解决水稻耐低温逆境胁迫有了新方案

低温严重影响水稻的地理分布、生长发育及产量。水稻在低温逆境下会产生一系列的生理及代谢变化：叶绿素荧光的改变；电解质渗漏增加；活性氧、丙二醛、蔗糖、脂质过氧化物、脯氨酸等代谢物含量升高；植物内源激素ABA和GA的改变等。了解水稻在低温逆境下的生理代谢变化及低温应答分子机理对水稻耐低温性状的遗传改良及其克服低温逆境的生长管理具有重要的意义。

我国稻区南北分布相差34度（最北端漠河53°27′N，最南端海南18°90′N），海拔分布相差2700米（从东南沿海到云贵高原），均有不同程度低温冷害情况。低温对水稻的影响主要发生在幼苗期和生殖生长期。苗期，当环境温度低于15℃，水稻的生理代谢就受到影响；孕穗期特别是花粉母细胞减数分裂期，当温度低于17℃时结实率受影响；开花授粉期，当环境温度持续3d低于20℃时，将严重影响结实率。

在华南和长江中下游双季稻区早稻经常受寒潮侵袭，常发生温度急剧降低或持续低温阴雨天气造成的不同程度春寒，引起烂秧、死苗，最终影响水稻产量；生殖生长期，低温影响水稻的结实和灌浆。在高纬度（如东北区）和高海拔（如云贵高原）地区，水稻在生殖生长期受低温影响最为严重，平均每3～4年就会遭遇一次较大规模的冷害。

华南及长江中下游地区的晚稻也易遭受“寒露风”的危害。每年秋季“寒露”节气前后（9月中下旬）是华南及长江中下游一带水稻抽穗扬花的关键时期，这时遇低温就会造成授粉和受精无法正常进行，水稻的憋谷率大大增加，从而造成晚稻大幅减产。

尽管在全球气候变暖背景下，寒露风呈现减弱趋势，但近几年极端天气增多，寒露风等低温灾害又呈现增多趋势。低温灾害导致我国每年粮食减产3～5亿吨，因此，培育耐低温水稻品种是水稻育种工作的重要方向。水稻抗低温机理也为克服其低温逆境的生长管理提供了坚实的理论依据。

植物作为不可移动的生物，在长期进化过程中产生了一系列适应逆境（如低温）的机制。植物适应低温的信号传导途径主要包括：1、依赖ABA的信号传导途径：双重负调控系统调控ABA应答反应。低温条件下，水稻内源的ABA升高，磷酸化的转录因子激活ABA响应基因表达，从而提高植物对低温的耐受性。2、不依赖ABA的信号传导途径：由一类非ABA依赖的低温应答信号途径中重要的转录因子介导。该低温调控途径使受丝裂原活化蛋白激酶磷酸化，水稻中海藻糖含量升高，进而提高水稻对低温的耐受性。

对水稻低温胁迫应答机制的深入理解，水稻耐低温育种改良也逐渐成为可能。利用基因工程技术过表达耐低温基因或是敲除低温敏感基因；基于分子标记和连锁图谱获得了大量的耐低温相关基因，在育种群体时代繁殖过程中逐步开展表现型和基因型鉴定，选择耐低温且农艺性状优良的品系；利用基因组编辑技术改良水稻品种。

水稻低温胁迫应答分子机制的揭示，无论是水稻，还是其他植物对低温逆境的胁迫防御、减轻、甚至是解除都有重要指导意义。提前单用S-ABA或海藻提取物对预防植物低温冻害都有益处；低温冻害发生后单用S-ABA或海藻提取物也有减缓甚至解除冻害的益处；设计适当的比例S-ABA与海藻提取物复配的产品成为可能和市场必须（先适量混合施用，无论如何都会有很好的叠加效果）。