«——【·引言·】——»

水稻是我国最重要的粮食作物之一，而低温是影响水稻生长和产量的主要因素之一，随着全球气候变化的加剧，低温天气在某些地区变得越来越常见。

为此，科学家们进行了一项研究，探究低温对部分波罗水稻品种幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响。

这项研究的结果有望为我们更好地理解水稻对低温的适应能力提供指导，也为我们更好地保护和利用水稻资源提供了重要的理论依据。

水稻是最重要的谷类作物之一，为全球一半的人口提供了76%的总热量需求，仅次于小麦，与其他主要谷物不同的是，超过90%的水稻被用于食用。

«——【·低温对水稻幼苗生长的影响·】——»

在孟加拉国，水稻是人们的主要粮食，占平均日常饮食中75%的热量和55%的蛋白质，水稻业对孟加拉国的经济至关重要，占农业 GDP 的一半和国民收入的六分之一。

水稻的种植环境可以根据水资源和温度条件而异，水稻种植的最适温度是25°C到35°C，但这可能因基因型、关键温度的持续时间、昼夜变化和植物的生理状态而有所不同，低温是影响水稻种植的常见问题。

当水稻在生殖阶段遇到低温压力时，会导致严重的产量和产量组成部分损失。

在东北和南方、孟加拉国、印度、尼泊尔等国家的高纬度和高海拔地区，因低温而出现的严重产量损失已得到了充分的记录。

由于水稻起源于热带或亚热带地区，因此它是一种对低温敏感的植物，在生殖阶段遇到低温压力时易导致严重的产量和产量组成部分损失。

稻谷是一种对低温敏感的作物，在温度低于15℃时易受到伤害，低温环境会导致稻谷的生理变化，包括叶片中叶绿素含量减少、光合活动受限和氧化应激等，同时低温还会使叶片出现不可逆转的伤害，如坏死和叶绿素减退等。

低温会降低农作物的存活率，抑制光合作用，阻碍生长，并阻碍蛋白质、脂质和碳水化合物的合成。

在孟加拉国，从10月到次年3月，通常会出现较低的气温，被称为冬季稻的“Boro”稻作受到了低温伤害。

由于低温环境对稻谷生产有很多不利影响，所以需要筛选出能够耐受低温的稻种，以适合在孟加拉国Boro品种水稻的季节种植，同时要了解低温对叶绿素和类胡萝卜素含量的影响，为选择合适的稻种提供科学依据。

«——【·不同的“波罗”水稻幼苗的叶绿素和类胡萝卜素含量·】——»

选定的稻谷在随机完全区组设计的小块田地中种植，每个品种重复3次，整个研究区域分为三个区块，每个区块分为五个单位，保持小块尺寸为2×2平方米，小块之间的距离为30厘米。

在这项研究中，需要测定水稻幼苗中脯氨酸的含量，为此采用了酸性尼氢啉法来检测自由脯氨酸的含量。

首先，需要取一份新鲜的水稻叶片样品（大约重量45毫克），并将其放入一个含有0.5毫升3%亚硫酸钠的离心管中。

使用离心器和涡流混合器将其均匀混合，再次向其中加入0.5毫升3%亚硫酸钠，并在25摄氏度、15000转每分钟的条件下进行离心20分钟，获得上清液。

之后还要加入1.0毫升3%亚硫酸钠，再次进行同样的操作，以获取更多的上清液。

将酸性尼氢啉溶液制成标准品，并在其中分别加入0、1、5、20、50、100、150、200和300微克的脯氨酸。

将样品和标准品溶液，分别加入含有2毫升3%亚硫酸钠的试管中，并向其中加入2毫升冰乙酸和尼氢啉溶液。

试管在96-100℃保温箱中加热15分钟，并在冰浴中结束反应，我们使用紫外可见分光光度计测量溶液的光密度（OD值）并通过标准曲线计算出脯氨酸的含量。

在这项研究中，需要测定水稻幼苗的叶绿素含量，使用提供的公式计算总叶绿素含量，通过以下公式计算叶绿素a（Chl-a）、叶绿素b（Chl-b）、总叶绿素和总类胡萝卜素的浓度：

