热胁迫对10个水稻品种生理生化特性的影响

摘要：为探索热胁迫对水稻光合特性和生理指标的影响，以10个水稻品种为试材，研究热胁迫对其SOD、POD、MDA、净光合速率、叶绿素含量的影响。结果表明：各水稻品种的SOD、POD、MDA含量随胁迫时间的延长呈增加趋势，其中品种D优3138的SOD增加最多，MDA增加最少；净光合速率和叶绿素含量随胁迫时间的延长逐渐减少，与其他品种相比，D优3138在热胁迫情况下仍然保持较高的净光合速率和叶绿素含量。通过综合生理指标和热胁迫后表型鉴定，得出D优3138在苗期表现出较强的耐热性。

关键词：水稻；热胁迫；D优3138；生理指标

中图分类号：S511.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）02-0040-04

随着全球气候变暖，热胁迫成为威胁农业生产的重要问题。研究表明热胁迫严重影响作物生长，导致作物产量降低，并可能在全球范围内造成粮食危机[1-4]。热胁迫对植物光合特性及生理生化特性影响的研究，在紫花苜蓿[5]、小麦[6]、芍药[7]、[8]等植物中研究较多，而在水稻上的研究相对较少。水稻是中国和亚洲地区重要的粮食作物，对高温具有一定的适应性，但温度过高会在很大程度上影响稻谷的产量和品质[9，10]。本研究以D优3138等10个自育水稻杂交品种为研究对象，探讨热胁迫对水稻光合和生理特性的影响，并从上述10个品种中鉴定耐热品种。

1材料与方法

1.1材料

该试验于2016年在信阳市农业科学院中心实验室进行。供试材料为信阳市农业科学院水稻所培育的10个水稻杂交品种：A1（D3138）、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9和A10。

1.2方法

1.2.1水稻种子催芽及水培将种子在37℃烘箱中催芽，每天更换一次水。待种子露白后播于黑色尼龙网上，放于光照培养箱中进行水培。水培前5 d使用自来水，5 d后换成木村氏营养液，调节pH至5～6之间。每隔5 d更换一次营养液。

1.2.2热胁迫处理将水培至两叶一心期的水稻幼苗转移至45℃生化培养箱中进行热胁迫处理，分别在胁迫前和胁迫后第12、24、48 h观察耐热性，并进行生理指标的测定。

1.2.3生理指标的测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）采用张治安等[11]的方法进行测定。丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸显色法[11]进行。叶绿素含量的测定采用张的方法[12]。净光合速率 （Pn）采用Li-6400型便携式光合测定系统（Li-cor公司）测定，测定时光量子密度为 1 200 μmol・m-2・s-1。上述测定每个品种选取3个重复。

1.3数据处理

利用Microsoft Excel 2007进行数据分析。

2结果与分析

2.110个品种苗期耐热性鉴定

在热胁迫后不同时间点观察供试的10个品种的耐热性发现，热胁迫12 h时10个品种的叶片均没有明显的改变；胁迫至24 h时，除A1外，其余品种叶片均出现不同程度的干枯和失绿；至胁迫至48 h时，10个品种均出现不同的萎蔫，但是A1的萎蔫程度明显低于其它9个品种。因此，苗期热胁迫处理的结果表明A1较其它品种具有明显的耐热性。

2.2热胁迫对水稻叶片SOD活性的影响

非生物胁迫能够诱导活性氧（ROS）的产生，而SOD、POD是植物内部清除活性氧的主要酶类。由表1可见，不同胁迫时间不同品种的SOD活性不同，胁迫后10个品种的SOD活性均出现不同程度地增加，至胁迫第48 h，A1的SOD活性增加1倍多，均值达到458.8 U・g-1，显著高于其它品种，A10的SOD活性最低，仅为297.5 U・g-1。

3讨论与结论

水稻起源于地球赤道附近的亚热带和热带地区，对高温具有一定的适应性。但是温度过高会严重影响水稻的生长发育和产量。水稻种质资源丰富，品种之间耐热性差异较大[13]。通过对信阳市农业科学院水稻所选育的10个杂交组合进行耐热性鉴定，笔者发现A1在苗期具有较强的耐热性，下一步将继续研究抽穗期和灌浆期上述10个品种的耐热性。

大部分研究表明热胁迫会增强植物内部SOD、POD活性[7，8]。本研究也发现SOD、POD活性在热胁迫下呈现增强趋势，但是不同品种增加程度不同。A1的SOD活性增加最多，而A6的POD活性增加最多。

质膜透性可反映植物叶片细胞膜的完整性及其受到伤害的程度，在正常生长条件下，植物的质膜透性均较小。MDA是细胞膜脂过氧化产物，它的积累可作为植物叶片的细胞膜遭受破坏程度的指标[14，15]。本研究结果表明，在热胁迫条件下，各个品种叶片的MDA含量均呈增加趋势，然而A1的增加量最小。这表明在热胁迫情况下A1的质膜受损最轻，表现出较强的抗氧化能力。

在自然条件下，植物的光合作用经常受到一些内外因素的影响[16，17]。以往的研究也表明热胁迫会影响植物的净光合速率和叶绿素含量[5，7，8]。本研究也表明在热胁迫情况下各个品种的净光合速率和叶绿素含量均呈下降趋势，然而A1的下降程度显著低于其它品种，这表明热胁迫对A1的净光合速率和叶绿素含量的影响较小。本研究不仅进一步揭示了热胁迫下水稻叶片生理指标的变化，而且通过热胁迫处理发现A1在苗期表现出较强的耐热性，是一个较好的潜力耐热种质。

参考文献：

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收稿日期：2016-09-05

基金目：山东省农业科学院重大科技成果培育计划项目（2015CGPY03）；山东省农业良种工程项目“高产优质抗逆花生新品种培育”；青岛市民生科技计划项目（14-2-334nsh）

作者简介：石运庆（1976-），男，硕士，助理研究员，主要从事花生遗传育种研究。E-mail：