周述波，賀立紅，賀立靜，林 偉（.海南熱帶海洋學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院，海南 三亞 570；.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 505）

ABA抑制雜交水稻親本種子萌發(fā)的基礎(chǔ)生理變化研究

周述波1，賀立紅2，賀立靜1，林 偉1
（1.海南熱帶海洋學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院，海南 三亞 572022；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510225）

用外源ABA對(duì)雜交水稻親本金23B和V20B種子進(jìn)行處理，其萌發(fā)過程中生理變化結(jié)果表明，ABA濃度為70～110 mg/L時(shí)，隨著濃度增加，對(duì)兩個(gè)水稻品種親本種子的萌發(fā)抑制效果顯著；ABA濃度為110 mg/L時(shí)，降低了兩品種種子萌發(fā)過程中可溶性糖的含量、α-淀粉酶的活性，改變了可溶性蛋白的時(shí)空規(guī)律，降低了種子內(nèi)源GA3與IAA的含量，增加了內(nèi)源ABA含量；種子萌發(fā)受到抑制不是由種子內(nèi)源ABA含量的高低決定，用外源ABA處理種子，金23B內(nèi)源ABA含量高于V20B，但對(duì)種子萌發(fā)抑制的效果前者差于后者，種子萌發(fā)抑制與GA3/ABA比值大小密切相關(guān)。

ABA；雜交水稻；抑制；萌發(fā)

周述波，賀立紅，賀立靜，等. ABA抑制雜交水稻親本種子萌發(fā)的基礎(chǔ)生理變化研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43 （8）：1-5.

雜交水稻種子的萌發(fā)不僅受光照、溫度、氣體、水分等條件的影響，也受化學(xué)類物質(zhì)如植物生長調(diào)節(jié)劑的調(diào)控，目前在雜交水稻制育種過程中，田間穗上種子萌發(fā)現(xiàn)象愈發(fā)普遍，眾多學(xué)者認(rèn)為此現(xiàn)象歸因于大量九二○（主成分為GA3）的施用，導(dǎo)致雜交水稻親本在制繁種過程中種子休眠被打破，生產(chǎn)上雜交水稻親本育種或制種過程中為滿足父母本花期相遇，常使用九二○，但隨著其應(yīng)用，種子在成熟后期遭遇陰雨天氣時(shí)經(jīng)常導(dǎo)致出現(xiàn)大面積穗上發(fā)芽。為保證種子質(zhì)量與產(chǎn)量，則需控制種子在收獲前于田間不出現(xiàn)萌芽的現(xiàn)象，而目前研究調(diào)控植物種子休眠的物質(zhì)有無機(jī)物如氫氰酸，有機(jī)物如酒石酸、檸檬酸、酰氨、水楊酸及植物生長調(diào)節(jié)劑脫落酸（ABA）等［1-2］，有研究表明一定濃度的ABA對(duì)蕃茄［3］、綠豆、小麥的萌發(fā)具有抑制作用［4］。用ABA處理蒺藜狀苜蓿種子，可抑制萌發(fā)［5］。本研究通過采用ABA對(duì)發(fā)芽差異顯著的金23B與V20B保持系種子進(jìn)行浸種處理，以研究其萌發(fā)過程中生理變化規(guī)律，為探索能有效抑制雜交水稻種子發(fā)芽及田間穗上芽發(fā)生的植物生長調(diào)節(jié)劑提供理論依據(jù)與應(yīng)用基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

發(fā)芽差異顯著的兩個(gè)雜交水稻親本金23B 和V20B由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)南繁育種科研基地與水稻研究所提供，ABA（80%）為四川龍莽福生科技有限責(zé)任公司產(chǎn)品。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1外源ABA濃度和處理時(shí)間的確定 選取充實(shí)飽滿、大小一致的金23B、V20B種子，分別用0、30、50、70、90、110、130 mg/L的ABA于25℃暗處浸種處理24 h，用蒸餾水洗凈。每個(gè)處理取50粒種子置于培養(yǎng)皿中（皿底墊濕潤濾紙），在RQX-300人工氣候光照培養(yǎng)箱〔溫度30（±1）℃，相對(duì)濕度85（±5）%，光照強(qiáng)度93.6 μmol/m2·s，光照時(shí)間12 h〕中培養(yǎng)，分別記錄培養(yǎng)24、48、72 h各處理的種子發(fā)芽勢，以胚萌使稃殼開裂且露白為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，3次重復(fù)，以確定對(duì)種子發(fā)芽勢影響顯著的外源ABA的濃度與時(shí)間。