Chl-a = 12.21 A663 − 2.81A646 (µg∙ml−1 of plant extract or mg∙g−1 fresh weight)

Chl-b = 20.13 A646 − 5.03 A663

Total chlorophyll = 17.76 (A646) + 7.34 (A663)

Total carotenoid = 17.76 (A646) + 7.34 (A663)

研究了不同品种水稻幼苗合成脯氨酸的情况，脯氨酸在植物耐受逆境方面有着重要的作用，被认为是植物抵御生物和非生物胁迫的关键因子之一，并参与到高等植物的代谢和发育中。

通过记录品种在不同实验时间内合成脯氨酸的变化，在播种后20天，V2品种的脯氨酸合成最高（0.813毫克/克），而V5品种的值最低（0.456毫克/克），第二高的脯氨酸含量出现在V4，其次是V1和V3。

到播种后24天，V3品种合成的脯氨酸量最大（1.110毫克/克），其次是V2、V4和V1，最小值出现在V5（0.797毫克/克）。

在播种后28天，V2合成的脯氨酸最高（1.228毫克/克），而V4品种的脯氨酸含量最低（0.5233毫克/克），第二高的脯氨酸含量出现在V3，其次是V5和V1。

«——【·V2具有最高的叶绿素和类胡萝卜素含量·】——»

叶绿素是光合作用的主要组成部分之一，其含量也是衡量水稻光合能力的重要生理特征之一。

在紫外蓝光和橙红光波长范围内，叶绿素a吸收最多的能量，它在植物的生存能力和作物的产量方面起着重要作用。

叶绿素a含量越高，表明该品种的生理生长状态越好，产量也可能更高，记录了不同品种水稻幼苗的叶绿素a含量变化情况。

在播种后20天，V2品种的叶绿素a含量最高（3.554毫克/克），而V5品种的叶绿素a含量最低（1.138毫克/克）。

在播种后24天，V2品种的叶绿素a值最高（2.824毫克/克），而最低的叶绿素a值出现在V3（1.044毫克/克）。

到播种后28天，V2品种的叶绿素a含量最高（3.575毫克/克），而V4品种在28天后的叶绿素a含量最低（1.637毫克/克）。

V2品种的叶绿素a生物合成被认为是所有品种中最好的，不同水稻品种在幼苗生长阶段低温条件下的叶绿素，a含量也存在类似变化，一些研究表明，叶绿素物质与光合速率密切相关。

叶绿素b是一种辅助色素，它收集能量并传递给叶绿素a，它还可以控制天线的大小，比叶绿素a更容易被吸收，水稻植株中叶绿素b含量的多少对光合产物的生产有重要影响。

在这项研究中，选定的水稻品种的幼苗在研究期间，表现出了显著的叶绿素b合成差异，在播种后20天，V2品种的叶绿素b含量最高（1.369毫克/克），而V5品种的叶绿素b含量最低（0.837毫克/克）。

当温度低于13°C时，V2品种在24天（1.527毫克/克）和28天（1.118毫克/克）时，分别表现出更强的叶绿素b合成优势，在播种后24天，V1品种的叶绿素b最低（0.866毫克/克）。

到播种后28天，当空气温度为11°C时，V5品种的叶绿素b最低（0.811毫克/克），与叶绿素a一样，V2水稻幼苗表现出比其他品种更强的优势。

«——【·低温对不同品种水稻幼苗生长的影响·】——»

