多样性国际稻种四个生长发育时期的耐冷性及其与籼粳性的关系

水稻整个生长时期都可能有低温冷害的发生。低温冷害是水稻获得稳产、高产的主要限制因素之一。鉴定耐冷资源、开展耐冷性育种是减少水稻冷害损失最有效的途径。为了找到优良的水稻耐冷资源,并分析水稻不同发育时期耐冷性之间的关系,以及耐冷性与籼粳性的关系,本研究以来自11个国家、多样性丰富的34份水稻品种为材料,分别在发芽期、芽期、苗期和开花期进行耐冷性鉴定,并应用对籼粳性有专一鉴别性的分子标记对测试品种的籼粳性进行量化,考察水稻籼粳性分化与不同生长发育期耐冷性的关系。研究结果表明,在发芽期有3个品种的低温相对发芽率在85.0%以上,芽期有4个品种冷处理后的存活率超过90.0%,苗期有3个品种冷处理后的存活率超过75.0%,穗期有4个品种耐冷指数高于0.55,没有品种在4个时期均有强的耐冷性。对这些材料4个时期耐冷性的相关分析显示,芽期和苗期的耐冷性呈显著正相关,决定系数为0.28;其它生长时期的耐冷性相互之间的相关性不显著。在测试品种中,籼粳性专一的分子标记所决定的籼性度与芽期和苗期的耐冷性呈显著负相关。研究结果揭示了水稻不同生长发育时期有不同的耐冷遗传基础,并为水稻耐冷种质的筛选以及耐冷性育种策略的制定提供了科学的依据。     

叶绿素荧光动力学O-J-I-P参数在棉花幼苗耐冷性评价上的应用

低温冷害是影响棉花生长的主要逆境因子,如何建立简捷、有效的棉花耐冷性鉴定及筛选体系是棉花耐冷研究的关键问题。在本研究中,阐述了如何用O-J-I-P参数来评价棉花幼苗的耐冷性。选用北疆棉区22个主栽棉花品种,对盆栽幼苗经过连续4d的4℃低温处理,进行了相应的冷害指数鉴定,并基于O-J-I-P参数Fv/Fm和PI所建立的冷害因子指数1及冷害因子指数2对各个棉花幼苗做了耐冷鉴定和分级评价。结果发现,冷害因子指数1和冷害因子指数2的鉴定、评价结果与冷害指数鉴定结果相近。中棉所36、新陆早25、297-5幼苗具有较强的耐冷性,而新陆早10号、新陆早12号及炮台1号的耐冷性较弱。叶绿素荧光动力学O-J-I-P可以快速、有效地鉴定棉花幼苗的耐冷性,这对棉花的耐冷性鉴定和培育耐冷型的棉花品种具有重要的意义。     

西瓜耐冷性鉴定指标的筛选

旨为分析不同西瓜品种在发芽期的耐冷特性、苗期的生长特性、光合作用及生理生化方面的差异,筛选出西瓜耐冷性的综合鉴定指标和鉴定方法,为实际生产上选育耐冷性的西瓜种质资源提供依据。通过对12份西瓜材料进行耐冷性比较,初步筛选出3个耐冷性不同的西瓜材料,对这3个材料进行低温处理。结果表明：不同处理时间下,各品种的冷害指数有差异。通过测定处理6d和8d时的冷害指数,得出各品种耐低温性强弱,从中选出耐低温性品种红野一号、中等耐低温性品种抗病苏蜜和冷敏感品种橙兰。15℃低温条件下,耐冷性品种红野一号的发芽率、相对发芽率、胚根长及相对胚根长最高。15℃可作为西瓜种子发芽期耐低温性鉴定的适宜温度;种子的始发芽日期、相对发芽率、相对胚根长可作为西瓜芽期耐低温鉴定指标。三叶一心的西瓜幼苗低温处理后,植株的生长量降低,光合速率下降,植株叶片的酶活性增加,MDA含量上升,各指标的变化幅度与低温处理强度及品种自身耐冷性相关。得出植株的株高、叶面积、株鲜质量、根干质量、净光合速率( Pn)、Chl a/b比值、MDA含量的变化幅度可作为西瓜耐低温品种筛选的鉴定指标。     

