王 丹，肖應(yīng)輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

全世界有24個(gè)國(guó)家存在嚴(yán)重的水稻低溫冷害問(wèn)題，尤以亞洲的日本、朝鮮和中國(guó)的稻區(qū)最為嚴(yán)重，在中國(guó)每年因低溫冷害使稻谷減產(chǎn)30億～50億kg。水稻是起源于熱帶的植物，喜溫是其固有的遺傳特性。低溫冷害是影響水稻產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蛩?，是水稻生產(chǎn)不穩(wěn)定的重要原因，因此，解決的辦法除加強(qiáng)栽培措施外，選用抗冷品種改造水稻的耐冷性狀，增強(qiáng)水稻的耐冷能力，篩選、定位和克隆水稻耐寒基因是降低低溫冷害最有效的途徑。

1 稻冷害類(lèi)型

根據(jù)低溫使水稻產(chǎn)量受損的原因最早將水稻冷害劃分為以下4種類(lèi)型。

（1）障礙型冷害。指從水稻幼穗分化開(kāi)始直到開(kāi)花期間完成受精過(guò)程因發(fā)生溫度降低而危害水稻生產(chǎn)，使結(jié)實(shí)率降低而引起水稻產(chǎn)量下降。

(2)延遲型冷害。是從水稻抽穗開(kāi)始直至結(jié)實(shí)期為止其間因低溫導(dǎo)致冷害發(fā)生，多是在水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期恰逢低溫致使晚出穗而產(chǎn)生的。

（3)稻瘟病型冷害。是真菌感染病害，具有冷害特色的異常發(fā)病。冷害年份發(fā)生稻瘟病面積大、范圍廣，主要分布在冷害邊緣地區(qū)。

(4)混合型冷害。是指以上3種類(lèi)型冷害在同一年同一生長(zhǎng)季節(jié)中有2～3年相繼發(fā)生的冷害。

2 穗期耐冷基因定位和克隆

2.1 水稻孕穗期

指水稻生長(zhǎng)過(guò)程的生殖生長(zhǎng)初期的一段時(shí)間,主要是指開(kāi)始幼穗分化，發(fā)展到抽穗的過(guò)程，稱(chēng)之為水稻孕穗期。孕穗期是水稻生長(zhǎng)發(fā)育最重要的時(shí)期,是花器官形成的主要時(shí)期.花器官是與水稻產(chǎn)量關(guān)系最為密切的器官,它的正常發(fā)育是水稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。而花器官也是水稻孕穗期對(duì)低溫最敏感、最易受損傷的器官?；ㄋ幋笮?、花藥內(nèi)的可育花粉數(shù)、不育花粉率等均與結(jié)實(shí)率密切相關(guān)。孕穗期遇到嚴(yán)重低溫冷害時(shí),水稻的結(jié)實(shí)率明顯下降,造成大幅度減產(chǎn)。孕穗期耐冷性,是小孢子形成初期或花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期等水稻生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)低溫的反應(yīng)最敏感的時(shí)期所擁有的耐冷性。孕穗期耐冷性鑒定方法通常根據(jù)水稻空殼率的多少來(lái)判斷,分1～9級(jí)評(píng)價(jià)，國(guó)際上一般采取低溫處理的方式來(lái)鑒定水稻耐冷性，而低溫處理的鑒定方法又可以分為自然低溫和人工控制低溫兩種方式。

2.2 鑒定和篩選耐冷性水稻資源

培育耐冷性水稻品種是解決水稻低溫冷害的最經(jīng)濟(jì)、有效的途徑。然而應(yīng)用常規(guī)遺傳育種方法進(jìn)行水稻耐冷性育種非常困難。耐冷性是一個(gè)由多基因控制的數(shù)量性狀,水稻在不同生育期的耐冷性往往是由不同的基因控制的,基于表型鑒定和選擇的常規(guī)育種方法由于難以準(zhǔn)確了解水稻耐冷性的分子遺傳基礎(chǔ),從而無(wú)法進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的耐冷性育種。自從分子標(biāo)記技術(shù)興起以來(lái),國(guó)內(nèi)外在開(kāi)展水稻耐冷性相關(guān)基因的標(biāo)記、鑒定方面己取得了顯著的進(jìn)展，很多水稻不同時(shí)期的耐寒性基因被定位。