1.2.2試驗(yàn)材料的培養(yǎng) 稱取金23B與V20B種子各10 g，依據(jù)1.2.1結(jié)果選擇對(duì)種子發(fā)芽勢影響明顯的ABA濃度浸種，以蒸餾水浸種作對(duì)照，24 h后用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈，各取3 g檢測其相應(yīng)的生理指標(biāo)，其余部分置于培養(yǎng)皿中（皿底墊濕潤濾紙），3次重復(fù)，于RQX-300人工氣候箱〔溫度30（±1）℃，相對(duì)濕度85（± 5）%，光照強(qiáng)度93.6 μmol/m2·s，光照時(shí)間12 h〕中培養(yǎng)，培養(yǎng)24、48 h分別取樣進(jìn)行相關(guān)生理指標(biāo)檢測。

1.2.3相關(guān)生理指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 可溶性蛋白測定采用考馬斯亮蘭法［6］，α-淀粉酶活性測定采用3，5-二硝基水楊酸法［7］，可溶性糖測定采用蒽酮比色法［7］，植物激素提取與測定參照王若仲等［8］的方法。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同濃度ABA處理對(duì)雜交水稻親本種子發(fā)芽勢的影響

由表1可知，用蒸餾水培養(yǎng)兩個(gè)品種種子72 h，V20B比金23B發(fā)芽勢高10.67個(gè)百分點(diǎn)，表明兩個(gè)品種發(fā)芽差異顯著。與對(duì)照比較，種子培養(yǎng)24、48 h，濃度為70～110 mg/L的ABA顯著抑制種子發(fā)芽，而110 mg/L與130 mg/L的ABA對(duì)抑制兩個(gè)品種種子發(fā)芽差異不顯著；培養(yǎng)72 h，各處理兩個(gè)品種種子發(fā)芽勢均與對(duì)照差異顯著，隨ABA濃度增加，對(duì)V20B種子發(fā)芽的抑制效果與對(duì)照比較差異更加明顯，而對(duì)金23B種子發(fā)芽的抑制效果比V20B遲鈍，表明外源ABA對(duì)雜交水稻親本種子發(fā)芽有明顯的抑制作用，尤其對(duì)易發(fā)芽品種效果較理想。

表1　不同濃度ABA處理對(duì)金23 B和V20B種子發(fā)芽勢（%）的影響

2.2ABA對(duì)雜交水稻親本種子萌發(fā)過程中的生理變化影響本試驗(yàn)選取抑制效果最顯著的ABA濃度110 mg/L對(duì)親本種子發(fā)芽生理變化的影響進(jìn)行研究，浸種24 h，培養(yǎng)24、48 h取樣測定生理指標(biāo)，探索ABA對(duì)水稻種子抑制萌發(fā)生理變化規(guī)律的影響。

2.2.1對(duì)可溶性糖含量的影響 由表2、表3可知，ABA浸種處理降低了種子的可溶性糖含量，對(duì)種子發(fā)芽需要提供大量糖源起到了很好的抑制作用，在外源ABA作用下，金23B種子的可溶性糖含量比V20B高，這與ABA對(duì)金23B抑制種子發(fā)芽效果沒有V20B顯著的結(jié)果相吻合。

表2　V20B種子萌發(fā)時(shí)可溶性糖、可溶性蛋白含量及α-淀粉酶活性變化

表3　金23B種子萌發(fā)時(shí)可溶性糖、可溶性蛋白含量及α-淀粉酶活性變化

2.2.2對(duì)可溶性蛋白含量的影響 由表2、表3可知，與對(duì)照比較，經(jīng)ABA處理后可溶性蛋白含量的變化為先降后升，這可能與種子萌芽時(shí)需多種酶催化，將可溶性蛋白分解變?yōu)樾》肿拥陌被?，從而?dǎo)致可溶性蛋白含量降低，隨著氨基酸運(yùn)送到生長部位后又重新合成新的蛋白質(zhì)導(dǎo)致其含量升高有關(guān)，這一變化規(guī)律反映在ABA作用下，種子內(nèi)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)化在時(shí)空上發(fā)生了一定的改變，從而對(duì)種子發(fā)芽具有一定的抑制作用。外源ABA作用下金23B種子的可溶性蛋白含量低于V20B，表明種子萌芽過程中可能對(duì)糖的需求比對(duì)可溶性蛋白的需求要快，而可溶性蛋白主要為后期種子萌芽后生長發(fā)育的調(diào)節(jié)起重要作用。

