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: 种子萌发期冷害表现为烂籽、不发芽或延

2、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 ATP 供应，依赖于 ATP 的各种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

3、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 10 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

4、吸水慢得多，但吸水能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，ATP 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、

5、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 O2-等活性氧含量，降低 SOD 活性，加强膜脂过氧化作用。低温胁迫程度影响SOD 活性，如0 5 低温胁迫下茄子叶片中SOD 活性上升了539% 3187%。 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。 Kurkela 等首次提出对拟南芥植物低温锻炼中特异性表达的基因 Kinl 及多肽6 5 kDa 的形成，诱导形成的 6 5 kDa 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; Northern Blot 显示，Kinl 基因 mRNA 的转录水平在低温锻炼条件下能扩增 20 倍以上。展望 植物不同发育阶段和不同生育期对温度和低温逆境敏感程度也不同。现在抗冷性