花生耐冷综合评价体系构建及耐冷种质筛选

早春低温主要发生在萌发期和幼苗期2个阶段,是限制我国东北地区花生产量和品质的关键性因素。在农业生产上,耐冷品种的选育是解决低温冷害问题最直接有效的手段。本研究以68个东北地区主栽的花生品种为试验材料,分别在室内萌发期、幼苗期及田间对其耐冷性进行了评价。在萌发期,通过对10℃、8℃、6℃和4℃处理7 d后各花生品种的种子活力进行综合隶属函数分析和标准正态分布检测发现,6℃处理7d适合作为大批量花生种质耐冷性鉴定的条件。在幼苗期,经6℃处理7 d后,以株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和耐冷等级作为评价指标,对各花生品种的耐冷性进行鉴定。相关性分析表明,叶面积、地上部鲜重和耐冷等级与花生的耐冷性关系最为密切,可以作为花生苗期耐冷性鉴定的主要评价指标。在田间自然条件下,采用提前播期和分期播种的方式,以相对出苗率、相对出苗能力及产量构成因素为评价指标对室内筛选结果进行验证,基于多重表型分析方法,最终鉴定出适合东北地区种植的在萌发期和幼苗期均耐冷的花生品种农花5号,以及冷敏感型花生品种阜花18号。本研究为我国高寒地区的花生种植提供了品种参考,为花生耐冷机制研究提供了优异种质资源。     

水稻核心种质资源的苗期耐冷性鉴定与评价

苗期冷害是一种影响水稻群体建成和生长发育的延迟性冷害,最终导致水稻减产。筛选苗期耐冷性强的种质资源可以为水稻耐冷育种提供亲本资源。本研究采用3000份全球水稻核心种质资源中的1542份在人工气候箱进行苗期耐冷鉴定及评价,以存活率为评价指标。发现种质资源苗期耐冷性变异非常丰富,筛选出存活率80%以上的苗期耐冷资源材料73份,其中籼稻9份,温带粳稻47份,热带粳稻4份,粳稻混合型8份,籼粳中间型和香稻类型各1份,籼粳混合型3份,XI-B、XI-2和亚热带粳稻中未筛选到苗期耐冷材料。耐冷材料主要集中在温带粳稻中,但亦有部分籼稻材料表现出较强的耐冷性。多数苗期耐冷资源材料的综合农艺性状较差,结合株高、生育期性状等筛选出14份半矮秆和生育期适中的强耐冷性材料,可作为水稻苗期耐冷育种亲本应用。对利用种质资源开展苗期耐冷基因挖掘和选育全生育期耐冷品种进行了讨论。本研究初步阐明了水稻耐冷种质资源的分布,为水稻耐冷育种提供了优异的供体亲本材料。     

甜菜耐低温种质筛选和苗期耐冷性鉴定

利用人工气候箱,采取耐低温发芽筛选方法,对50份二倍体甜菜种质进行低温胁迫处理,筛选出耐低温的种质12份,芽期耐冷指数≥0.76。通过苗期耐寒性鉴定发现,这12份种质的苗期耐冷能力与芽期基本一致,但个体间对低温的反应速度及持久性表现存在差异,其中,6份资源具有更强的苗期耐冷能力。试验证明,甜菜种质苗期冷害的生理临界温度为3～6℃,在该低温阈值下,耐冷性强的种质对温度变化不太敏感,而耐冷性弱的资源对温度变化较为敏感。1～2℃是甜菜冷害的发生温度,耐冷性强的资源表现为停滞生长,子叶皱缩卷曲,真叶和下胚轴出现似烫伤表现,逐渐死亡;耐冷性弱的资源受冷害症状较早出现,很快发生畸变和死亡。     

耐低温大豆品种（系）的筛选与研究

耐低温大豆品种的筛选不但有利于低温年大豆生产,提高大豆抗冷性,确保大豆稳产,而且有利于大豆免耕技术的推广。选用11个大豆品种(系)进行萌发期耐低温(6℃)筛选研究,筛选出耐冷型大豆品种2个,分别为金源55与合农60;敏感型品种1个,为黑农48;中抗型品种(系)8个。试验结果表明,在6℃低温条件下,随着发芽时间的延长,不同品种(系)相对发芽率呈逐渐上升的趋势,低温胁迫下大豆发芽的最佳调查时间为低温处理14d;大豆抗冷性与百粒重呈显著负相关,与蛋白质含量、脂肪含量相关性不显著。     

