水 稻 CT2-6-4 低 温 条 件下 表 现 出 较 非 转 基 因 水 稻 高 的 过 氧 化 氢 酶 活 性 , 高 的 过 氧 化 氢 酶 活 性 反 映 了 低 温胁 迫 耐 性 的 增 强 (Matgumuraa T,et al,2002)。 同 样 ,Ca2+-ATPase 的 激 活 可 以 使 低 温胁 迫 条 件 下 的 水 稻 幼 苗 胞 浆 内 钙 离 子 浓 度 迅 速 恢 复 平 衡 , 从 而 维 护 正 常 运 转 的 钙信 使 系 统 和 生 理 代 谢 (Zeng ShaoXi <strong>and</strong> Li MeiRu,1999)。2.2.2 抗 低 温 冷 害 水 稻 全 苗 栽 培 措 施(1) 播 期 调 整 通 过 调 整 播 种 期 , 使 水 稻 避 开 低 温 敏 感 期 的 低 温 冷 害 方 面 的 研 究 取 得了 一 定 进 展 。 播 种 期 是 事 关 水 稻 直 播 全 苗 与 高 产 关 键 因 素 , 春 季 低 温 是 影 响 直 播 早 稻 播种 期 的 主 要 因 素 , 播 期 过 早 将 导 致 低 温 为 害 , 播 期 过 迟 难 协 调 温 光 资 源 , 影 响 水 稻 生 育期 进 而 影 响 产 量 水 平 ( 易 镇 邪 等 ,2010)。 不 同 地 区 播 期 需 要 根 据 当 地 的 气 候 条 件 进 行探 讨 。 如 , 吕 和 平 等 ,(2004) 在 庐 江 县 农 业 科 技 示 范 园 对 2 个 早 籼 稻 耐 低 温 新 品 系 的直 播 播 期 试 验 表 明 , 直 早 038 可 以 作 为 庐 江 地 区 直 播 早 稻 的 主 推 品 种 , 该 品 种 具 有 芽 苗29
华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集一 等 奖 作 品期 耐 低 温 , 分 蘖 和 穗 粒 补 偿 优 势 强 等 特 点 , 可 实 行 早 播 , 正 常 年 份 播 期 可 提 前 至 4 月 初 。虽 然 , 春 播 期 的 温 度 条 件 对 秧 苗 生 育 有 重 要 影 响 , 而 抽 穗 期 的 光 照 条 件 对 结 实 率 却 起 着决 定 性 的 作 用 。 因 此 , 很 多 关 于 播 期 的 研 究 都 把 着 重 点 放 在 抽 穗 期 , 灌 浆 期 的 气 候 因 子对 水 稻 产 量 和 稻 米 品 质 的 影 响 。(2) 化 学 、 激 素 调 控 使 用 化 学 物 质 、 植 物 激 素 对 全 苗 的 调 控 是 比 较 行 之 有 效 的 栽 培措 施 之 一 。 利 用 H2O2(Kazuhiro S,et al 2005),DA-6( 张 子 龙 ,2001), 氯 化 钾 和 氯化 钙 等 (Muhammad Farooqa,et al,2010),“ 齐 苗 快 ” ( 李 武 等 ,2010), 抗 寒 种 衣 剂( 聂 泽 民 等 ,2005; 张 海 清 等 ,2005,2007), 超 氧 化 物 岐 化 酶 模 型 化 合 型 (SODMC)( 许 文 亮 等 ,2000,2002,2003), 低 聚 壳 聚 糖 ( 孙 磊 等 ,2009) 等 处 理 水 稻 种 子 或 幼苗 对 于 种 子 的 发 芽 出 苗 率 、 幼 苗 的 存 活 率 、 全 苗 成 苗 率 、 幼 苗 生 长 、 增 强 秧 苗 素 质 、 提高 幼 苗 抗 寒 性 具 有 不 同 程 