脫落酸和乙烯對(duì)水稻與小麥籽粒灌漿的調(diào)控作用及其機(jī)理.pdf

1、脫落酸(ABA)和乙烯是兩類重要的植物激素，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育特別是對(duì)逆境響應(yīng)起重要調(diào)控作用。但有關(guān)ABA和乙烯對(duì)稻麥籽粒灌漿的作用及其機(jī)理，目前尚不清楚。本研究以代表性水稻和小麥品種為材料，研究了ABA和乙烯對(duì)水稻與小麥籽粒灌漿的調(diào)控作用及其機(jī)理。主要結(jié)果如下： 1.ABA和乙烯對(duì)稻麥胚乳發(fā)育和充實(shí)的調(diào)控 水稻或小麥穗上強(qiáng)勢(shì)粒胚乳細(xì)胞增殖速率、胚乳細(xì)胞數(shù)目、籽粒灌漿速率及粒重都高于弱勢(shì)粒。灌漿初期強(qiáng)勢(shì)粒乙烯釋放速率和1-氨

2、基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)濃度則低于弱勢(shì)粒，強(qiáng)勢(shì)粒ABA濃度及ABA/ACC則顯著高于弱勢(shì)粒。胚乳細(xì)胞增殖速率和籽粒灌漿速率與乙烯釋放速率呈極顯著的負(fù)相關(guān)，與ABA含量及ABA/ACC呈極顯著正相關(guān)。于灌漿初期(花后0～6天)噴施硝酸鈷(乙烯合成抑制劑)或ABA，顯著降低了弱勢(shì)籽粒乙烯釋放速率和ACC濃度，增加了胚乳細(xì)胞分裂速率、最大細(xì)胞數(shù)目、籽粒灌漿速率和粒重；噴施乙烯利(乙烯釋放促進(jìn)劑)或氟草酮(ABA合成抑制劑)，結(jié)果則相反。表

3、明ABA和乙烯及其相互作用對(duì)稻麥胚乳細(xì)胞增殖和籽粒灌漿起重要調(diào)控作用。較高的ABA與乙烯(ACC)的比值有利于稻麥胚乳細(xì)胞發(fā)育和籽粒灌漿。 2.ABA和乙烯對(duì)土壤水分的響應(yīng)及其與稻麥籽粒灌漿的關(guān)系 在稻麥灌漿期進(jìn)行土壤輕度落干或輕度干旱(MD)和土壤重度落干或重度干旱(SD)處理，以土壤水分充足(WW)為對(duì)照，研究了ABA和乙烯對(duì)土壤水分的響應(yīng)及其與籽粒灌漿的關(guān)系。結(jié)果表明，與Ww處理相比，MD處理顯著提高了籽粒灌漿速率

4、和粒重，SD處理明顯降低了籽粒灌漿速率和粒重。在各土壤水分狀況下，籽粒乙烯的釋放速率和ACC含量在灌漿早期很高，隨灌漿天數(shù)的增加而迅速降低。籽粒ABA含量在灌漿初期較低，隨籽粒生育進(jìn)程而不斷增加，達(dá)到最大值后下降。籽粒中ABA濃度隨土壤水分的降低而顯著增加。籽粒中乙烯釋放速率和ACC濃度在MD處理下降低，在SD處理下增加。MD增加了籽粒中ABA與ACC的比值，SD則降低了ABA/ACC值。籽粒灌漿速率與籽粒ABA濃度及ABA/ACC值呈

5、極顯著正相關(guān)，與乙烯釋放速率呈極顯著負(fù)相關(guān)。在花后9～1 3天噴施乙烯合成抑制物質(zhì)氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)或硝酸鈷或ABA明顯地降低了籽粒ACC濃度和乙烯的釋放速率，顯著提高了籽粒灌漿速率和粒重以及籽粒中蔗糖合成酶(SuSase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和可溶性淀粉合成酶(SSSase)活性；噴施乙烯釋放促進(jìn)物質(zhì)乙烯利或ABA合成抑制物質(zhì)氟草酮，結(jié)果則相反。表明結(jié)實(shí)期土壤輕度落干或輕度干旱處理可以增加籽粒中

6、ABA與乙烯(ACC)的比值，促進(jìn)籽粒灌漿。籽粒中ABA．和乙烯通過(guò)調(diào)控籽粒中蔗糖一淀粉代謝途徑關(guān)鍵酶活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)籽粒灌漿的調(diào)控。 3.不同土壤水分條件下稻麥籽粒ABA和乙烯與膜脂過(guò)氧化和核酸含量，濃度的關(guān)系籽粒中過(guò)氧化氫酶(C．AT)和超氧化物岐化酶(SOD)活性在MD處理下顯著提高，在SD處理下CAT和SOD的活性在灌漿前期顯著提高，在灌漿后期則顯著降低。灌漿前期弱勢(shì)粒中CAT、過(guò)氧化物酶(POD)和SOD活性低于強(qiáng)勢(shì)粒，且

7、受土壤水分的影響要大于強(qiáng)勢(shì)粒。MD處理籽粒中超氧陰離子生成速率和丙二醛(MDA)含量略有提高，但差異不顯著；SD處理顯著提高了籽粒中超氧陰離子生成速率和MDA含量。MD處理增加了籽粒核糖核酸(RNA)含量；SD處理則相反。土壤水分對(duì)籽粒脫氧核糖核酸(DNA)含量無(wú)顯著影響。籽粒ABA含量及籽粒灌漿速率與籽粒中SOD和CAT活性及RNA含量呈極顯著或顯著正相關(guān)，與籽粒中MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)。籽粒乙烯釋放速率及ACC含量與籽粒中SOD和C

8、AT活性及RNA每粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與籽粒中超氧陰離子生成速率呈顯著正相關(guān)。在花后9～13天噴施硝酸鈷或ABA，顯著地提高了弱勢(shì)籽粒中CAT和SOD活性，降低了超氧陰離子生成速率和花后18天MDA含量，增加了RNA和DNA含量；噴施乙烯利或氟草酮，結(jié)果相反。表明在MD處理下較高的ABA與乙烯(ACC)比值提高了膜脂過(guò)氧化保護(hù)酶(CAT、SOD)活性，增加了清除自由基(超氧陰離子)的能力，最終促進(jìn)弱勢(shì)粒灌漿。 4.ABA和乙烯對(duì)

9、稻米品質(zhì)的調(diào)控作用 MD處理顯著提高了稻米的崩解值，顯著降低了堊白粒率、堊白度和消減值；SD處理導(dǎo)致品質(zhì)變劣。乙烯釋放速率與整精米率及崩解值呈負(fù)相關(guān)，與堊白米率、堊白度及消減值呈正相關(guān)；ABA/ACC與整精米率和崩解值呈正相關(guān)，與堊白度呈負(fù)相關(guān)。在花后9～13天噴施乙烯合成抑制物質(zhì)硝酸鈷或ABA，顯著提高了整精米率、直鏈淀粉含量和崩解值，顯著降低了稻米的堊白米率、堊白度和蛋白質(zhì)含量及消減值：噴施乙烯釋放促進(jìn)物質(zhì)乙烯利或ABA合成