不同基因型甜玉米自交系芽期耐冷性鉴定及评价

东北地区易发生低温冷害,筛选耐冷性强的玉米种质资源,选育优良耐冷品种是目前亟待解决的问题。本试验以沈阳农业大学特种玉米所提供的30份甜玉米自交系为试验材料,利用人工气候箱模拟低温环境条件,对不同甜玉米自交系进行低温胁迫和标准发芽试验,分别测定发芽率、活力指数、苗长、根长、苗干、鲜重、根干、鲜重等指标,并计算各个指标相对值、隶属函数值及综合D值等耐冷性评价指标,对30份自交系的耐冷性进行综合评价。采用聚类分析的方法将自交系分为耐冷性强、耐冷性中等、低温敏感3类,其T12和T21是耐冷性强自交系,T10和T27是低温敏感自交系。本试验采用低温处理的方法筛选出一批耐冷性强的自交系,为甜玉米耐冷品种的选育及生理生化、分子生物学研究提供了优良多样的基因资源。     

吉林省主栽水稻品种孕穗期耐冷性比较

为了对吉林省水稻品种进行合理布局,降低低温冷害风险,对目前吉林省主要水稻栽培品种孕穗期的耐冷性进行研究。选用目前吉林省的7个主栽水稻品种（‘长白9’,‘长白16’,‘吉粳803’,‘吉粳105’,‘吉粳88’,‘吉粳83’,‘吉粳81’）进行孕穗期16℃低温处理,通过线性内插法确定了低温处理6~14天连续9天的水稻空壳率,进一步利用统计回归方法建立了16℃低温处理下不同水稻品种处理天数与空壳率的相互关系。结果表明;所有参试品种在处理10~13天时水稻空壳率达到最高,随后无明显变化。其中耐冷性弱的‘长白19’的空壳率最早达到最大值,并且冷水反应比较敏感。耐冷性最强的‘吉粳81’,冷水反应比较迟钝。其余的品种介于二者之间。因此,品种间耐低温能力存在显著差异,选育耐低温品种是提高水稻耐冷性的一种有效途径。     

东北主推玉米品种种子形态及贮藏物质与萌发期耐冷性的关系

种子萌发是作物形态建成的起始阶段,由其自身属性和环境因素共同决定。低温是影响种子萌发的重要因素之一,探讨低温环境下种子自身属性与其萌发的关系对东北春播玉米生产具有重要意义。本研究选用东北主推的36个玉米品种以6℃为低温胁迫, 15℃适温为对照,测定了其发芽势、发芽率、种子形态和内含物等指标。通过主成分分析、耐冷性综合评价值(CL值)、隶属函数值(R值),对36个玉米品种进行耐冷性评价,分析了种子形态(粒长、粒宽、粒厚度、长宽比、百粒体积和百粒重)、贮藏物质(淀粉、蛋白质和脂肪)与其耐冷性的关系。结果表明,在低温胁迫下,36个玉米品种的发芽势和发芽率均受到不同程度的抑制,相对发芽势冷害率和相对发芽冷害率的变异最大。7个表征耐冷性的单项指标之间显著相关,主成分分析可将7个单项指标转化为2个独立的综合指标,其中相对发芽势和相对发芽率的正向贡献率最大,可作为玉米品种耐冷性评价的关键指标。聚类分析将36个品种划为强耐冷型(19.4%)、耐冷型(30.6%)、一般型(33.3%)和敏感型(16.7%)4种类型,其中,吉单56、垦吉267、绥玉23、吉单953、垦吉268、吉单96和吉单95为强耐冷...     

淮北地区小麦主栽品种对低温胁迫的响应及抗寒性评价

为给安徽淮北地区小麦安全生产提供指导,以当地主栽品种为材料,研究不同播期条件下小麦植株对低温胁迫的响应,结合自然低温下田间冻害情况及产量表现等,对主栽品种的抗寒性进行初步评价。结果表明,返青期-12℃以下时品种的抗寒性急剧下降;播期间小麦植株的抗寒性表现为：晚播>适播>早播;电解质渗出率均随温度的降低逐渐增大;地域间抗寒性差异明显;不同区域育成品种抗寒性强弱表现为山东省＞河南省＞安徽省;筛选出一批抗寒高产品种,如‘良星66’、‘山农20’、‘济麦22’、‘烟农19’等,可作为安徽淮北地区早播条件下种植的理想品种。     

