ABA抑制杂交水稻亲本种子萌发的基础生理变化研究

周述波，贺立红，贺立静，林 伟（.海南热带海洋学院热带生物与农学院，海南 三亚 570；.仲恺农业工程学院生命科学学院，广东 广州 505）

ABA抑制杂交水稻亲本种子萌发的基础生理变化研究

周述波1，贺立红2，贺立静1，林 伟1
（1.海南热带海洋学院热带生物与农学院，海南 三亚 572022；2.仲恺农业工程学院生命科学学院，广东 广州 510225）

用外源ABA对杂交水稻亲本金23B和V20B种子进行处理，其萌发过程中生理变化结果表明，ABA浓度为70～110 mg/L时，随着浓度增加，对两个水稻品种亲本种子的萌发抑制效果显著；ABA浓度为110 mg/L时，降低了两品种种子萌发过程中可溶性糖的含量、α-淀粉酶的活性，改变了可溶性蛋白的时空规律，降低了种子内源GA3与IAA的含量，增加了内源ABA含量；种子萌发受到抑制不是由种子内源ABA含量的高低决定，用外源ABA处理种子，金23B内源ABA含量高于V20B，但对种子萌发抑制的效果前者差于后者，种子萌发抑制与GA3/ABA比值大小密切相关。

ABA；杂交水稻；抑制；萌发

周述波，贺立红，贺立静，等. ABA抑制杂交水稻亲本种子萌发的基础生理变化研究［J］.广东农业科学，2016，43 （8）：1-5.

杂交水稻种子的萌发不仅受光照、温度、气体、水分等条件的影响，也受化学类物质如植物生长调节剂的调控，目前在杂交水稻制育种过程中，田间穗上种子萌发现象愈发普遍，众多学者认为此现象归因于大量九二○（主成分为GA3）的施用，导致杂交水稻亲本在制繁种过程中种子休眠被打破，生产上杂交水稻亲本育种或制种过程中为满足父母本花期相遇，常使用九二○，但随着其应用，种子在成熟后期遭遇阴雨天气时经常导致出现大面积穗上发芽。为保证种子质量与产量，则需控制种子在收获前于田间不出现萌芽的现象，而目前研究调控植物种子休眠的物质有无机物如氢氰酸，有机物如酒石酸、柠檬酸、酰氨、水杨酸及植物生长调节剂脱落酸（ABA）等［1-2］，有研究表明一定浓度的ABA对蕃茄［3］、绿豆、小麦的萌发具有抑制作用［4］。用ABA处理蒺藜状苜蓿种子，可抑制萌发［5］。本研究通过采用ABA对发芽差异显著的金23B与V20B保持系种子进行浸种处理，以研究其萌发过程中生理变化规律，为探索能有效抑制杂交水稻种子发芽及田间穗上芽发生的植物生长调节剂提供理论依据与应用基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

发芽差异显著的两个杂交水稻亲本金23B 和V20B由湖南农业大学南繁育种科研基地与水稻研究所提供，ABA（80%）为四川龙莽福生科技有限责任公司产品。

1.2试验方法

1.2.1外源ABA浓度和处理时间的确定 选取充实饱满、大小一致的金23B、V20B种子，分别用0、30、50、70、90、110、130 mg/L的ABA于25℃暗处浸种处理24 h，用蒸馏水洗净。每个处理取50粒种子置于培养皿中（皿底垫湿润滤纸），在RQX-300人工气候光照培养箱〔温度30（±1）℃，相对湿度85（±5）%，光照强度93.6 μmol/m2·s，光照时间12 h〕中培养，分别记录培养24、48、72 h各处理的种子发芽势，以胚萌使稃壳开裂且露白为发芽标准，3次重复，以确定对种子发芽势影响显著的外源ABA的浓度与时间。

1.2.2试验材料的培养 称取金23B与V20B种子各10 g，依据1.2.1结果选择对种子发芽势影响明显的ABA浓度浸种，以蒸馏水浸种作对照，24 h后用蒸馏水反复冲洗干净，各取3 g检测其相应的生理指标，其余部分置于培养皿中（皿底垫湿润滤纸），3次重复，于RQX-300人工气候箱〔温度30（±1）℃，相对湿度85（± 5）%，光照强度93.6 μmol/m2·s，光照时间12 h〕中培养，培养24、48 h分别取样进行相关生理指标检测。

