水杨酸引发提高低温下水稻种子萌发活力的生理与分子效应

文献类型： 中文期刊

第一作者： 陈兵先

作者： 陈兵先;张琪;戴彰言;周旭;刘军

作者机构：

关键词： 水稻;低温胁迫;种子引发;水杨酸;生理指标;基因表达

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2024 年 57 卷 007 期

页码： 1220-1236

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]研究水杨酸(SA)引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应,揭示SA引发对脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式,为水稻种子低温萌发研究提供理论依据.[方法]以籼型三系杂交水稻泰丰优 208 种子为材料,通过种子引发处理,分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响,并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式.[结果]低温(15℃)显著推迟水稻种子萌发进程.在低温下萌发1 d种子中,其内源SA浓度是常温(28℃)下的1.7倍;但对于5 d的幼苗而言,低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%.SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力,尤其以 2 000 μmol·L-1 SA效果最为显著,该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重,其中活力指数分别为未引发种子(CK1)和水引发种子(CK2)的3和2倍.在生理指标方面,SA 引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量,增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低了丙二醛(MDA)含量.与CK1 相比,2 000 μmol·L-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%,同时将IAA和GA1 含量增加了32.2%和2.66倍.在基因表达方面,对于2 000 μmol·L-1 SA引发的种子,ABA合成基因OsNCED2和OsNCED3的表达量分别比CK1 降低了94.26%和90.24%;而ABA分解基因OsABA8'ox2和OsABA8'ox3的表达量分别为CK1 的 5.9 和 3.9 倍.与CK1 相比,SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1、OsKAO和OsGA20ox1的表达量,并显著下调GA分解基因OsGA2ox2和OsGA2ox6的表达量.在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中,除了OsEXPB11外,其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达.与CK1 相比,2 000 μmol·L-1 SA引发分别使OsEXPA2、OsEXPB4和OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1 倍.[结论]SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响.可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性,降低MDA的产生,增加可溶性糖和脯氨酸的含量,进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力.另一方面,SA引发通过降低种子内源ABA含量,增加GA1 含量,增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性,促进细胞壁松弛相关基因的表达,从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长.

分类号： S511

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