作物杂志, 2024, 40(6): 91-96 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.012

遗传育种·种质资源·生物技术

低温胁迫对不同耐冷性糜子品种苗期耐冷性的影响

董扬,

黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院,161006,黑龙江齐齐哈尔

Effects of Low Temperature Stress on Cold-Tolerance of Broomcorn Millet Varieties with Different Cold-Tolerance at Seedling Stage

Dong Yang,

Qiqihar Sub-Academy of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Qiqihar 161006, Heilongjiang, China

收稿日期: 2023-07-25   修回日期: 2023-11-28   网络出版日期: 2023-12-07

基金资助: 国家谷子高粱产业技术体系建设项目(CARS-06-14.5-B21)

Received: 2023-07-25   Revised: 2023-11-28   Online: 2023-12-07

作者简介 About authors

董扬,研究方向为糜子遗传育种,E-mail:dongyang0717@126.com

摘要

以萌芽期高度耐冷资源巴盟黑糜子和高度冷敏感资源PAN21为试验材料,通过人工气候箱土培法,对比研究了苗期低温胁迫对不同耐冷糜子品种生长指标的影响及渗透调节和抗氧化能力的变化。结果表明,低温胁迫下,巴盟黑糜子死苗率为8.9%,为强耐冷糜子;PAN21的死苗率为80.3%,为极不耐冷糜子,与其在萌芽期耐冷性强弱分类结果一致;低温胁迫对糜子地上部分生长量的影响显著小于地下部分;低温胁迫下糜子苗期叶片脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛和H2O2含量均不同程度升高,叶绿素含量降低,且通过提高超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性降低活性氧水平,减轻低温对生物膜的伤害。渗透调节物质和抗氧化系统的运行效率是衡量糜子耐性强弱的重要生理指标。

关键词: 糜子; 耐冷性; 低温胁迫; 生长指标; 生理指标

Abstract

Using the budding stage highly cold-tolerant resource Bameng Black millet and the highly cold- sensitive resource PAN21 as experimental materials, the effects of low temperature stress on growth indexes, osmotic adjustment and antioxidant capacity of different cold-tolerant millet varieties were compared through a pot experiment under artificial climate chamber conditions. The results showed that under low temperature stress, the dead seedling rate of Bameng Black millet was 8.9%, indicating that it was a strong cold-tolerant millet variety; the dead seedling rate of PAN21 was 80.3%, indicating that it was an extremely cold-sensitive millet variety, which was consistent with their cold-tolerance classification result in the budding stage. The effects of low temperature stress on the aboveground and underground parts of millet were significantly different; the contents of proline, soluble protein, MDA, and H2O2 in millet leaves under low temperature stress were all increased to varying degrees, and the chlorophyll content was reduced. Moreover, by increasing the activities of SOD and POD, the content of ROS was reduced, thereby alleviating the damage to the biological membrane caused by low temperature. The osmotic adjustment substances and the efficiency of antioxidant system are important physiological indexes for measuring the cold-tolerance of broomcorn millet.

Keywords: Broomcorn millet; Cold-tolerance; Low temperature stress; Growth index; Physiological index

PDF (445KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

董扬. 低温胁迫对不同耐冷性糜子品种苗期耐冷性的影响. 作物杂志, 2024, 40(6): 91-96 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.012

Dong Yang. Effects of Low Temperature Stress on Cold-Tolerance of Broomcorn Millet Varieties with Different Cold-Tolerance at Seedling Stage. Crops, 2024, 40(6): 91-96 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.012

糜子起源于中国,是世界上最早驯化的作物之一,广泛种植于亚洲和其他大洲干旱、半干旱地区[1]。糜子能忍受盐碱、干旱、贫瘠等极端条件[2],是干旱、半干旱地区的重要特色杂粮作物。同时,作为北方冷凉地区的主要抗逆渡荒作物,糜子在黑龙江省具有明显的地区优势和生产优势[3]。北方冷凉区在播种期易出现“倒春寒”现象[4-5],使糜子在幼苗阶段遭受低温危害,发生延迟型冷害,使幼苗生理机能受损,代谢受抑制,造成幼苗长势弱、出苗不齐甚至死苗等问题。低温胁迫是限制糜子高产、稳产的主要因素,如何减轻播后低温对糜子幼苗的伤害是糜子生产中急需解决的问题。因此,分析低温胁迫下不同耐冷基因型糜子苗期生长和生理指标的耐冷性调控机制,可为培育苗期耐冷性强的新品种提供理论依据,对黑龙江地区糜子生产具有重要意义。