1.2.3相关生理指标测定及数据统计分析 可溶性蛋白测定采用考马斯亮兰法［6］，α-淀粉酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸法［7］，可溶性糖测定采用蒽酮比色法［7］，植物激素提取与测定参照王若仲等［8］的方法。试验数据采用SPSS19.0软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1不同浓度ABA处理对杂交水稻亲本种子发芽势的影响

由表1可知，用蒸馏水培养两个品种种子72 h，V20B比金23B发芽势高10.67个百分点，表明两个品种发芽差异显著。与对照比较，种子培养24、48 h，浓度为70～110 mg/L的ABA显著抑制种子发芽，而110 mg/L与130 mg/L的ABA对抑制两个品种种子发芽差异不显著；培养72 h，各处理两个品种种子发芽势均与对照差异显著，随ABA浓度增加，对V20B种子发芽的抑制效果与对照比较差异更加明显，而对金23B种子发芽的抑制效果比V20B迟钝，表明外源ABA对杂交水稻亲本种子发芽有明显的抑制作用，尤其对易发芽品种效果较理想。

表1　不同浓度ABA处理对金23 B和V20B种子发芽势（%）的影响

2.2ABA对杂交水稻亲本种子萌发过程中的生理变化影响本试验选取抑制效果最显著的ABA浓度110 mg/L对亲本种子发芽生理变化的影响进行研究，浸种24 h，培养24、48 h取样测定生理指标，探索ABA对水稻种子抑制萌发生理变化规律的影响。

2.2.1对可溶性糖含量的影响 由表2、表3可知，ABA浸种处理降低了种子的可溶性糖含量，对种子发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种子的可溶性糖含量比V20B高，这与ABA对金23B抑制种子发芽效果没有V20B显著的结果相吻合。

表2　V20B种子萌发时可溶性糖、可溶性蛋白含量及α-淀粉酶活性变化

表3　金23B种子萌发时可溶性糖、可溶性蛋白含量及α-淀粉酶活性变化

2.2.2对可溶性蛋白含量的影响 由表2、表3可知，与对照比较，经ABA处理后可溶性蛋白含量的变化为先降后升，这可能与种子萌芽时需多种酶催化，将可溶性蛋白分解变为小分子的氨基酸，从而导致可溶性蛋白含量降低，随着氨基酸运送到生长部位后又重新合成新的蛋白质导致其含量升高有关，这一变化规律反映在ABA作用下，种子内可溶性蛋白的转化在时空上发生了一定的改变，从而对种子发芽具有一定的抑制作用。外源ABA作用下金23B种子的可溶性蛋白含量低于V20B，表明种子萌芽过程中可能对糖的需求比对可溶性蛋白的需求要快，而可溶性蛋白主要为后期种子萌芽后生长发育的调节起重要作用。

2.2.3对α-淀粉酶活性的影响 由表2、表3可知，与对照比较，ABA浸种处理明显降低了两个品种种子的α-淀粉酶活性，且变化均呈下降趋势，其中金23B的α-淀粉酶活性高于V20B，这与ABA对抑制V20B发芽的效果比金23B好相一致，表明ABA可能与通过抑制α-淀粉酶活性而阻碍种子萌芽有关。

2.2.4对水稻种子萌发过程中内源激素变化的影响 ABA处理杂交水稻种子，对内源激素含量产生了影响，由表4、表5可知，杂交水稻种子经ABA处理后，内源GA3含量两个品种均低于对照，ABA抑制种子萌发可能与降低了种子内GA3含量有关，但V20B中GA3含量不管是ABA浸种处理还是对照反而均比金23B低，表明种子萌发不仅与内源GA3含量有关，GA3/ABA值大小可能起了重要作用，从而表现出对种子萌发起促进或抑制作用。ABA浸种处理后两个品种种子的内源ABA含量均显著高于对照，尤其在浸种24 h和培养24 h效果较明显，这与种子在萌发过程中可能吸收了外源ABA有关。有研究发现，种子在吸胀萌发过程中ABA可从种皮转移到胚［9］。内源IAA含量在浸种24 h和培养24 h均低于对照，表明ABA在一定程度上对种子萌芽过程中内源IAA具有抑制作用。

