公主岭霉素诱导对育苗期水稻耐冷性的影响

• 作者: 史海鹏 安俊霞 张正坤 曹洪翼 李启云 杜茜 纪东铭 赵宇
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 公主岭霉素 水稻 耐冷性 基因表达 防御酶活性
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 2195-2206
• 页数: 12页
• 字数: 8130字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.11.006

摘要

[目的]探讨在低温条件下公主岭霉素对水稻幼苗生长及耐冷相关基因表达、抗逆防御酶活性的影响,明确施用公主岭霉素后育苗期水稻耐冷性的变化.[方法]以'吉粳88'为试验材料,经公主岭霉素水浸提液浸种引发后播种,调查不同温度下稻种萌发和幼苗生长状况并计算稻种发芽临界温度.将农抗"769"固体发酵物干燥粉碎后添加到水稻育苗基质中,以'吉粳88'为试验材料,在立针期模拟倒春寒生境对水稻幼苗施加冷胁迫处理,在处理后逐渐缓慢升温并于1—8 d内连续采样,升温至28℃后每隔7 d采样一次;以'吉宏6号'为试验材料,大棚育苗待水稻幼苗长至一叶一心期采样;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,分析模拟生境及大棚育苗环境中幼苗叶片耐冷相关基因OsNAC6、OsSADMC、OsETR4、OsZFP151的表达状况,并检测移栽前大棚秧苗叶片中防御酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性的变化.[结果]公主岭霉素能够提高稻种发芽率和发芽指数,缩短发芽时间,其对幼苗生长的促进作用随温度的降低而逐渐明显,G-500X表现最好,使稻种萌发的临界温度降低了4.09％,并以该浓度为基础进行后续的试验研究.光照培养箱低温模拟倒春寒气候条件,低温胁迫下公主岭霉素可调控OsNAC6、OsSADMC、OsETR4表达量的提升,并通过加快响应速度,实现快速反应以应对低温胁迫,对照处理主要通过调控OsZFP151的响应速度和表达量提升应对低温胁迫,但公主岭霉素处理下的水稻幼苗该基因表达量亦得到提升.水稻幼苗在立针期受到低温胁迫后,公主岭霉素处理的幼苗在低温胁迫后OsNAC6、OsSADMC、OsETR4表达量峰值出现时间较对照早1—2 d,且分别比对照提高38.57％、74.66％、130.61％;OsZFP151最高表达量的时间较对照迟2 d,但最高表达量比对照提高了34.91％.大棚育苗,固体发酵物干粉在育苗基质中的最适添加量为8 g·m-2,添加后一叶一心期的水稻幼苗叶片中OsNAC6、OsSADMC、OsETR4、OsZFP151的表达量均高于对照,其中OsNAC6、OsSADMC、OsETR4表达量显著提升,OsNAC6在添加量为8 g·m-2时表达量最高,为261.20;当固体发酵物干粉添加量为5 g·m-2时,OsSADMC表达量最高,比对照提高了126.30％;当固体发酵物干粉添加量为8 g·m-2时,OsETR4表达量最高,比对照提高了359.81％.移栽前处于四叶一心期的幼苗,育苗基质中添加公主岭霉素诱导幼苗叶片中SOD、POD、PPO、PAL酶活性均高于对照,其中起主要作用的酶为SOD、PPO,活性分别比对照提高57.18％、28.53％.[结论]公主岭霉素在水稻育苗期施用可降低稻种的发芽临界温度,促进幼苗生长,显著提升幼苗的秧苗素质;公主岭霉素通过提升耐冷相关基因的表达量、加快低温胁迫的响应速度及提高幼苗体内防御酶的活性,促进水稻幼苗耐冷性的增强.