孕穗期低温条件下ABA对水稻结实率及叶片生理特性的影响

为了明确ABA对孕穗期低温下水稻结实率及叶片生理特性的调控效应,本试验在盆栽条件下,以2个水稻(Oryza sativa L.)品种‘龙粳11’（冷敏型）和‘龙稻5’（耐冷型）为材料,于孕穗期在人工气候室进行低温（15℃,持续1,2,3,4,5天）处理,并喷施不同浓度的脱落酸(ABA),研究低温条件下ABA对不同水稻结实率的调控效应,同时探讨了ABA和低温对水稻叶片膜透性、抗氧化酶等生理特性的影响。结果表明：低温条件下,‘龙稻5’的结实率变化不大,‘龙粳11’的结实率显著降低,20 mg/L的ABA能够有效缓解低温伤害,相对提高低温胁迫下水稻的结实率。叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性表现出先升高后下降的变化趋势,‘龙稻5’的抗氧化酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量高于‘龙粳11’,但丙二醛(MDA)含量和相对电导率低于‘龙粳11’。ABA可提高冷敏品种的抗氧化酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,同时可降低MDA含量和相对电导率。这说明ABA可以通过调控水稻抗氧化酶、可溶性糖等生理指标的活性及含量,进而提高冷敏水稻品种的耐冷性。     

基质引发对粳稻种子发芽及幼苗抗寒性的生理效应

研究基质引发对粳稻种子发芽期和幼苗期抗寒能力的影响,采用沙作为引发剂,以南方粳稻品种‘南农粳3786’和北方粳稻品种‘空育131’为试验材料,设置2℃萌发环境和14℃幼苗生长环境模拟冷胁迫,研究沙引发种子与未引发种子冷胁迫后幼苗抗寒性变化。结果表明,沙引发不同程度地提高了冷胁迫后粳稻幼苗中脯氨酸、可溶性糖的含量,降低了丙二醛的含量;提高了发芽率和成苗率,减少幼苗根系电解质的外渗,促进叶绿素的合成;提高了SOD、POD的酶活性。沙引发能够提高粳稻种子生长早期的抗寒性。     

低温对大白菜幼苗生长及生理指标的影响

比较不同基因型大白菜对低温冷害的响应,为黑龙江大白菜种植及耐低温品种选育提供依据。白菜幼苗生长至3叶1心时,转入人工气候箱中进行低温处理3天,对6个白菜品种进行生物产量及生理性状测定与分析。结果表明：低温胁迫条件下,6 个供试品种生物产量及叶绿素含量均呈下降趋势。除‘新锉四号’外,其余5 个大白菜品种的可溶性蛋白含量在低温处理下均高于常温对照。除‘抗病91-12’外,其余5 个品种的过氧化物酶活性在低温处理下均高于常温对照。6 个大白菜品种耐冷性能力依次为：‘新北京三号’＞‘农学昌五小根’＞‘牡丹江二号’＞‘义和九号’＞‘抗病91-12’＞‘新锉四号’。因此,‘新北京三号’可作为耐冷性品种在黑龙江地区进行种植。     

甘蔗苗期对低温的响应及其耐寒性评价

通过综合评价品种（系）的耐寒性,筛选出耐寒性较好的品种。以云南农业大学自育的9个农艺性状优异的甘蔗品系为研究对象,在甘蔗苗期进行低温处理,通过抗逆生理生化指标的变化,采用极点排序法对各品种（系）进行综合评价。结果表明：（1）低温(3℃)处理使甘蔗叶片的细胞膜电导率、可溶性糖含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性分别平均增加了21.21%、134.1%、83.60%、35.47%、47.72%、9.07%、565.2%;（2）低温(3℃)处理使甘蔗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性平均下降19.67%。最终筛选出耐寒性最好的甘蔗品种‘滇蔗03-91’,耐寒性最差的甘蔗品种‘滇蔗02-39’,而‘滇蔗08-5’、‘滇蔗05-103’、‘滇蔗01-58’等品种（系）耐寒性强于‘滇蔗04-14’、‘滇蔗04-429’、‘滇蔗05-522’、‘滇蔗02-227’品种（系）。     