表4　V20B种子内源激素含量（μg/g，DW）的变化

表5　金23B种子内源激素含量（μg/g，DW）的变化

3　结论与讨论

杂交水稻种子的萌发，离不开α-淀粉酶活性的提高，可溶性糖含量的增加，可溶性蛋白的有规律的变化，植物内源激素含量也对种子的萌发发挥着关键的调控作用［10］。ABA作为种子发芽的抑制物质，主要促进种子的休眠，其作用原理主要是ABA通过阻碍种胚吸水、细胞壁降解酶的合成等进程，诱导种胚细胞停止分裂和胚乳不能软化，从而进一步抑制种子的萌发和促进种子的休眠［11］。

本试验结果表明，用70～110 mg/L的外源ABA处理易发芽的V20B与不易发芽的金23B种子，对前者发芽的抑制效果比后者更显著，可知ABA是影响水稻种子休眠的主要因素之一，生产上应用ABA等抑制剂对降低穗上芽的发生具有一定指导意义。本研究通过ABA浸种处理，降低了杂交水稻种子的α-淀粉酶活性，减少了可溶性糖含量，改变了可溶性蛋白含量在时空上的变化，降低了内源GA3的水平，改变了IAA含量，提高了内源ABA含量。本研究发现，两个品种水稻种子经外源ABA浸种处理后，金23B的内源ABA含量高于V20B，但是对发芽的抑制效果比后者差，表明抑制种子萌发不是由内源ABA含量的高低决定，而应为GA3/ABA值与种子萌发关系密切。另外，研究还发现，当外源ABA浓度大于110 mg/L，对种子发芽的抑制效果不再随浓度的增加而增强，这可能与水稻种子萌发过程中对ABA吸收存在浓度阀值有关，与莫云容等［12］的研究结论一致。孙果忠等［9］研究认为，当ABA浓度水平达到一定值，胚对ABA不敏感。

［1］ 张笑，赵纯钦，黄静，等. 外源脱落酸、水杨酸对小麦种子萌发及生理特性的影响［J］. 应用与环境生物学报，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，赵凯，朱海山. 外源ABA对不同品种番茄种子萌发的影响［J］. 长江蔬菜，2014 （18）：35-38.

［4］ 徐福乐，罗立津. ABA对作物种子萌发和幼苗生长的影响［J］. 福建农业科技，2007（6）：69-71.

［5］ 刘建利，曹君迈，任贤. 外源激素对蒺藜状苜蓿种子萌发、休眠的调控［J］. 辽宁农业科学，2008（5）：54-55.

［6］ 郝建军，刘延吉. 植物生理学实验技术［M］. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2001.

［7］ 萧浪涛，王三根. 植物生理学实验技术［M］. 北京：中国农业出版社，2005.

［8］ 王若仲，萧浪涛，蔺万煌，等. 亚种间杂交稻内源激素的高效液相色谱测定法［J］. 色谱，2002，20（2）：148-150.

［9］ 孙果忠，肖世和. 脱落酸与种子休眠［J］. 植物生理学通讯，2004，40（1）：115-120.

［10］ 杨荣超，张海军，王倩，等. 植物激素对种子休眠和萌发调控机理的研究进展［J］. 草地学报，2012，20（1）：1-9.

［11］ 江玲，万建民. 植物激素ABA和GA调控种子休眠和萌发的研究进展［J］. 江苏农业学报，2007，23（4）：360-365.

［12］ 莫云容，李培欣，马仲飞，等. 外源ABA对不同品种辣椒种子萌发的影响［J］. 湖南生态科学学报，2014（4）：28-33.

（责任编辑 邹移光）

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

海南省自然科学基金（20153150）；三亚市院地科技合作项目（2014YD32）；琼州学院校级青年科学基金（QYQN201243）

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

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