低温胁迫下,为了减轻低温冷害,植物叶片和根系会产生一系列生理变化[6],有研究[7]表明耐冷性强的品种生理反应优于冷敏感品种。前人[8-9]研究发现早稻幼苗的耐低温胁迫能力会通过幼苗的生长状况变化体现出来,且不同生长指标之间存在一定的关联性。低温胁迫会导致植物体内活性氧(ROS)含量的增加,而积累大量ROS会对细胞造成伤害[10]。细胞膜是植物最先受到冷害的部位,冷害可改变膜的结构,使膜的透性增加,膜质过氧化产物增加[11]。王静等[12]研究指出,冷害会加速丙二醛(MDA)、H2O2等物质的产生。而脯氨酸、可溶性蛋白等大分子渗透调节物质的大量积累可使细胞原生质与胞外环境保持渗透平衡,保持膜结构的完整性,从而帮助幼苗抵御冷害胁迫[13-15]。前人[16-17]研究发现,低温下水稻叶片的叶绿素含量显著降低。过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)可配合消除超氧自由基产生的H2O2,减少ROS含量,减轻细胞损伤,研究[18-20]发现耐冷性强的品种POD、SOD活性较对照增加幅度较高,上升时间较长。

目前,关于糜子抗逆性的研究[21-23]主要集中在抗盐碱、抗旱和抗倒伏等方面,对糜子苗期耐冷能力的研究鲜见报道。本研究在前期研究的基础上,以萌芽期高度耐冷资源巴盟黑糜子和高度冷敏感资源PAN21为试验材料,对比研究了低温胁迫对不同耐冷基因型糜子生长指标的影响及渗透调节和抗氧化能力的变化,探究不同耐冷性糜子品种对苗期低温胁迫的应答机制,为北方冷凉地区培育耐冷糜子新品种及制定合理的栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为前期试验240份糜子资源中筛选出来的萌芽期高度耐冷和高度冷敏感糜子资源各1份。高度耐冷资源为巴盟黑糜子(BM),来源于中国内蒙古;高度冷敏感资源为PAN21,来源于罗马尼亚。均由中国农业科学院作物科学研究所提供。

1.2 试验设计

采用实验室人工气候箱土培法,挑选大小一致的饱满种子各200粒,经3%的NaClO浸泡30 min后,用去离子水冲洗干净,放到经高压灭菌的土壤里培养(25 ℃),待糜子幼苗长至4叶1心时,各选取150株长势大小一致的幼苗进行试验。

将一部分幼苗继续留在25 ℃(CK)培养,其余全部放入低温8 ℃(T)培养箱中培养。分别于0、3、6和9 d对植株的农艺性状和生理生化指标进行测定,每次所取样品在-80 ℃冰箱内保存,试验重复3次,每次测量5株,取平均值。并将低温胁迫处理9 d的幼苗移至25 ℃条件下恢复生长7 d,观察死苗率。3次重复,取平均值。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 糜子幼苗生长指标

苗期死苗率:在潘晓雪等[24]方法的基础上,结合实际,分5类评价。Ⅰ类:死苗率≤20%为强耐冷品种;Ⅱ类:20%<死苗率≤40%为耐冷品种;Ⅲ类:40%<死苗率≤60%为中度耐冷品种;Ⅳ类:60%<死苗率≤80%为不耐冷品种;Ⅴ类:死苗率>80%为极不耐冷品种。

死苗率(%)=(死苗数/成苗数)×100。

糜子幼苗生长量:使用测量工具(游标卡尺和钢尺)在试验开始和低温胁迫3、6和9 d时测量2个品种对照处理和胁迫处理的糜子幼苗的苗长、苗茎粗、根长、根粗、苗鲜重及根鲜重,每组测量5株,重复3次,并计算出胁迫相同时间(同期)各生长指标的变化量和低温胁迫结束后最终变化幅度。

变化量=同期胁迫处理测量值-同期对照测量值;

