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低温胁迫对水稻胚芽中葡萄糖和水分状态的影响及其与种子出苗成活间的关系
1
作者 郑广杰 叶昌 +5 位作者 徐春梅 陈松 褚光 陈里鹏 章秀福 王丹英 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3055-3068,共14页
为了探明低温逆境下水稻种子出苗成活的品种间差异,解析水稻芽苗期耐低温机理,本研究以4个低温耐性不同的品种为试验材料,设置低温和常温2个处理,分析了水稻出苗过程中种子和胚芽组织的碳水化合物含量、含水量,种子的α-淀粉酶、胚芽蔗... 为了探明低温逆境下水稻种子出苗成活的品种间差异,解析水稻芽苗期耐低温机理,本研究以4个低温耐性不同的品种为试验材料,设置低温和常温2个处理,分析了水稻出苗过程中种子和胚芽组织的碳水化合物含量、含水量,种子的α-淀粉酶、胚芽蔗糖合酶和抗氧化酶活性,胚芽的过氧化氢与丙二醛含量随时间的变化,及其与胚芽存活率的相关性。研究发现,低温下冷敏感品种中嘉8号(S1)、中嘉早17(S2)胚芽的葡萄糖含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)比蛋白活性在低温4 d后显著下降,而H2O2、MDA含量逐渐增加,其胚芽尖端逐渐枯死卷曲;而耐冷品种日本晴(T1)、耘两优玖48(T2)的胚芽葡萄糖含量维持在一个较高水平,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)比蛋白活性、H2O2、MDA含量也都保持不变,其胚芽保持挺立生长状态。分析发现低温抑制了种子的α-淀粉酶活性,但增加了胚芽的蔗糖合酶活性;低温延缓了耐冷品种T1和T2的胚根向种子根发育的进程,却抑制了冷敏感品种S1和S2胚根的发育,低温下冷敏感品种S1、S2的根系活力显著低于耐冷品种T1、T2,冷敏感品种S1、S2种子和胚芽的含水量随低温时间的延长不断降低,而耐冷品种T1、T2相对稳定。相关分析发现,胚芽的存活率与胚芽和种子的葡萄糖含量、含水量和胚根的长度、体积、活力呈极显著正相关,但与种子中淀粉和胚芽中蔗糖的含量呈极显著负相关。外源增加S1、S2的水分供应能够显著地提高种子和胚芽在低温下的存活率。上述结果表明,在种子出苗过程中,低温胁迫在抑制种子α-淀粉酶活性的同时,也抑制了胚根的生长发育,降低了根系向种子和胚芽运输水分的能力,导致种子中淀粉和胚芽中蔗糖的分解能力下降,胚芽葡萄糖供应不足,使得胚芽抗氧化代谢失衡、存活率降低,而外源增加水分供应可在一定程度上提高低温下胚芽的存活率。 展开更多
关键词 低温 水稻 种子萌发 胚芽存活率 含水量 抗氧化酶
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淹水胁迫下水稻种子和胚芽葡萄糖供应差异与胚芽存活的关系
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作者 郑广杰 叶昌 +6 位作者 朱均林 陶怡 肖德顺 徐亚楠 褚光 徐春梅 王丹英 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期172-184,共13页
[目的]为了探明淹水逆境下水稻种子向胚芽供应葡萄糖能力的品种间差异及其与胚芽存活的关系,从而解析水稻芽苗期耐淹机理。[方法]以4个淹水耐性不同的品种为试验材料,设置长期淹水和湿润播种(对照)两个处理,分析种子和胚芽组织的非结构... [目的]为了探明淹水逆境下水稻种子向胚芽供应葡萄糖能力的品种间差异及其与胚芽存活的关系,从而解析水稻芽苗期耐淹机理。[方法]以4个淹水耐性不同的品种为试验材料,设置长期淹水和湿润播种(对照)两个处理,分析种子和胚芽组织的非结构性碳水化合物含量,种子α-淀粉酶活性、胚芽抗氧化酶活性随时间的动态变化,及其与胚芽存活率的相关性。[结果]淹水胁迫下,淹水敏感材料中嘉8号(S1)和中嘉早17(S2)胚芽的葡萄糖含量、SOD、POD酶比蛋白活性在淹水72h后显著下降,表型上表现为胚芽生长停滞并出现死亡症状;而耐淹材料日本晴(T1)、耘两优玖48(T2)的胚芽中葡萄糖含量、SOD、POD的酶比蛋白活性在淹水96 h内保持稳定,胚芽持续伸长。对种子α-淀粉酶活性的分析表明,虽然短期淹水(0-48 h)能够增强所有4个材料的种子α-淀粉酶活性,但随淹水时间的延长(72-96h),仅耐淹的T1、T2保持α-淀粉酶高活性,其种子内的淀粉含量持续下降而葡萄糖含量不断增加,胚芽葡萄糖含量相对稳定;而淹水敏感材料S1、S2种子内的α-淀粉酶活性则分别在淹水72 h和48 h后下降,种子内淀粉含量相对稳定,但种子和胚芽的葡萄糖含量大幅度下降。相关分析表明,胚芽的存活率与胚芽和种子的葡萄糖含量、胚芽的过氧化物酶(POD)活性极显著正相关,但与种子淀粉含量极显著负相关。[结论]淹水胁迫下胚芽组织消耗大量的葡萄糖维持其生理代谢平衡,种子向胚芽供应葡萄糖的能力直接关系到其存活,种子α-淀粉酶活性变化对胚芽葡萄糖的供应有决定性作用,是种子在淹水条件下存活出苗的关键。 展开更多
关键词 淹水逆境 水稻种子 胚芽存活率 葡萄糖 Α-淀粉酶 抗氧化酶
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