不同的水稻品种对相同的低温气温条件有不同的响应，这可能是由于它们的基因差异和防御机制的不同所致。

温度与植物叶绿素合成之间存在着很强的关系，任何偏离最佳条件的情况都会导致叶绿素酶的发展，这是分解叶绿素色素的责任。

叶绿素a/b比直接与温度有关，它的含量随温度变化而改变，叶绿素a/b比在植物适应过程中起着重要作用。

在播种后20天，当白天最低温度为13°C时，V2品种的叶绿素a/b比最高（2.797），而V5品种的叶绿素a/b比最低（1.396）。

所有品种的叶绿素a/b比在播种后24天统计上都相似，但其中V4（2.078）和V2（1.791）的值最高，播种后24天，V3的叶绿素a/b比最低（1.327），在播种后28天，V2的表现最优秀（3.675），而V4水稻幼苗的叶绿素a/b比最低（1.880）。

叶绿素是最广泛分布的植物色素，负责赋予水果和蔬菜绿色特征，叶绿素易被稀酸、热、光和氧气等条件分解，研究选择的水稻品种在实验期间的总叶绿素含量差异显著。

在播种后20天，V2品种的总叶绿素含量最高（4.813 mg∙g−1），而V5品种的总叶绿素合成最低（1.951 mg∙g−1）。

在24天和28天时，当环境温度低于12°C时，V2品种的总叶绿素含量分别为4.348 mg∙g−1和5.051 mg∙g−1，V5水稻幼苗的总叶绿素含量在24天和28天时，分别为2.431 mg∙g−1和2.805 mg∙g−1。

在总叶绿素合成方面，V2的表现比V4和V5更好，一些耐冷的水稻品种在低温期间产生了更多的叶绿素。

在这项研究中，选择的水稻品种在试验期间的类胡萝卜素含量存在显著差异，在播种后20天，V2品种的类胡萝卜素含量最高（1.0077 mg∙g−1），而V1品种的类胡萝卜素合成最低（0.528 mg∙g−1）。

«——【·结论·】——»

当环境温度低于12°C时，V2水稻幼苗的类胡萝卜素含量也是24天和28天最高的，在28天和20天时，V2的最高类胡萝卜素含量分别为1.211 mg∙g−1和0.530 mg∙g−1，而V1的最低值分别为0.530 mg∙g−1和1.207 mg∙g−1。

在24天和28天时，V3和V4水稻幼苗的总类胡萝卜素含量最低，分别为0.702 mg∙g−1和0.716 mg∙g−1，V2的性能在整个实验期间均表现出色，总类胡萝卜素含量最高。

类胡萝卜素是一种多功能化合物，具有多种作用，它们可以作为光合成系统中的结构组分和辅助色素，帮助吸收光能。

它们还是合成脱落酸和光保护的组分，能够清除一氧化氮自由基。

调查了低温对不同波罗水稻品种幼苗叶绿素，和类胡萝卜素含量的影响，发现在低于15°C的环境下，V2（BR-16）这个品种表现得最好，具有最高的叶绿素和类胡萝卜素含量。

相比之下，其他品种的表现较差，这些结果对于提高水稻的生长和产量有一定的实践意义。

如果我们能够在不同气候条件下，培育出适应性更强的水稻品种，将有助于提高农业生产效率，为粮食生产提供更多的选择和保障。

因此，研究为水稻育种提供了有价值的参考和帮助，同时也为我们深入了解水稻植物在不同气候条件下的适应性机制，提供了可靠的科学依据,希望今后的研究能够在这方面取得更进一步的成果，让我们为未来的粮食生产做出更大的贡献。

参考文献：

[1] Ma, J., Yamaji, N., Mitani, N., Tamai, K., Konishi, S., Fujiwara, T., Katsuhara, M.

and Yano, M. (2007) An Efflux Transporter of Silicon in Rice. Nature, 448, 209-212.

[2] Melissa, A., et al. (2009) Not Just a Grain of Rice: The Quest for Quality. Trends in

Plant Science, 14, 133-139.

[3] Roy, S., Banerjee, A., Mawkhlieng, B., Misra, A.K., Pattanayak, A. and Harish, G.D.

(2015) Genetic Diversity and Population Structure in Aromatic and Quality Rice

(Oryza sativa L.) Landraces from North-Eastern India. PLoS ONE, 10, e0129607.