变化幅度=(胁迫结束测量值-同期对照测量值)/同期对照测量值。

1.3.2 糜子幼苗生理指标

低温胁迫处理第0、3、6和9天各处理随机选取5株叶片剪碎混合后进行相关生理生化指标的测定,采用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量,采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量,采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量,采用碘化钾法测定H2O2含量,采用分光光度计法测定叶绿素含量,采用氮蓝四唑法进行测定SOD活性,采用愈创木酚法测定POD活性。重复3次。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2019软件进行数据统计分析、作图,采用SPSS 19.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对糜子幼苗生长指标的影响

2.1.1 对糜子死苗率的影响

低温(8 ℃)胁迫9 d后,不同耐冷基因型糜子BM和PAN21苗期的耐冷性差异显著。试验(表1)表明,BM恢复生长7 d后平均死苗率为8.9%,为Ⅰ类强耐冷品种。PAN21恢复生长7 d后平均死苗率为80.3%,为Ⅴ类极不耐冷品种,二者差异显著。

表1   低温胁迫后糜子幼苗平均死苗率

Table 1  Average dad rates of broomcorn millet seedlings after low temperature stress %

指标IndexBMPAN21
平均死苗率Average dead seedling rate8.9a80.3b

不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。下同。

Different lowercase letters indicate significant difference (P < 0.05). The same below.

新窗口打开| 下载CSV


2.1.2 对糜子幼苗生长量的影响

表2可以看出,与CK相比,低温胁迫苗茎粗的变化幅度最小,显著(P<0.05)低于其他生长指标,变化幅度分别是-3.27%和-6.48%,说明低温胁迫对糜子苗期苗茎粗的影响最小;根长的变化幅度最大,显著(P<0.05)高于其他生长指标,变化幅度分别是-24.13%和-42.71%,说明低温胁迫对糜子苗期根长影响最大。BM和PAN21低温胁迫下,苗长的变化幅度显著低于根长,苗茎粗的变化幅度显著低于根粗,苗重的变化幅度显著低于根重,说明低温胁迫下糜子的地下部分受影响比地上部分严重。各生长指标在胁迫3 d时与CK相比差异较小,尤其BM的变化量无明显变化;在胁迫6和9 d时变化量逐渐变大,BM的根长和根重的生长量明显低于CK,而PAN21的苗长、根长、根粗、苗重和根重都明显低于CK,且根长与根重变化幅度可达-42.71%和-34.35%,说明低温胁迫对强耐冷糜子品种BM幼苗生长量的影响明显低于极不耐冷糜子品种PAN21。

表2   低温胁迫对糜子幼苗生长指标的影响

Table 2  Effects of low temperature stress on growth indexes of broomcorn millet seedling

生长指标
Growth index
巴盟黑糜子胁迫与对照变化量
BM stress and control variation
PAN21胁迫与对照变化量
PA stress and control variation
3 d6 d9 d变化幅度
Change
(%)
3 d6 d9 d变化幅度
Change
(%)
苗长Seedling length (mm)0.000±0.001-0.034±0.011-0.058±0.034-11.81bc-0.007±0.002-0.061±0.034-0.167±0.048-19.54d
根长Root length-0.006±0.0030.004±0.002-0.009±0.006-24.13e-0.013±0.003-0.034±0.021-0.088±0.072-42.71g
苗茎粗Seedling stem width (mm)0.000±0.0000.002±0.0010.000±0.000-3.27a0.002±0.0020.002±0.000-0.004±0.001-6.48ab
根粗Root width (mm)-0.002±0.000-0.006±0.002-0.023±0.016-9.12b-0.013±0.005-0.067±0.055-0.133±0.110-17.67d
苗重Seedling weight (mg)0.003±0.001-0.024±0.017-0.067±0.034-12.79c-0.004±0.003-0.059±0.021-0.159±0.053-27.79e
根重Root weight (mg)0.005±0.0020.001±0.001-0.025±0.013-18.13d-0.007±0.002-0.096±.0049-0.205±0.077-34.35f

新窗口打开| 下载CSV


2.2 低温胁迫对糜子幼苗生理指标的影响
2.2.1 对糜子幼苗脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响