小麦春化脱春化、抗寒处理后POD活性变化的研究

对6个不同的小麦品种分别进行春化、脱春化和低温处理后,通过测定其体内氧化物酶(POD)的变化,研究分析不同品种小麦抗寒性的变化。结果表明：在不同的处理条件下其POD活性都是先升高,达到峰值后又开始下降;而不同小麦品种在不同处理条件下上升出现峰值的时间不同;不同小麦品种酶活性的变化趋势也有着明显的差异：春化处理‘矮抗58’、‘百麦196’以及‘周麦22’均在春化处理第10天时POD出现了活性最强;而‘周麦18’、‘百农207’以及‘百农69’均在处理20天时POD出现活性最强;脱春化处理POD活性峰值均出现在20天。但是其活性提高程度比春化处理更为明显;而‘百麦196’与‘周麦18’都在处理10天时出现峰值,‘百农207’与‘矮抗58’在处理20天时出现峰值,而‘周麦22’呈下降趋势,‘百农69’在处理30天时出现峰值,效果不明显。说明POD保护酶与抗寒性关系密切,且多数品种经一定时间的春化其抗寒性明显提高。     

广西油茶主栽无性系低温半致死温度与耐寒性研究

为了鉴定广西主栽无性系的耐寒性,采用电导法测定广西主栽的4个油茶无性系‘岑软2号’、‘岑软3号’、‘岑软22号’和‘岑软24号’在不同低温下细胞膜透性的变化,配合Logistic方程,分别求出低温半致死温度(LT50)。结果表明：随着温度的降低,细胞伤害率呈“S”型曲线变化,与温度呈极显著负相关;4个无性系的低温半致死温度分别为-9.0℃、-12.6℃、-9.9℃、-10.8℃,耐寒性由强到弱依次为：‘岑软3号’＞‘岑软24号’＞‘岑软22号’＞‘岑软2号’。     

水稻耐冷性鉴定及定位研究概况

为了更好研究水稻耐冷机理,对水稻耐冷基因进行定位克隆,通过分子育种来选育水稻耐冷品种,由此对水稻耐冷研究现状进行分析。对水稻发芽期、芽期、苗期、孕穗期的耐冷鉴定方法,室内与大田鉴定方法进行比较分析,对各时期耐冷指标的应用及相关定位研究进行总结。从生理生化方面阐述了水稻耐冷机理的研究,分析水稻在受到冷害后水稻膜相的改变,酶活的改变情况。并概括了近年来水稻在冷害敏感时期的耐冷性数量性状QTL定位研究方面取得的进展,研究的群体有用近等基因系,重组自交系,DH系,其中多数利用近等基因系来进行研究。其中研究集中在芽期、发芽期的耐冷QTLs定位,苗期、孕穗期的QTLs研究较少。介绍了第一个水稻芽期耐冷基因克隆情况。并展望水稻耐冷研究方面今后的方向,很长一段时期内,研究依然集中在QTLs的定位上,水稻耐冷基因的克隆正在逐步开展,耐冷机理的研究应关注蛋白间的互作。     

Differential Physio‐Biochemical Responses to Cold Stress of Cold‐Tolerant and Non‐Tolerant Grapes (Vitis L.) from China

There are many grape species exhibiting differences in cold tolerance in China. ‘Zuoshan1’ (Vitis amurensis Rupr. cv. Zuoshan1), one kind of the most cold tolerant grapes, can endure ?40 to ?50 °C, whereas, ‘Maoputao’ (Vitis quinqanguoari Rehd. cv. Maoputao) is sensitive to the cold stress. To understand the physiological mechanism, we investigated responses of both species to a range of decreasing temperatures under the controlled condition. The cold‐tolerant ‘Zuoshan1’ showed higher accumulation of abscisic acid than non‐tolerant ‘Maoputao’, which was correlated with a more dramatic increase in solutes including sugars, proteins at early stage of our detection. At latter stages, these solutes showed more decline in ‘Zuoshan1’. Meanwhile, earlier leaf yellowing and necrosis of ‘Zuoshan1’ were detected with concomitant decrease in the chlorophyll (Chl) content along with remarkable increase in electrolyte leakage and malondialdehyde, which indicated that the earlier leaf senescence occurred to ‘Zuoshan1’. Based on the leaf morphology and parameter investigation, it was concluded that cold‐tolerant grape ‘Zuoshan1’ made quicker responses to the low temperature (LT), indicating it sensed the cold‐signal more strongly than the non‐tolerant grape ‘Maoputao’. Therefore the ability to take more active response to cold stress contributes to the higher tolerance in ‘Zuoshan1’.