PLD和Ca2+对NaCl胁迫下水稻花粉萌发的影响*

沈 鹏，滕 云，臧 皓*

(1.通化师范学院制药与食品科学学院，吉林通化134002;2.通化市通化县三棵榆树镇中心校，吉林通化134002)

PLD和Ca2+对NaCl胁迫下水稻花粉萌发的影响*

沈 鹏1，滕 云2，臧 皓1*

(1.通化师范学院制药与食品科学学院，吉林通化134002;2.通化市通化县三棵榆树镇中心校，吉林通化134002)

目的:研究PLD和Ca2+对NaCl胁迫下水稻花粉萌发的影响.方法:应用水稻花粉进行萌发实验.结果:NaCl和0.05%1－丁醇明显抑制水稻花粉的萌发.Ca2+存在时1－丁醇对花粉的萌发影响较小.结论:PLD和Ca2+可能参与了NaCl胁迫下水稻发育后期的花粉萌发过程，并且在该过程中起着正向调节作用.

水稻;PLD;NaCl胁迫;花粉萌发

土壤盐渍化是世界灌溉农业可持续发展的资源制约因素［1］.盐胁迫通过离子毒害、渗透胁迫和氧化胁迫影响植物的代谢过程［2］.在植物中，磷脂酶D (PLD)可被高浓度的NaCl快速激活.研究表明，PLD和其水解产物PA可调节植物NaCl胁迫耐性相关的基因表达，促进气孔关闭、减缓植物受害程度［3］.

花粉萌发和花粉管生长是高等植物后期发育过程的一个重要环节［4］.PLD在不同植物的花粉粒和萌发的花粉管中高度表达，揭示了PLD可能参与花粉发育和花粉管萌发的信号转导途径［5－6］.关于PLD对盐胁迫下植物花粉发育的作用，目前的研究报道相对较少.本文主要通过药理学的方法，分析了PLD对盐胁迫下水稻生育后期花粉萌发的影响，为PLD在盐胁迫下的生理调控机理研究提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

水稻日本晴(Oryza sativa L.cv.Nipponbare).

1.2 实验方法

1.2.1花粉萌发实验

置水稻花粉于花粉萌发培养基上，28℃下恒温暗培养2 h.培养基成分:20%蔗糖、10%PEG4000、2.5 mM KNO3、40 mg/L H3BO3.

盐处理:于花粉萌发培养基中加入NaCl，NaCl浓度分别为0、5 mM、10 mM、15 mM、20 mM.

丁醇处理:花粉萌发培养基加入5 mM NaCl进行盐处理，分别加入1－丁醇、2－丁醇进行处理，最终浓度为0.05%.其中，1－丁醇为PLD抑制剂，2－丁醇为1－丁醇类似物.

Ca2+处理:花粉萌发培养基中加入Ca(NO3)2进行处理，使Ca2+浓度分别为0、0.05 mM、0.1 mM、0.3 mM、0.5 mM.

1.2.2花粉萌发率的测定

当花粉粒萌发时，在光学显微镜下，统计萌发及未萌发的花粉粒数，重复取3个视野，每个视野统计30～50个花粉粒.萌发率=萌发的花粉数/总花粉数×100%.

1.3 数据分析方法

采用SPSS18.0软件统计差异显著性.

2 结果与分析

2.1 NaCl对水稻花粉萌发的影响

花粉萌发实验表明，NaCl显著抑制花粉萌发和花粉管的伸长.随着NaCl处理浓度上升，水稻的花粉萌发率呈明显下降趋势(图1F).20 mM NaCl处理2 h后，水稻的花粉萌发率只有10%左右.同时，NaCl处理下的花粉管伸长量也低于对照，甚至出现只萌动而不伸长的现象(图1D，1E).说明，盐胁迫下水稻的花粉萌发和花粉管的伸长受到明显抑制.

图1 NaCl对水稻花粉萌发的影响.A:对照;B:5 mM; C:10 mM;D:15 mM;E:20 mM;F:萌发率变化

2.2 1－丁醇处理对盐胁迫下水稻花粉萌发的影响

从图2可知，加入0.05%1－丁醇抑制PLD产生PA，盐胁迫下水稻花粉的萌发受到明显抑制，萌发率为对照的60%左右(图2D).由图2B可知，在0.05%1－丁醇处理下，花粉管的伸长明显受到抑制.由此可见，0.05%1－丁醇不仅降低了盐胁迫下水稻的花粉萌发率，而且也抑制了花粉管的伸长.与1－丁醇处理结果相反，在同浓度的2－丁醇处理下，盐胁迫下水稻花粉萌发和花粉管的伸长都没有明显的变化.表明，PLD可能促进了盐胁迫下水稻花粉萌发和花粉管的伸长.

图2 1－丁醇处理对盐胁迫下水稻花粉萌发的影响.

2.3 Ca2+对水稻花粉萌发的影响

Ca2+是花粉萌发与花粉管生长最重要的信号，在花粉萌发和花粉管生长中具重要作用［7，8］.本实验中，随着Ca2+的增加，水稻花粉的萌发率也随之提高，在Ca2+浓度达到0.3 mM时，花粉的萌发率达到80%左右，之后花粉随Ca2+浓度的增加萌发率反而下降，见图3(a).说明低浓度的Ca2+对花粉萌发起促进作用，而高浓度的Ca2+则起抑制作用.

图3 不同处理对水稻花粉萌发的影响.(a):Ca2+处理;(b):丁醇处理.不同字母代表处理同对照之间达到显著性差异.

由图3(b)可知，Ca2+和1－丁醇存在时，花粉萌发率比单独用Ca2+处理略微降低，但处理间并没有达到显著差异.说明在Ca2+存在时，1－丁醇对花粉的萌发影响很小，外源Ca2+可以缓解1－丁醇对水稻花粉萌发与花粉管生长的抑制效应.

3 结论

花粉萌发实验表明，随着NaCl处理浓度的上升，水稻的花粉萌发和花粉管的伸长都受到明显的抑制.1－丁醇抑制水稻花粉萌发的启动，同时抑制花粉萌发的后期阶段花粉管的伸长，PLD和PA可能参与调节水稻花粉萌发与花粉管伸长的整个过程.同时，PLD很可能通过影响水稻花粉中的Ca2+浓度，从而调控水稻花粉萌发的信号转导过程.综合以上实验结果，PLD和Ca2+可能参与了盐胁迫下水稻的花粉萌发过程，并且水稻的耐盐性中起着正向调控的作用.

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(责任编辑:王海波)

Q945 文献标志码:A

1008－7974(2016)06－0026－02

10.13877/j.cnki.cn22－1284.2016.12.008

2016－11－15

沈鹏，黑龙江哈尔滨人，博士研究生，讲师.

臧皓，博士研究生，讲师.Email:zanghao_1984@163.com