2.2.3對(duì)α-淀粉酶活性的影響 由表2、表3可知，與對(duì)照比較，ABA浸種處理明顯降低了兩個(gè)品種種子的α-淀粉酶活性，且變化均呈下降趨勢，其中金23B的α-淀粉酶活性高于V20B，這與ABA對(duì)抑制V20B發(fā)芽的效果比金23B好相一致，表明ABA可能與通過抑制α-淀粉酶活性而阻礙種子萌芽有關(guān)。

2.2.4對(duì)水稻種子萌發(fā)過程中內(nèi)源激素變化的影響 ABA處理雜交水稻種子，對(duì)內(nèi)源激素含量產(chǎn)生了影響，由表4、表5可知，雜交水稻種子經(jīng)ABA處理后，內(nèi)源GA3含量兩個(gè)品種均低于對(duì)照，ABA抑制種子萌發(fā)可能與降低了種子內(nèi)GA3含量有關(guān)，但V20B中GA3含量不管是ABA浸種處理還是對(duì)照反而均比金23B低，表明種子萌發(fā)不僅與內(nèi)源GA3含量有關(guān)，GA3/ABA值大小可能起了重要作用，從而表現(xiàn)出對(duì)種子萌發(fā)起促進(jìn)或抑制作用。ABA浸種處理后兩個(gè)品種種子的內(nèi)源ABA含量均顯著高于對(duì)照，尤其在浸種24 h和培養(yǎng)24 h效果較明顯，這與種子在萌發(fā)過程中可能吸收了外源ABA有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，種子在吸脹萌發(fā)過程中ABA可從種皮轉(zhuǎn)移到胚［9］。內(nèi)源IAA含量在浸種24 h和培養(yǎng)24 h均低于對(duì)照，表明ABA在一定程度上對(duì)種子萌芽過程中內(nèi)源IAA具有抑制作用。

表4　V20B種子內(nèi)源激素含量（μg/g，DW）的變化

表5　金23B種子內(nèi)源激素含量（μg/g，DW）的變化

3　結(jié)論與討論

雜交水稻種子的萌發(fā)，離不開α-淀粉酶活性的提高，可溶性糖含量的增加，可溶性蛋白的有規(guī)律的變化，植物內(nèi)源激素含量也對(duì)種子的萌發(fā)發(fā)揮著關(guān)鍵的調(diào)控作用［10］。ABA作為種子發(fā)芽的抑制物質(zhì)，主要促進(jìn)種子的休眠，其作用原理主要是ABA通過阻礙種胚吸水、細(xì)胞壁降解酶的合成等進(jìn)程，誘導(dǎo)種胚細(xì)胞停止分裂和胚乳不能軟化，從而進(jìn)一步抑制種子的萌發(fā)和促進(jìn)種子的休眠［11］。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，用70～110 mg/L的外源ABA處理易發(fā)芽的V20B與不易發(fā)芽的金23B種子，對(duì)前者發(fā)芽的抑制效果比后者更顯著，可知ABA是影響水稻種子休眠的主要因素之一，生產(chǎn)上應(yīng)用ABA等抑制劑對(duì)降低穗上芽的發(fā)生具有一定指導(dǎo)意義。本研究通過ABA浸種處理，降低了雜交水稻種子的α-淀粉酶活性，減少了可溶性糖含量，改變了可溶性蛋白含量在時(shí)空上的變化，降低了內(nèi)源GA3的水平，改變了IAA含量，提高了內(nèi)源ABA含量。本研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)品種水稻種子經(jīng)外源ABA浸種處理后，金23B的內(nèi)源ABA含量高于V20B，但是對(duì)發(fā)芽的抑制效果比后者差，表明抑制種子萌發(fā)不是由內(nèi)源ABA含量的高低決定，而應(yīng)為GA3/ABA值與種子萌發(fā)關(guān)系密切。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外源ABA濃度大于110 mg/L，對(duì)種子發(fā)芽的抑制效果不再隨濃度的增加而增強(qiáng)，這可能與水稻種子萌發(fā)過程中對(duì)ABA吸收存在濃度閥值有關(guān)，與莫云容等［12］的研究結(jié)論一致。孫果忠等［9］研究認(rèn)為，當(dāng)ABA濃度水平達(dá)到一定值，胚對(duì)ABA不敏感。