度 的 显 著 效 果 ; 从 株 高 受 抑 , 根 冠 比 、 发 根 力 增 大 , 百 株 鲜 、干 重 增 加 , 叶 绿 素 含 量 、 根 系 活 力 及 CAT 活 性 显 著 提 高 ,SOD 活 性 较 高 ,MDA 含 量 和电 解 质 渗 漏 较 低 , 可 溶 性 糖 和 游 离 脯 氨 酸 大 量 积 累 , 保 护 类 囊 体 膜 系 统 , 减 缓 低 温 对 光合 器 官 的 破 坏 , 减 轻 膜 脂 过 氧 化 水 平 , 可 溶 性 蛋 白 质 含 量 明 显 提 高 等 多 方 面 的 性 状 指 标反 映 出 来 。3 小 结水 稻 机 械 直 播 将 会 是 其 适 宜 区 域 水 稻 种 植 发 展 的 大 趋 势 , 目 前 关 于 精 量 穴 直 播 的 相关 农 艺 性 状 方 面 的 研 究 、 杂 草 防 止 、 水 肥 调 控 、 病 虫 害 的 预 防 、 抗 性 以 及 其 他 配 套 的 相关 技 术 规 程 、 推 广 应 用 效 果 评 估 等 方 面 还 处 于 初 始 阶 段 。 华 南 双 季 早 稻 精 量 穴 直 播 抗 低温 冷 害 的 研 究 对 于 水 稻 的 抗 寒 研 究 , 促 进 精 量 穴 直 播 的 发 展 具 有 积 极 的 作 用 。 华 南 双 季早 稻 精 量 穴 直 播 抗 低 温 冷 害 的 研 究 有 待 进 一 步 深 入 :(1) 抗 低 温 生 理 学 研 究 , 探 明 抗 低 温的 生 理 学 基 础 , 冷 胁 迫 的 生 理 作 用 , 低 温 胁 迫 传 感 和 信 号 转 导 , 为 抗 低 温 技 术 提 供 理 论指 导 ;(2) 遗 传 学 与 分 子 生 物 学 结 合 筛 选 各 种 低 温 敏 感 的 响 应 基 因 和 转 录 因 子 , 选 育 适 宜精 量 穴 直 播 的 、 抗 低 温 冷 害 能 力 强 的 水 稻 优 良 品 种 ;(3) 对 精 量 穴 直 播 水 稻 抗 低 温 的 研 究结 合 水 稻 植 株 生 理 形 态 , 分 别 植 株 的 地 上 部 分 和 地 下 部 分 进 行 ;(4) 探 索 水 稻 抗 低 温 冷 害化 学 调 控 机 制 的 作 用 , 研 究 抗 低 温 冷 害 化 学 调 控 剂 、 种 子 包 衣 保 护 剂 等 , 以 物 化 技 术 产品 为 精 量 穴 直 播 的 栽 培 管 理 提 供 防 灾 稳 产 指 导 。 这 些 研 究 的 深 入 将 会 在 水 稻 精 量 穴 直 播技 术 研 究 的 发 展 完 善 、 在 推 进 水 稻 省 工 、 节 本 、 高 效 栽 培 上 面 起 到 极 大 的 推 进 作 用 。参 考 文 献程 建 平 , 吴 建 平 , 罗 锡 文 , 等 .2011. 不 同 种 植 方 式 对 早 稻 生 长 发 育 特 性 及 产 量 的 影 响 . 湖 北 农业 科 学 , 50(3):457-460.曹 英 萍 , 石 金 磊 , 李 钟 , 等 .2008. 水 稻 OsFAD2、OsFAD6 的 克 隆 及 其 家 族 成 员 对 非 生 物 胁 迫 的响 应 . 遗 传 , 32(8):839-847戴 陆 园 , 叶 昌 荣 , 余 腾 琼 , 等 .2002. 水 稻 耐 冷 性 研 究 Ⅰ· 稻 冷 害 类 型 及 耐 冷 性 鉴 定 评 价 方 法 概30
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