图1可以看出,常温下BM和PAN21幼苗的脯氨酸和可溶性蛋白含量无明显差异;低温处理与常温对照相比,脯氨酸与可溶性蛋白含量都呈现上升趋势,且BM胁迫后各测定时间的脯氨酸含量均比PAN21高。随着胁迫时间的延长,BM脯氨酸含量逐渐增高,各胁迫时间下含量均呈显著差异(P<0.05);PAN21在胁迫0、3和6 d脯氨酸含量逐渐上升且均呈显著差异,胁迫9 d时脯氨酸含量比6 d时下降不显著,9 d时呈显著差异。随着胁迫时间的延长,BM与PAN21的可溶性蛋白含量均逐渐增高,3 d时增高均不显著,6 d时含量均呈显著增高,在胁迫9 d时BM的可溶性蛋白含量仍显著性上升;PAN21的可溶性蛋白含量不显著上升,胁迫6 d和9 d时BM的可溶性蛋白含量与PAN21的含量呈显著差异。

图1

图1   低温胁迫对BM和PAN21幼苗脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响

不同小字母表示差异显著(P < 0.05),下同。

Fig.1   Effects of low temperature stress on proline and soluble protein contents of BM and PAN21 seedlings

Different lowercase letters indicate significant differences at P < 0.05 level, the same below.


2.2.2 对糜子幼苗MDA和H2O2含量的影响

图2可以看出,常温下BM和PAN21幼苗的MDA和H2O2含量没有明显差异;低温处理与常温对照相比,MDA和H2O2含量都呈现上升趋势。随着胁迫时间的延长,BM和PAN21的MDA含量均逐渐增高,其中BM的含量在胁迫0、3和6 d时呈显著差异;9 d时增量变缓,与6 d时差异不显著。PAN21的MDA含量在各胁迫时间均呈显著差异;6 d时含量增加明显,与3 d时含量呈显著差异,且与BM胁迫各时间的MDA含量均呈显著差异。随着胁迫时间的延长,BM与PAN21的H2O2含量均在3和6 d时增高,在9 d时下降,且BM的含量下降显著。在胁迫6和9 d时PAN21的H2O2含量显著高于BM中H2O2含量的各个胁迫时期。

图2

图2   低温胁迫对BM和PAN21幼苗MDA和H2O2含量的影响

Fig.2   Effects of low temperature stress on MDA and H2O2 contents of BM and PAN21 seedlings


2.2.3 对糜子幼苗叶绿素含量的影响

图3可以看出,常温下BM和PAN21幼苗的叶绿素含量随着时间延长而增大,3、6和9 d的含量间呈差异显著(P<0.05)。低温胁迫处理后,BM叶绿素含量在6 d时达到最高,9 d时下降,各处理间含量差异不显著;PAN21叶绿素含量在3 d时达到最高,与对照比差异不显著,在6和9 d时含量逐渐下降,且与3 d时的含量间呈差异显著。低温处理下BM在3 d时的叶绿素含量与PAN21没有明显差异,胁迫6 d和9 d时显著高于PAN21。

图3

图3   低温胁迫对BM和PAN21幼苗叶绿素含量的影响

Fig.3   Effects of low temperature stress on chlorophyll content of BM and PAN21 seedlings


2.2.4 对糜子幼苗抗氧化酶(POD、SOD)活性的影响

图4可以看出,常温下BM和PAN21幼苗的POD和SOD活性没有明显差异。与常温对照相比,低温处理BM的POD和SOD活性都呈现上升趋势,其中低温胁迫6 d时POD活性显著上升,9 d时活性呈不显著下降;低温胁迫6和9 d时BM的SOD活性与对照和PAN21相比均显著增高。与常温对照相比,低温处理PAN21的POD活性在胁迫3 d时最高,3 d和6 d时的活性均高于对照,但差异不显著。但9 d时POD活性显著下降;PAN21的SOD活性在6 d时最高且显著高于对照,9 d时活性下降。低温处理下BM的抗氧化酶活性在6 d时显著高于PAN21。

图4

图4   低温胁迫对BM和PAN21幼苗POD和SOD活性的影响

Fig.4   Effects of low temperature stress on POD and SOD activities of BM and PAN21 seedlings