［1］ 張笑，趙純欽，黃靜，等. 外源脫落酸、水楊酸對(duì)小麥種子萌發(fā)及生理特性的影響［J］. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2014，20（1）：139-143.

［2］ Gubler F，Millar A A，Jacobsen J V. Dormancy release，ABA and pre-harvest sprouting［J］. Curr Opin Plant Biol，2005，8：183-187.

［3］ 左志梅，趙凱，朱海山. 外源ABA對(duì)不同品種番茄種子萌發(fā)的影響［J］. 長江蔬菜，2014 （18）：35-38.

［4］ 徐福樂，羅立津. ABA對(duì)作物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響［J］. 福建農(nóng)業(yè)科技，2007（6）：69-71.

［5］ 劉建利，曹君邁，任賢. 外源激素對(duì)蒺藜狀苜蓿種子萌發(fā)、休眠的調(diào)控［J］. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（5）：54-55.

［6］ 郝建軍，劉延吉. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］. 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［7］ 蕭浪濤，王三根. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［8］ 王若仲，蕭浪濤，藺萬煌，等. 亞種間雜交稻內(nèi)源激素的高效液相色譜測定法［J］. 色譜，2002，20（2）：148-150.

［9］ 孫果忠，肖世和. 脫落酸與種子休眠［J］. 植物生理學(xué)通訊，2004，40（1）：115-120.

［10］ 楊榮超，張海軍，王倩，等. 植物激素對(duì)種子休眠和萌發(fā)調(diào)控機(jī)理的研究進(jìn)展［J］. 草地學(xué)報(bào)，2012，20（1）：1-9.

［11］ 江玲，萬建民. 植物激素ABA和GA調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的研究進(jìn)展［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，23（4）：360-365.

［12］ 莫云容，李培欣，馬仲飛，等. 外源ABA對(duì)不同品種辣椒種子萌發(fā)的影響［J］. 湖南生態(tài)科學(xué)學(xué)報(bào)，2014（4）：28-33.

（責(zé)任編輯 鄒移光）

Study on basic physiological effects of exogenous ABA on germination of hybrid rice parent line seeds

ZHOU Shu-bo1，HE Li-hong2，HE Li-jing1，LIN Wei1
（1. College of Tropical Biology and Agronomy，Hainan Tropical Ocean University，Sanya 572022，China；2. College of Life Science，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China）

With seeds of hybrid rice parent line Jin 23B and V20B as experimental materials，the study was focused on the physiological effects of exogenous ABA on germination of hybrid rice seeds. The results showed that seed germination was significantly restrained by 70-110 mg/L ABA with the content increasing. Physiological and biochemical analysis indicated that α-amylases activity degraded，soluble sugar content reduced，soluble protein content changed，and phytohormones contents were affected，endogenous GA3and IAA degraded，and endogenous ABA content increased by 110 mg/L ABA. The content of endogenous ABA of Jin23B was higher than that of V20B，but the inhibition effect in seed germination of Jin23B was worse than that of V20B，therefore，seed germination was not determined by the level of endogenous ABA content in seed，and was closely related to the GA3/ABA ratio.

abscisic acid；hybrid rice；inhibition；seed germination

S511.032

A

1004-874X（2016）08-0001-05

2016-03-08

海南省自然科學(xué)基金（20153150）；三亞市院地科技合作項(xiàng)目（2014YD32）；瓊州學(xué)院校級(jí)青年科學(xué)基金（QYQN201243）

周述波（1974-），男，碩士，副教授，E-mail：zosobo@163.com

賀立紅（1970-），女，博士，教授，E-mail：helihong70@163.com