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穗萌是指禾谷类作物在收获前遇到持续高温高湿天气时在穗上萌发的现象,在调节穗萌过程中赤霉素(Gibberellin,GA)和脱落酸(Abscisci acid,ABA)的作用尤为关键。茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MJ)作为一种植物抗性信号转导因子,在植物生长发育、代谢调节、抗逆境及种子萌发等过程中均起到重要的调节作用。本研究在前人的基础上,以不易穗萌品种“白源占”和易穗萌品种“白香占”为材料,研究GA3、 ABA和MJ对水稻种子发育过程激素合成及代谢途径关键酶基因表达、内源激素含量及其他生理生化指标的影响,另外,还通过RT-PCR研究MJ与水稻种子抗逆境过程的关系,相关结论如下:
分别以GA3和低浓度MJ喷施白源占开花期种子,结果表明,GA3和低浓度MJ处理均能提高白源占萌发率,增加种子内源GA3的含量而减少内源ABA的含量,增大GA3/ABA比值,提高发育后期种子α-淀粉酶活性,以及增加可溶性糖含量。RT-PCR结果显示,对白源占喷施外源GA3后,OsAOS2、Os GA3ox2的表达量明显上升,而OsAOC、OsNCED3的表达量则下降,说明外源GA可能对种子内源MJ的合成及代谢产生一定的影响,同时抑制ABA的合成,而促进GA3的合成。低浓度MJ在一定程度上同时促进OsNCED3和OsABA8ox1的表达,其中OsABA8ox1的表达量高于GA3处理组。MJ促进OsNCED3的表达,促进内源ABA的合成,同时又提高OsABA8ox1的表达量,加快ABA的代谢活动,这可能与提高ABA在种子中发挥作用的强度有关。可见, GA3和MJ均能提高种子内源GA3/ABA比值,诱导穗萌发生,但前者主要促进GA3的合成而抑制ABA的合成,而后者同时促进GA3和ABA的合成,同时加快ABA的代谢活动。
分别以ABA和高浓度MJ喷施白香占开花期种子,结果表明,ABA和高浓度MJ处理均降低白香占种子萌发率,降低种子内源GA3含量,同时增加内源ABA含量,减小GA3/ABA比值,并降低发育后期种子α-淀粉酶活性以及可溶性糖含量。RT-PCR结果显示,ABA和高浓度MJ处理均降低OsABA8ox1的表达量,抑制OsGA3ox2的表达,同时促进OsGA2ox1的表达。可见,ABA和高浓度MJ主要通过减弱ABA的代谢活动,抑制GA的合成同时促进活性GA转化成非活性GA,从而降低内源活性GA的含量,减小种子内源GA3/ABA比值,从而降低白香占穗萌潜能。
水稻种子分别遭遇高盐、干旱和低温等逆境时,萌发率及JAZ基因表达均发生明显变化。结果表明,浓度为150 mM的NaCl溶液和20%PEG6000可显著抑制种子萌发。在水稻种子遭遇各种逆境时添加不同浓度MJ,结果发现各浓度MJ均加剧干旱对种子萌发的抑制作用,而浓度为0.1μM的MJ溶液可明显减轻低温对种子萌发的抑制作用。RT-PCR结果显示,当水稻种子遭遇不同逆境时,JA信号响应抑制因子JAZ基因的表达发生明显变化,说明JAZ基因在水稻种子响应不同逆境时可能起到关键的调节作用,各JAZ基因响应一种或多种逆境,且家族中各基因的具体分工可能存在较大的差异。