3 讨论

3.1 低温胁迫对糜子幼苗生长指标的影响

糜子苗期遭受低温胁迫一般表现在死苗率、苗长、根长、苗重和根重等表型鉴定指标[25]。判断植物的耐冷性既要检测植物的低温耐受力,也要观察逆境解除后的恢复能力。本研究中,BM和PAN21这2个不同萌芽期耐冷基因型的糜子在苗期冷胁迫9 d恢复常温生长7 d后,BM的死苗率为8.9%,PAN21的死苗率为80.3%,存在显著差异,表明BM的耐冷性显著高于PAN21。根据潘晓雪等[24]对水稻耐冷级别的划分方法略作改动后,可将BM划分为强耐冷品种资源,将PAN21划分为极不耐冷品种资源。根据死苗率得出的耐冷性强弱结果与董扬[26]对其在萌芽期耐冷性鉴定的结果一致,且与低温胁迫对强耐冷糜子品种BM幼苗表型生长量的影响明显低于极不耐冷糜子品种PAN21的结果一致,表明糜子苗期低温胁迫后死苗率可以作为糜子耐冷性的鉴定指标,这与潘晓雪等[24]及武志峰等[8]的研究结果一致。

3.2 低温胁迫对糜子幼苗生理指标的影响

在低温胁迫下植物生理指标变化能反映出其响应程度,其中脯氨酸、可溶性蛋白、叶绿素、H2O2和MDA含量及POD、SOD活性等被作为低温耐受力的生理衡量指标。脯氨酸和可溶性蛋白是植物细胞内的重要渗透调节物质,可以增加细胞持水性,提高作物耐冷能力[27]。本试验中,BM和PAN21在低温胁迫下后期的脯氨酸和可溶性蛋白含量与对照相比都显著增加,且BM的增加量显著高于PAN21。说明强耐冷糜子品种的对低温胁迫的应激性高,自身调节能力较强,因此伤害小。这与邓凤飞等[15]研究结果一致。MDA是逆境下细胞膜发生膜质过氧化反应的产物,损伤细胞膜系统。本研究中低温胁迫MDA和H2O2含量显著升高,说明2个糜子品种资源体内的ROS过量积累,增加了植物体内细胞脂质的过氧化程度。PAN21在胁迫6 d时的MDA含量是BM的1.67倍,9 d时的含量是2.03倍,发现耐冷性强的糜子MDA增加量较小,并且急剧增加的时间相对较晚,与陈小凤等[28]对苦瓜和阎世江等[29]对黄瓜的研究结果一致。BM和PAN21的叶绿素含量在低温胁迫6和9 d时显著低于对照,表明低温胁迫会导致糜子叶绿素合成受阻,其中BM在胁迫6和9 d时的含量显著高于PAN21,说明冷害对不耐冷糜子在叶绿素合成方面伤害更大。抗氧化防御系统是植物受逆境胁迫产生伤害的重要抵御机制[30],SOD能够使超氧阴离子自由基歧化产生H2O2和O2,起到平衡植物体氧化与抗氧化作用。POD能够分解H2O2,是清除H2O2的关键酶。SOD与POD相互配合可减少ROS对植物体的毒害。强耐冷性的BM在低温胁迫下活性高于或显著高于极不耐冷品种PAN21,而PAN21在各胁迫时期H2O2的含量均显著高于BM,在胁迫9 d时PAN21的SOD与POD显著下降,说明强耐冷材料在低温胁迫下抗氧化酶系统能更好地减轻ROS的过多积累对细胞造成损害。这与甘蔗[31]与水稻[10]的研究结果一致。本试验的生理指标还不全面,更多的渗透调节及抗氧化防御指标对糜子耐低温的作用需要进一步验证。

4 结论

低温胁迫下,巴盟黑糜子死苗率为8.9%,为强耐冷糜子;PAIN21的死苗率为80.3%,为极不耐冷糜子,与其萌芽期耐冷性强弱分类结果一致。低温胁迫对糜子苗期地上部分生长量的影响显著小于地下部分。糜子苗期叶片在低温胁迫下脯氨酸、可溶性蛋白、MDA和H2O2含量均较对照不同程度升高,叶绿素含量降低,且通过提高SOD和POD活性降低ROS水平,减轻低温对生物膜的伤害。渗透调节物质和抗氧化系统的运行效率是衡量糜子耐性强弱的重要生理指标。

参考文献

Barton L, Newsome S D, Chen F H, et al.

Agricultural origins and theisotopic identity of domestication in northern China

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(14):5523-5528.

