淹水胁迫下水稻胚芽鞘快速生长的生理及分子机制

摘要

在长期的进化过程中,水稻已经演化出了一套适应淹涝胁迫的机制和策略。为了进一步从分子水平上改良水稻基因,增强其抗逆性能,提高其作物产量,我们开展了有关淹水胁迫对水稻胚芽鞘快速生长过程中生理和分子方而的影响的研究,研究结果表明:
　　 1.淹水胁迫促进水稻胚芽鞘快速生长
　　 对比空气和淹水环境中的胚芽鞘长度发现淹水胁迫能促进胚芽鞘快速生长。淹水环境中的水稻胚芽鞘在播种后第二、四、六、八天的长度分别为空气组材料的3.08倍、2.6倍、2.57倍和2.74倍。水.气转换培养胚芽鞘的实验结果同样表明,淹水胁迫能显著性促进水稻胚芽鞘的快速生长。
　　 2.淹水胁迫影响胚芽鞘中内源激素的合成
　　 对空气和淹水环境中的水稻胚芽鞘内源激素进行色谱分析,结果表明,淹水胁迫极显著性地增加了胚芽鞘内乙烯、ZT、GA3和IAA的含量,处理后第四天增加率分别为492.06％、85.52％、23.51％和9.5％,第六天分别为913.39％、82.51％、20.15％和16.44％。淹水处理同时极显著性地降低了胚芽鞘内ABA的含量,处理后第四天和第六天减少率分别为36.05％和34.20％。
　　 3.乙烯利和STS在一定程度上影响胚芽鞘的生长
　　 乙烯利处理空气中的胚芽鞘,播种后第六天才开始出现显著性差异;STS处理淹水环境中的胚芽鞘,播种后第八天才出现显著性差异。试验结果说明乙烯利能促进空气中胚芽鞘的生长,但是作用效果有限;STS并不能有效地抑制淹水处理对芽鞘生长的促进作用。
　　 4.乙烯利和STS在一定程度上影响胚芽鞘中内源激素的合成
　　 对乙烯利处理的胚芽鞘进行色谱分析,测定结果表明,乙烯利处理增加了胚芽鞘内ZT、GA3和IAA含量,处理后第四天增加率分别为1.15％、11.59％和2.45％,第六天分别为7.27％、13.85％和3.88％,与空气组相比均不存在显著性差异。同时乙烯利处理降低了ABA的含量,处理后第四、六天减少率分别为18％和9.54％,与空气组相比,只有第四天存在显著性差异。试验结果说明,乙烯利处理既不能有效促进胚芽鞘内ZT、GA3和IAA含最的升高,也不能有效降低ABA含量。
　　 对STS处理的胚芽鞘进行色谱分析,测定结果显示STS处理降低了淹水环境中胚芽鞘内乙烯、ZT、GA3和IAA含量,处理后第四天减少率分别为4.28％、2.42％、13.86％和1.97％,与淹水组相比,只有GA3存在显著性差异;第六天减少率分别为4.85％、4.6％、8.21％和6.31％,与淹水组相比,只有IAA存在显著性差异。同时STS处理促使ABA含量显著性增加,第四天和第六天的增加率分别达到27.98％和47.67％。试验结果说明,STS处理虽然能降低淹水环境中胚芽鞘内乙烯、ZT、GA3和IAA含量,增加ABA含量,但是不能完全抑制淹水的促进或是降低作用。
　　 5.淹水胁迫增强日本晴胚芽鞘内乙烯合成关键基因的表达
　　 以β-actin为参照基因,采用RT-PCR方法粗略比较乙烯合成关键基因ACS和ACO在淹水与空气两种环境中的表达量差异。结果表明,淹水胁迫下,ACS2,ACS3,ACO4,ACO5,ACO6表达量增加。