Saito等利用漸滲系群體在第3和4號(hào)染色體上定位了耐寒性QTL,其中4號(hào)染色體上的QTL被進(jìn)一步精細(xì)定位并克隆,發(fā)現(xiàn)該QTL內(nèi)包括兩個(gè)基因Ctb1和Ctb2,其中基因Ctb1編碼一個(gè)box蛋白。到目前為止利用圖位克隆的方法,克隆出來(lái)的數(shù)量遺傳基因只有abi,前后花了近16年。Makoto Kuroki等利用F2分離群體,釆用單標(biāo)記分析的方法將控制孕穗期耐冷性的QTL定位在第8條染色體上,釆用區(qū)間作圖法在第8條染色體的短臂上檢測(cè)到1個(gè)QTL,可解釋26.6%的表型變異。Li-MingXu等利用Towada5/KMXBG構(gòu)成的BC4F5,以結(jié)實(shí)率為指標(biāo),對(duì)水稻孕穗期耐冷性進(jìn)行了QTL定位,共檢測(cè)到8個(gè)與孕穗期耐冷性有關(guān)的 QTL,分布在第 1、4、5、10和 11條染色體上,其增效等位基因均來(lái)自KMXBG。李亞飛以?xún)蓚€(gè)RIL群體分別在吉林和云南條件下對(duì)水稻孕穗期耐冷相關(guān)性狀包括株髙,穗長(zhǎng),穗數(shù),空瘦率等進(jìn)行耐冷性QTL檢測(cè),共檢測(cè)到46和51個(gè)水稻耐冷相關(guān)性狀QTL,幾乎遍布于整個(gè)基因組，其中第1和2號(hào)染色體上檢測(cè)到的位點(diǎn)最多。韓龍植等利用 “密陽(yáng)23/吉冷1號(hào)”的F2,3代200個(gè)個(gè)體進(jìn)行了孕穗期耐冷性QTLs的定位，表明：孕穗期耐冷基因的作用方式是部分顯性、顯性或超顯性,在第1、2、3、4、11、12染色體上分別定位了1個(gè)耐冷性QTLs。謝勇武等利用重組自交系,采用自然低溫冷害鑒定法對(duì)水稻4個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了QTL定位,檢測(cè)到與孕穗期耐冷性緊密連鎖的7個(gè)標(biāo)記,在第1條染色體上檢測(cè)到3個(gè)QTL。Dai等在孕穗期冷水處理之后共檢測(cè)到9個(gè)與水稻孕穗期有關(guān)的QTLs。Yoshinobu等利用DH群體檢測(cè)到3個(gè)影響水稻孕穗期耐冷性QTLs位點(diǎn)。李楠對(duì)在孕穗期對(duì)237個(gè)水稻品系進(jìn)行耐冷性試驗(yàn)后認(rèn)為 “云科-18選3”品種對(duì)孕穗期耐冷性效果最好并且其耐冷性是由1對(duì)主效基因控制。

3 結(jié)論

縱觀國(guó)內(nèi)外水稻孕穗期耐寒基因研究狀況，挖掘和利用水稻耐冷基因，選育耐寒品種是解決水稻低溫危害的最有效的途徑。目前對(duì)水稻耐寒的研究取得了很大的成果，已經(jīng)定位點(diǎn)到了大量的耐寒QTL，但克隆成功的不多，因此，我們要加強(qiáng)耐寒基因的挖掘和定位，促進(jìn)耐寒基因的克隆和轉(zhuǎn)基因，同時(shí)將定位出的與耐寒密切相連的，分子標(biāo)記用于分子標(biāo)記選擇育種提高水稻耐寒性育種的效率。