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茉莉酸类对稻、高梁和果园草颖花开放的诱导效应

曾晓春  
【摘要】: 以稻、高粱、苏丹草和果园草等植物为试验材料,研究了茉莉酸类(JAs)对 颖花开放的效应及其机理,并对茉莉酸甲酯(MeJA)用于调节水稻杂交制种中父 母本花时进行了初步研究。 1.外源MeJA强烈诱导稻、高粱、苏丹草和果园草等禾本科植物的颖花开放: 早稻297的离体穗在经40μmol/L,400μmol/L和4mmol/L的MeJA溶液浸穗 2min处理后80min,在对照颖花开放尚未启动时,平均每穗颖花开放率分别达 7.5%,22.7%和44.5%;杂交稻安湘S-株173的连穗经4mmol/L的MeJA溶液 浸穗2min处理后80min,开颖率达32.5%;不育系(新露A)也能响应MeJA的诱 导,经1mmol/L MeJA处理后,80min时开颖率达42.9±6.1%。稻穗响应MeJA处 理所需的最短时间为6~30min,随当时气温和供试品种而异,较高的温度(34 ℃)比低温(25℃)更利于MeJA发挥作用。 高粱常规品种千金红和AR1,雄性不育系3042A和TX623A,保持系3042B 和TX623B,苏丹草S99-4以及杂交草(高粱雄性不育系TX623A与苏丹草722 选的杂种)的离体穗均响应2mmol/L MeJA溶液浸穗2min处理而大量开颖。处理 后8h,千金红的开颖率为18.72%,是对照0.75%的25倍,AR1的开领率为2.96%, 为对照0.37%的8.1倍;处理后7h,苏丹草的开颖率为18.42%,为对照1.24%的 14.9倍;处理后8h,杂交草的开颖率达24.02%,是对照1.8%的13.3倍;处理后 10h,雄性不育系TX623A和保持系TX623B的开颖率分别为18.11%和23.96%, 分别比对照增加了18.11%和15.12%;千金红的颖花开放对MeJA的响应表现出浓 度效应,经0.2、0.5和2mmol/L的MeJA处理后8h,平均开颖率分别为8.63%、 11.03%和22.76%,分别比对照增加0.5、0.9和3.1倍。MeJA的作用滞后期为 60-300min。 2mmol/L MeJA溶液浸穗4min处理后4.5h,果园草颖花就开始开放,而对照 颖花的开放在处理后19.5h才启动;处理后28.5h,颖花开放数达132朵/穗,是对 照8朵/穗的16.5倍。 2.JA和Coronatine诱导水稻颖花开放,而在诱导马铃薯块茎形成方面与JA/MeJA 具有类似功能的TA、MeTA和Theobroxide却不具备诱导水稻颖花开放的活性: 1mmol/L JA明显促进水稻颖花开放,其活性略低于MeJA;0.1mmol/L Coronatine浸穗5min处理后的145min,水稻(cv.Michkogane)颖花开放数比对 照增加一倍多;作用滞后期为25min;而1mmol/L TA、MeTA和Theobroxide浸 穗2min处理并不影响Michkogane的颖花开放。 3.水杨臼类猜抗回。JA对历在开放的播导效应: 处理后 12h,10mml几和 Inunow的 SA对 ZmmoVL MeJA诱导的高梁 (。vTX623A)颖花开放的抑制率分别为100%和9!.34%;smmollL的SA明显抑 制 Zmmol/L MeJA诱导的水稻颖花开放,而气态 MeSA对自然的及 lmmow M6JA 诱导的水稻颖花开放具有抑制效应,这种抑制可被MalA的处理所逆转。 4.内源J^够十八碳邀径(octadec.no i c pathway)的信号 舍与颖在开放的 词控: JA生物合成的前体LA(10mmol/L)明显促进水稻和果园草的颖花开放, 但浓度低于smmollL时不能诱导水稻开颖;而其中间代谢物(更直接的JA前体) OPC.4:0,OPC.6:0和OPC.8:0等则在lmmol/L的浓度下就可表现出诱导水稻开 颖的活性,但非植物内源性的OPC·5:0,OPC.7:0和OFC.9:0等在处理当天并不 诱导开颖;脂氧合酶(LOX)的抑制剂SHAM明显抑制由LA所诱导的果园草颖 花开放,但对MeJA诱导开颖的活性并无明显影响;JA生物合成中的另一个关键 性酶丙二烯氧化物环化醇的抑制剂Aspirin抑制果园草颖花开放,其抑制效应可被 MeJA解除。这些结果提示:内源JA参与颖花开放的诱导。 smmollL的非植物内源性的偶数OPC.10:0和奇数OPC.5:0,OPC.7:0在处理 的当大,虽然只有0陀.ic:0在水稻开颖中表现出微弱的活性,但处理后二天的累 积开颖数,OPC-10:0达到OPC-4:0和OPC-6:0处理的同样水平,OPC-5:0和 OPC-7:口处理也明显高子对照;3-。xaOPC-6:0和 3。xa.OPC.5:0分别是OPC.6:0 和 OPC-5:0 6-位碳原子的氧取代物,它们在 smmol/L的浓度下对水稻颖花开放均 无活性;卜氧化抑制剂2·F-8:0(smmol/L)既不抑制水稻颖花的自然开放,也不 影响OPC.6:0对颖花开放的促进效应。OPC.4:0,OPC.6:0和OPC.8:0对开颖的 诱导是其自身的活性还是来自其卜 化后的JA的作用,还有待进一步研究。 GC-MS对水稻颖花中JA的定性研究证实了JA在水稻颖花中的存在。定量 分析表明:水稻(CV.Killallal97)颖花在开放之前的 4.sh、2.sh和 0.sh分别是 3.35、 4.94和 9.89 ggFW,随时间的推移呈明显的上升趋势.这一结果为内源 JA参与 颖花开放的诱导提供了更为直接的证据:水稻(CV.Shi。k8Fi)抽出穗的颖花含内源 JA 4.10 "g/gFW,而孕穗捎的幼嫩颖花的从含量达 11.68 "g/gFW;水稻(cv.4黄 色)穗上、中、下不同郁位的颗花分别含 JA:!3石0、11.32和!8.64 "g/gFW,下部 含量最高,其次是上部,中部最低;闭颖突变体 ID-7颖


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