脱落酸对水稻种子萌发的影响

丁君辉，李耀国，童建华

(1植物激素与生长发育湖南省重点实验室，长沙410128;2湖南农业大学生物科学技术学院，长沙410128)

植物激素及其相互作用(Cross－talk)对种子萌动起重要的调节作用，其中脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)所起的作用尤为重要。ABA具有抑制种子提前萌发、诱导休眠的作用。有研究发现，在种子休眠获得或解除过程中起关键作用的内源信号分子即是ABA和GA［1］，其中ABA抑制种胚细胞分裂，启动并维持种子休眠，而GA启动和促进种子萌发，二者在调节种子休眠和萌发过程中存在相互拮抗的关系［1～3］。决定种子休眠还是萌发，主要取决于ABA和GA的相互平衡。高ABA或低GA积累水平导致休眠的种子增加;相反，低ABA或高GA积累水平导致休眠的种子减少［4］。为了证实ABA对种子萌发的影响，利用外源ABA添加到一些植物的发育胚中，结果表明，一定浓度的外源ABA能有效防止胚的过早萌发［5］。

在农业生产上，ABA常作为种子萌发的有效抑制剂，用于种子的储藏，但同时也存在另一个问题，较高浓度的外源ABA能更有效抑制种子的萌发，但在栽培过程中又会对种子的正常萌发产生不利影响，使农业生产蒙受重大损失，因此，对于杂交水稻种子采用ABA处理时，有必要获得适宜的ABA浸种浓度。笔者选用6种不同浓度的ABA溶液分别对3种水稻种子作浸种处理，结合种子萌发过程的某些生理指标的测定，以明确水稻种子储藏时的最佳ABA处理浓度，为农业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻种子为培两优288、R402和LP04，均由湖南农业大学水稻研究所提供。

1.2 实验方法

1.2.1 脱落酸ABA浸种处理及发芽率的测定方法

选择7月至8月收获的饱满水稻种子，分别用0、10、20、60、70、90 mg/L ABA 于 25℃ 恒温箱中浸种24 h，用蒸馏水洗净，各取种450粒，置于垫有湿滤纸的平皿中，3次重复，在人工气候培养箱中培养，分别于24、48、72 h时观察记录不同处理下种子的发芽情况(发芽率)。

1.2.2 可溶性糖含量、α－淀粉酶活性及内源植物激素含量测定

根据发芽率的测定结果，分别取10、90 mg/L为ABA浸种浓度，于培养24、48、72 h时分别取样进行各生理指标测定，比较外源ABA对不同水稻种子萌发生理指标的影响。

可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法［6］，α－淀粉酶活性的测定采用3，5－二硝基水杨酸法［7］，植物内源激素含量的测定采用高效液相色谱法。根据发芽率测定结果，选择48 h为培养时间，90 mg/L为ABA浸种浓度，采用高效液相色谱法分别测定内源植物激素赤霉素GA、生长素吲哚乙酸IAA、脱落酸ABA、细胞分裂素玉米素Z的含量变化。内源激素的提取参照王若仲等［8］的方法。色谱柱为Waters C18 反向柱(4.6 mm ×250 mm，5.0 μm)，流动相为乙腈，0.04%三乙胺缓冲液(pH 3.0)。梯度洗脱，流速1 mL/min，柱温35℃，检测波长264 nm。进样量为10 μL，根据外标法定量。

2 结果与分析

2.1 不同浓度ABA对水稻种子发芽的影响

由表1、表2和表3可知，水稻种子培两优288、R402经各浓度ABA浸种处理后，发芽率较对照明显下降，表明ABA对这2种水稻种子的萌发有抑制作用，且浸种浓度为70～90 mg/L时，抑制作用尤为明显，当ABA浓度为10 mg/L时，对LP04种子萌发表现为促进作用，且在培养24 h时，促进作用较为明显，而在20～90 mg/L的浓度范围均表现为不同程度的抑制作用。

对所选用的3种水稻种子，ABA浸种浓度在20～90 mg/L范围内，对种子的萌发有明显的抑制作用，且在90 mg/L时，抑制作用达到最大;ABA浓度为10 mg/L时，对LP04种子的萌发有促进作用。同时发现，当培养时间延长至72 h时，浸种浓度为90 mg/L抑制效果不如70 mg/L的。

表1 不同ABA浓度处理和培养时间下培两优288的发芽率

表2 不同ABA浓度处理和培养时间下R402的发芽率

表3 不同ABA浓度处理和培养时间下LP04的发芽率

2.2 ABA对水稻种子可溶性糖、α－淀粉酶活性变化的影响

由表4可知，培两优288、LP04在萌发过程中，可溶性糖含量是一个先上升后下降的变化过程，对于水稻种子 R402则一直呈上升趋势。90 mg/L ABA浸种处理不同水稻种子与对照相比，糖含量降低，而10 mg/L ABA浸种LP04与对照相比，糖含量上升。α－淀粉酶含量总体呈下降趋势。与对照相比，90 mg/L ABA处理能普遍降低种子α－淀粉酶活性，而10 mg/L ABA对于水稻种子LP04能提高其α－淀粉酶活性。

表4 不同处理下可溶性糖、α－淀粉酶含量变化

2.3 ABA对不同水稻种子内源植物激素含量影响

由表5可知，与对照相比较，高浓度外源ABA(90 mg/L)浸种处理，能降低内源GA的含量，而对内源IAA的含量变化不大，较对照略低;能明显提高内源ABA的含量，而对内源Z含量变化甚微，基本无影响。而低浓度外源ABA(10 mg/L)浸种处理种子LP04，其内源GA含量明显增加，而内源IAA含量明显下降。

表5 不同处理下种子内源激素含量

3 讨论与结论

脱落酸可应用于抑制水稻种子穗上萌发。以往研究表明，水稻种子萌发过程中，ABA阻止糊粉层中mRNA的合成，抑制GA所促进的α－淀粉酶的积累，抑制 β － 淀粉酶的活力［9，10］，另外有些水解酶，例如异柠檬酸裂解酶和内甘露聚糖酶，其活性也被ABA抑制，而这些酶在种子萌发过程中起重要作用［11］。本试验所得出的结果和前人的报道［12］基本一致，低浓度的脱落酸(10 mg/L)对水稻种子LP04的萌发促进作用明显，高浓度的脱落酸对水稻种子普遍起抑制作用。然而脱落酸浸种处理的总体结果并不简单地随浓度升高而抑制作用一直增强，随着脱落酸浸种后种子培养时间的延长，其抑制效应往往会逐渐减弱。高浓度外源ABA通过影响内源植物激素含量的变化，如提高内源ABA，降低GA含量，从而抑制α－淀粉酶的合成，降低糖含量，进而抑制种子的萌发。不同浓度ABA对不同品种的水稻种子萌发过程中生理生化指标变化的影响存在一些差异，但变化总体趋势基本一致。因此，建议在水稻种子储藏过程中，配合施用20～50 mg/L的ABA，将能达到很好的储藏效果。

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