[本文引用: 1]

Yang Q H, Zhang P P, QU Y, et al.

Comparison of physicochemical properties and cookingedibility of waxy and non-waxy proso millet (Panicum miliaceum L.)

Food Chemistry, 2018, 257:271- 278.

[本文引用: 1]

李生秀, 罗志成, 王谦, . 中国旱地农业. 北京: 中国农业出版社, 2003.

[本文引用: 1]

赵俊芳, 杨晓光, 刘志娟.

气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响

生态学报, 2009, 29(12):6544-6551.

[本文引用: 1]

姜丽霞, 吕佳佳, 曲辉辉, .

黑龙江省玉米生长期冷害与干旱混合发生对产量的影响

灾害学, 2019, 34(4):6-13.

[本文引用: 1]

Megha S, Basu U, Nat N N V, et al.

Metabolic engineering of cold tolerance in plants

Iocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2014, 3:88-95.

[本文引用: 1]

Bonnecarrere V, Borsanib O, Diazb O, et al.

Response to photooxidative stress induced by old in japonica rice is genotype dependent

Plant Science, 2011, 180:726-732.

[本文引用: 1]

武志峰, 唐双勤, 李祖军, .

直播早籼稻品种苗期耐冷性鉴定

江西农业学报, 2021, 33(7):1-5.

[本文引用: 2]

刘之熙. 水稻耐冷性QTLs定位和耐冷性分子标记辅助选择育种的研究. 长沙:中南大学, 2008.

[本文引用: 1]

王国骄, 王嘉宇, 马殿荣, .

不同耐冷性杂草稻和栽培稻抗氧化系统对冷水胁迫的响应

中国农业科学, 2015, 48(8):1660-1668.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.08.21      [本文引用: 2]

【目的】从孕穗期到抽穗开花是水稻对温度最为敏感的阶段,这一阶段的低温冷害严重制约了东北地区水稻生长和种植面积的进一步扩大,探明水稻耐冷生理机制,将为东北水稻生产提供重要保障。探索耐冷性不同的杂草稻和栽培稻在冷水胁迫下开花期剑叶的活性氧代谢、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化规律,为耐冷性水稻品种的选育和栽培提供理论依据。【方法】以耐冷性强的杂草稻WR03-45、栽培稻丽江新团黑谷和冷敏感的杂草稻WR03-26、栽培稻秀子糯为试验材料,采用盆栽方法,根据剑叶叶枕距判断主穗进入孕穗期的时间,于孕穗期在冷水池中进行低温处理,未经冷水处理的参试材料作为对照。在开花期,剪取参试材料的剑叶保存于-85℃的超低温冰箱中,用于测定超氧阴离子自由基()产生速率、过氧化氢(H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>)含量、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR) 5种抗氧化酶活性和还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)两种抗氧化剂含量,研究孕穗期低温冷害对剑叶的活性氧(ROS)积累、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的影响。【结果】冷水胁迫下,冷敏感的杂草稻WR03-26开花期剑叶仅有CAT和GR活性显著增加,冷敏感的栽培稻秀子糯开花期剑叶SOD、CAT和GR活性显著增加;WR03-26和秀子糯剑叶的AsA和GSH含量及AsA/DHA值和GSH/GSSG值与对照无显著差异;WR03-26和秀子糯剑叶产生速率显著增加,H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>含量极显著增加,膜脂过氧化产物MDA含量显著增加。耐冷性强的杂草稻WR03-45开花期剑叶SOD活性显著升高,POD、APX、CAT和GR极显著升高,耐冷性强的栽培稻丽江新团黑谷开花期剑叶SOD、POD和APX活性显著升高,CAT和GR活性极显著升高;WR03-45和丽江新团黑谷剑叶的抗氧化剂(AsA和GSH)含量及AsA/DHA值和GSH/GSSG值在冷水胁迫下显著高于对照;WR03-45和丽江新团黑谷剑叶产生速率、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>含量和MDA含量与对照相比无显著差异。【结论】冷水胁迫下,耐冷性强的水稻通过提高抗氧化酶活性和抗氧化剂含量,减少ROS的积累以及膜脂过氧化,增强对冷水胁迫的耐性。水稻的耐冷性与胁迫下抗氧化系统清除ROS的能力有关,杂草稻WR03-45作为一种强耐冷性的种质资源可以用于栽培稻耐冷性的遗传改良。

Lyons J M, Raysio J.

