脫落酸對水稻種子萌發的影響

丁君輝，李耀國，童建華

(1植物激素與生長發育湖南省重點實驗室，長沙410128;2湖南農業大學生物科學技術學院，長沙410128)

植物激素及其相互作用(Cross－talk)對種子萌動起重要的調節作用，其中脫落酸(ABA)和赤霉素(GA)所起的作用尤為重要。ABA具有抑制種子提前萌發、誘導休眠的作用。有研究發現，在種子休眠獲得或解除過程中起關鍵作用的內源信號分子即是ABA和GA［1］，其中ABA抑制種胚細胞分裂，啟動并維持種子休眠，而GA啟動和促進種子萌發，二者在調節種子休眠和萌發過程中存在相互拮抗的關系［1～3］。決定種子休眠還是萌發，主要取決于ABA和GA的相互平衡。高ABA或低GA積累水平導致休眠的種子增加;相反，低ABA或高GA積累水平導致休眠的種子減少［4］。為了證實ABA對種子萌發的影響，利用外源ABA添加到一些植物的發育胚中，結果表明，一定濃度的外源ABA能有效防止胚的過早萌發［5］。

在農業生產上，ABA常作為種子萌發的有效抑制劑，用于種子的儲藏，但同時也存在另一個問題，較高濃度的外源ABA能更有效抑制種子的萌發，但在栽培過程中又會對種子的正常萌發產生不利影響，使農業生產蒙受重大損失，因此，對于雜交水稻種子采用ABA處理時，有必要獲得適宜的ABA浸種濃度。筆者選用6種不同濃度的ABA溶液分別對3種水稻種子作浸種處理，結合種子萌發過程的某些生理指標的測定，以明確水稻種子儲藏時的最佳ABA處理濃度，為農業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻種子為培兩優288、R402和LP04，均由湖南農業大學水稻研究所提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 脫落酸ABA浸種處理及發芽率的測定方法

選擇7月至8月收獲的飽滿水稻種子，分別用0、10、20、60、70、90 mg/L ABA 于 25℃ 恒溫箱中浸種24 h，用蒸餾水洗凈，各取種450粒，置于墊有濕濾紙的平皿中，3次重復，在人工氣候培養箱中培養，分別于24、48、72 h時觀察記錄不同處理下種子的發芽情況(發芽率)。

1.2.2 可溶性糖含量、α－淀粉酶活性及內源植物激素含量測定

根據發芽率的測定結果，分別取10、90 mg/L為ABA浸種濃度，于培養24、48、72 h時分別取樣進行各生理指標測定，比較外源ABA對不同水稻種子萌發生理指標的影響。

可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法［6］，α－淀粉酶活性的測定采用3，5－二硝基水楊酸法［7］，植物內源激素含量的測定采用高效液相色譜法。根據發芽率測定結果，選擇48 h為培養時間，90 mg/L為ABA浸種濃度，采用高效液相色譜法分別測定內源植物激素赤霉素GA、生長素吲哚乙酸IAA、脫落酸ABA、細胞分裂素玉米素Z的含量變化。內源激素的提取參照王若仲等［8］的方法。色譜柱為Waters C18 反向柱(4.6 mm ×250 mm，5.0 μm)，流動相為乙腈，0.04%三乙胺緩沖液(pH 3.0)。梯度洗脫，流速1 mL/min，柱溫35℃，檢測波長264 nm。進樣量為10 μL，根據外標法定量。

2 結果與分析

2.1 不同濃度ABA對水稻種子發芽的影響

由表1、表2和表3可知，水稻種子培兩優288、R402經各濃度ABA浸種處理后，發芽率較對照明顯下降，表明ABA對這2種水稻種子的萌發有抑制作用，且浸種濃度為70～90 mg/L時，抑制作用尤為明顯，當ABA濃度為10 mg/L時，對LP04種子萌發表現為促進作用，且在培養24 h時，促進作用較為明顯，而在20～90 mg/L的濃度范圍均表現為不同程度的抑制作用。

對所選用的3種水稻種子，ABA浸種濃度在20～90 mg/L范圍內，對種子的萌發有明顯的抑制作用，且在90 mg/L時，抑制作用達到最大;ABA濃度為10 mg/L時，對LP04種子的萌發有促進作用。同時發現，當培養時間延長至72 h時，浸種濃度為90 mg/L抑制效果不如70 mg/L的。

表1 不同ABA濃度處理和培養時間下培兩優288的發芽率

表2 不同ABA濃度處理和培養時間下R402的發芽率

表3 不同ABA濃度處理和培養時間下LP04的發芽率

2.2 ABA對水稻種子可溶性糖、α－淀粉酶活性變化的影響

由表4可知，培兩優288、LP04在萌發過程中，可溶性糖含量是一個先上升后下降的變化過程，對于水稻種子 R402則一直呈上升趨勢。90 mg/L ABA浸種處理不同水稻種子與對照相比，糖含量降低，而10 mg/L ABA浸種LP04與對照相比，糖含量上升。α－淀粉酶含量總體呈下降趨勢。與對照相比，90 mg/L ABA處理能普遍降低種子α－淀粉酶活性，而10 mg/L ABA對于水稻種子LP04能提高其α－淀粉酶活性。

表4 不同處理下可溶性糖、α－淀粉酶含量變化

2.3 ABA對不同水稻種子內源植物激素含量影響

由表5可知，與對照相比較，高濃度外源ABA(90 mg/L)浸種處理，能降低內源GA的含量，而對內源IAA的含量變化不大，較對照略低;能明顯提高內源ABA的含量，而對內源Z含量變化甚微，基本無影響。而低濃度外源ABA(10 mg/L)浸種處理種子LP04，其內源GA含量明顯增加，而內源IAA含量明顯下降。

表5 不同處理下種子內源激素含量

3 討論與結論

脫落酸可應用于抑制水稻種子穗上萌發。以往研究表明，水稻種子萌發過程中，ABA阻止糊粉層中mRNA的合成，抑制GA所促進的α－淀粉酶的積累，抑制 β － 淀粉酶的活力［9，10］，另外有些水解酶，例如異檸檬酸裂解酶和內甘露聚糖酶，其活性也被ABA抑制，而這些酶在種子萌發過程中起重要作用［11］。本試驗所得出的結果和前人的報道［12］基本一致，低濃度的脫落酸(10 mg/L)對水稻種子LP04的萌發促進作用明顯，高濃度的脫落酸對水稻種子普遍起抑制作用。然而脫落酸浸種處理的總體結果并不簡單地隨濃度升高而抑制作用一直增強，隨著脫落酸浸種后種子培養時間的延長，其抑制效應往往會逐漸減弱。高濃度外源ABA通過影響內源植物激素含量的變化，如提高內源ABA，降低GA含量，從而抑制α－淀粉酶的合成，降低糖含量，進而抑制種子的萌發。不同濃度ABA對不同品種的水稻種子萌發過程中生理生化指標變化的影響存在一些差異，但變化總體趨勢基本一致。因此，建議在水稻種子儲藏過程中，配合施用20～50 mg/L的ABA，將能達到很好的儲藏效果。

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