棉苗冷害及抗冷机制研究进展

1、棉苗冷害及抗冷机制研究进展棉苗冷害及抗冷机制研究进展 尹晓斐，王计平 山西农业大学农学院 从棉苗冷害的发生及表现形式、棉苗冷害的生理变化、提高棉 苗抗冷性的途径、目前国内外植物抗冷性的研究动态 4 个方面综述 了棉花苗期冷害及抗冷性的研究进展，并对今后的研究进行了展望。 棉苗冷害的发生 棉花原产于热带和亚热带，属于喜温作物。在整个生长发育过 程中，最适宜的温度为 20 30 ，低于或高于该范围，棉花则 不能正常生长发育，当日平均温度低于 15 时就会对棉花生长 发育造成一定影响。棉花的任何生育时期都可发生冷害，如从种 子吸胀到萌发、从幼苗生长到开花盛铃等。 其冷害症状主要是: 种子萌发期冷害表

2、现为烂籽、不发芽或延迟发芽，胚根受害; 幼苗期冷害的明显症状是叶片失绿发黄或萎蔫，叶片上出现坏死 斑点，回暖后原来的下凹斑和叶子边缘会干枯; 在农业生产上冷害后棉苗主要表现为黄化苗、生长迟缓或停滞等。 棉苗冷害的生理变化 呼 吸 作 用 受 阻 先 上 升 后 降 低 的 趋 势。 当 降 低 的 环 境 温 度 引 起 线 粒 体 膜 相 变 时， 抑 制 有 氧 呼 吸， 而 无 氧 呼 吸 增 强， 氧 化 磷 酸 化 解 偶 联， 呼 吸 代 谢 的 酶 活 性 显 著 降 低， 造 成 呼 吸 代 谢 紊 乱， 大 大 减 弱 A T P 供 应， 依 赖 于 A T P 的 各 种

3、 代 谢 活 动 进 而 受 到 影 响， 如 矿 质 和 水 分 的 运 输 与 吸 收、 蛋 白 质 的 合 成 等。 长 期 无 氧 呼 吸 还 会 积 累 乙 醛、 乙 醇、 酚、 乳 酸 等 对 代 谢 和 组 织 有 毒 的 物 质， 引 起 伤 害。 光合作用降低 低温抑制光合作用的原因主要是绿色组织中的淀粉被水解成可溶性糖， 从而促进花青素的合成，导致颜色变为紫红色; 低温时叶绿体超微结构受到 破坏，膜脂呈凝胶相; 低温阻碍叶绿素的生物合成，幼嫩叶片会黄化或缺绿; 另外，低温时气孔开闭失调，酶促反应表现缓慢，这些也是导致光合作用 受抑制的原因。如果低温再伴随阴雨天气，更不利于光

4、合作用，植物体内 有机物积累减少，减弱了植物的抗寒能力，所以湿冷比干冷危害更大。 对 体 内 水 分 的 影 响 根 系 活 动 和 生 长 在 低 温 0 1 0 下 受 到 明 显 影 响， 在 低 温 下 根 系 限 制 了 水 分 与 养 料 的 吸 收， 主 要 原 因 是 根 系 生 长 迟 缓， 根 毛 细 胞 透 性 改 变， 选 择 吸 收 和 半 透 性 遭 到 破 坏; 其 次， 低 温 下 与 呼 吸 作 用 相 关 的 酶 活 性 降 低， 影 响 根 系 主 动 吸 水 过 程， 所 以 即 使 蒸 腾 下 降 的 程 度 比 吸 水 慢 得 多， 但 吸 水 能

5、力 和 蒸 腾 速 率 都 明 显 下 降， 导 致 体 内 水 分 供 不 应 求， 造 成 植 株 枯 萎。 活性氧的积累 对 原 生 质 流 动 性 的 影 响 植 物 遭 遇 冷 害， 呼 吸 作 用 受 到 抑 制， A T P 含 量 明 显 下 降， 氧 化 磷 酸 化 解 偶 联， 原 生 质 结 构 遭 到 破 坏， 因 此， 原 生 质 流 动 性 减 弱。 提高棉苗抗冷性的途径 临界生长温度对棉苗进行抗寒锻炼 植物基因工程提高棉花抗寒性 化学调控 在常温下加入外源 ABA 可提高植物抗寒性，并诱导了低温基因表达，使低温诱 导蛋白产生。 其他农业措施 选择适当播期、增施氮磷

6、钾肥、培土、追肥和增施绿肥，尤其对于越冬和早 春作物，这些措施可用来提高土壤温度，从而增加植物的抗寒性。采用熏烟、冬灌、盖草 等措施可在霜冻来临之前起到保护、预防冻害的作用。另外，防止植物受早春寒流的影响， 可采用塑料薄膜、地膜覆盖等措施。 植物抗冷性国内外研究动态 刘 建 伟 等 在 对 茄 子 抗 冷 性 的 研 究 中 发 现， 低 温 能 增 加 茄 子 体 内 O 2 - 等 活 性 氧 含 量， 降 低 S O D 活 性， 加 强 膜 脂 过 氧 化 作 用。 低 温 胁 迫 程 度 影 响 S O D 活 性， 如 0 5 低 温 胁 迫 下 茄 子 叶 片 中 S O D 活

7、 性 上 升 了 5 3 9 % 3 1 8 7 %。 冷 响 应 蛋 白 是 在 低 温 胁 迫 下 诱 导 植 物 产 生 的 一 种 新 的 蛋 白 质。 对 拟 南 芥、 油 菜 和 菠 菜 等 植 物 材 料 的 研 究 表 明， 低 温 锻 炼 能 合 成 新 的 蛋 白 质， 并 诱 导 相 关 基 因 的 表 达。 K u r k e l a 等 首 次 提 出 对 拟 南 芥 植 物 低 温 锻 炼 中 特 异 性 表 达 的 基 因 K i n l 及 多 肽 6 5 k D a 的 形 成， 诱 导 形 成 的 6 5 k D a 多 肽 有 不 同 寻 常 的 氨 基 酸 组 成: 富 含 丙 氨 酸、 甘 氨 酸 和 赖 氨 酸; N o r t h e r n B l o t 显 示， K i n l 基 因 m R N A 的 转 录 水 平 在 低 温 锻 炼 条 件 下 能 扩 增 2 0 倍 以 上。 展望 植物不同发育阶