Oxidative activity of mitochondria isolated from plant tissues sensitive and resistant to chilling injury

Plant Physiology, 2004, 27(6):278-281.

[本文引用: 1]

王静, 孙磊, 张成军, .

杂交稻幼苗期对低温胁迫的生理反应

作物学报, 2006, 32(7):1049-1056.

[本文引用: 1]

张圣平, 顾兴芳, 王博, .

低温胁迫对W野生黄瓜为化木的黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响阳

西北植物学报, 2005, 25(7):1428-1432.

[本文引用: 1]

李海波, 侯守贵, 于广星, .

孕穗抽穗期低温对水稻植株产量性状及脯氨酸含量的影响

中国农学通报, 2020, 27(1):63-68.

[本文引用: 1]

邓凤飞, 杨双龙, 巽明.

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

植物生理学报, 2015, 51 (2):221-226.

[本文引用: 2]

张永平, 姚雪琴, 杨少军, .

低温胁迫及恢复对厚皮甜瓜光合作用和抗氧化特性的影响

上海农业学报, 2017, 33(1):41-49.

[本文引用: 1]

张金恩, 夏秋生, 李迎春, .

颖花分化期低温处理对早稻叶片光合能力和产量的影响

中国农业气象, 2014, 35(4):410- 416.

[本文引用: 1]

吴建慧, 杨玲, 孙国莱.

低温胁迫下玉米幼苗叶片活性氧的产生及保护酶活性的变化

植物研究, 2004, 24(4):456-459.

[本文引用: 1]

在光照和黑暗条件下, 对低温胁迫玉米幼苗叶片中超氧自由基(O<sub>2</sub>&middot;)产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)动态变化过程的研究结果表明, 不同强度低温胁迫后, O<sub>2</sub>&middot;产生速率增加;保护酶SOD 、CAT 活性下降, POD 活性升高。同一低温胁迫下光照处理后的O<sub>2</sub>&middot;产生速率、SOD 、CAT 、POD 活性与黑暗处理相比差异达到极显著水平。

刘涛, 何霞红, 李成云, .

低温处理对水稻品种孕穗期抗氧化酶活性的影响川

云南农业大学学报(自然科学), 2015, 30(1):25-29.

[本文引用: 1]

刘伟, 曲凌慧, 刘洪庆, .

低温胁迫对葡萄保护酶和氧自由基的影响

北方园艺, 2008(5):21-24.

[本文引用: 1]

袁雨豪, 杨清华, 党科, .

糜子资源耐盐性评价与盐胁迫生理响应

中国农业科学, 2019, 52(22):4066-4078.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.22.011      [本文引用: 1]

【目的】评价糜子资源对盐胁迫的耐受性,探究盐胁迫下不同耐盐性糜子品种形态结构变化及生理响应,建立糜子耐盐性鉴定的指标体系。【方法】 在人工气候箱内用质量分数1% NaCl溶液胁迫,对100份糜子资源萌发期发芽势、发芽率、胚芽鞘长、根长、芽长、根重、芽重及苗期生理指标进行测定。运用相关性分析、主成分分析、聚类分析及苗期对盐胁迫的生理响应进行综合评价,评估糜子品种对盐胁迫的耐受性。【结果】 在质量分数1% NaCl胁迫处理下,糜子品种萌发期幼苗芽长小于对照,但不同品种降低幅度存在显著差异。相关性分析表明,各萌发期指标相对值之间存在显著或极显著正相关,与相对盐害率存在显著或极显著负相关。主成分分析结果表明,根鲜重、发芽指数、发芽率在萌发因子中的负荷量较大,可作为萌发期糜子耐盐性筛选的主要鉴定指标。聚类分析表明,伊选大红糜、污咀黍、白黍等11个品种为高度耐盐品种资源,呼盟黑粘糜、小黑黍、临河双粒黍、陕78等4个品种为高度盐敏感品种资源。耐盐性品种与盐敏感性品种在形态结构和生理指标上存在较大差异。扫描电镜观察发现,随着盐胁迫时间的延长,耐盐性品种叶表面出现盐囊泡并增多变大,气孔张开度变化不明显。盐敏感性品种气孔关闭,叶片表面蜡质增多粗糙,气孔保卫细胞受损破裂出现凋亡。透射电镜显示,随着盐胁迫时间的增加,耐盐性品种叶绿体外部形态变化不明显,在胁迫12 h后仍能维持正常的内部结构。而盐敏感性品种叶绿体由椭球形或椭球形变成球形且淀粉粒增多,叶绿体外被膜逐渐解体,基粒排列紊乱随机分布,类囊体膨胀,甚至解体消失。耐盐性品种相对电导率增加幅度小于盐敏感性品种,而叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Y(Ⅱ)和NPQ)降低幅度小于盐敏感性品种。【结论】 质量分数1% NaCl溶液可作为糜子萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度。发芽势、发芽率、发芽指数可作为糜子萌发期耐盐性鉴定的指标,扫描电镜下气孔的状态、透射电镜下叶绿体超微结构的变化可作为糜子耐盐性鉴定的细胞学指标,相对电导率和叶绿素参数可作为糜子耐盐性鉴定的生理指标。

刘紫娟, 李萍, 宗毓铮, .

干旱胁迫对糜子生理及产量的影响

山西农业科学, 2016, 44(9):1279-1283.

[本文引用: 1]

王宇先.

水分条件对糜子倒伏指标及产量的影响

黑龙江农业科学, 2019(10):18-21.

[本文引用: 1]

潘晓雪, 张现伟, 李经勇, .

渝17S对低温胁迫的响应及耐冷机制初步研究

植物遗传资源学报, 2021, 22(1):205-213.

[本文引用: 3]

陈昊, 徐日荣, 陈湘瑜, .

花生种子萌发吸胀阶段冷害抗性的鉴定及耐冷种质的筛选

植物遗传资源学报, 2020, 21(1):192-200.

DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.20191031001      [本文引用: 1]

为更好的评价花生吸胀冷害抗性,本研究首先分析了常温条件下(25 ℃)和冷胁迫条件下(2 ℃)花生种子萌发过程中的吸水状况,结果表明不同基因型的花生吸胀阶段的持续时间基本一致,维持在浸种后 0~12 h;冷胁迫能够使吸胀阶段初期的吸水速度显著下降,但对吸胀阶段的持续时间没有显著影响。对种子萌发 3 个生理阶段(吸胀、萌动、萌发阶段)分别进行冷害胁迫处理,结果表明吸胀阶段遭受的冷害胁迫对花生种子萌发影响较其他阶段严重。进一步的试验表明,吸胀阶段种子 2 ℃冷胁迫 12 h,能够更好地区分不同花生种质之间吸胀冷害抗性的差异,从而建立了花生种子吸胀冷害抗性的鉴定体系。利用该鉴定体系对 64 份花生种质的吸胀冷害抗性进行鉴定,以相对发芽率 85% 为阈值,筛选出了 7 份耐冷种质。本研究为花生耐冷育种及吸胀冷害抗性机制解析提供了技术鉴定体系和材料基础。

董扬.

240份糜子种质资源萌芽期耐冷性综合评价及筛选

干旱地区农业研究, 2022, 40(6):23-33.

[本文引用: 1]

杨德浩, 杨敏生, 王进茂, .

欧洲白桦苗期低温胁迫时膜系统的变化

东北林业大学学报, 2004, 32(6):13-15.

[本文引用: 1]

陈小凤, 黄如葵, 黄玉辉.

低温胁迫下苦瓜苗期生理变化与耐冷性评价的关系分析

南方农业学报, 2017, 48(7):1237-1241.

[本文引用: 1]

阎世江, 刘洁, 张继宁, .

低温对黄瓜若干生理指标的影响

河北科技师范学院学报, 2013, 27(2):12-17.

[本文引用: 1]

Yang J H, Gao Y, Li Y M, et al.

Salicylic acid-induced enhancement of cold tolerance through activation of antioxidative capacity in watermelon

Scientia Horticulturae, 2008, 118(3):200-205.

[本文引用: 1]

孙富, 杨丽涛, 谢晓娜, .

低温胁迫对不同抗寒性甘蔗品种幼苗叶绿体生理代谢的影响

作物学报, 2012, 38(4):732-739.

[本文引用: 1]

/