不同温度下灌浆期水稻籽粒内源激素含量的动态变化

利用人工气候箱设置高温(日均温度32℃)和适温(日均温度22℃)2个处理，对籽粒灌浆过程中4种主要内源激素（IAA、ZR、GA₃和ABA）含量差异及其动态变化作了比较分析。结果表明，高温对籽粒灌浆的影响主要表现为加速早期灌浆和缩短持续时间。在水稻灌浆初期，高温处理下籽粒IAA、ZR、GA₃含量明显低于适温处理，而灌浆中、后期的处理间差异较小；温度处理对籽粒ABA含量的影响尤为显著，整个灌浆期均呈高温处理明显高于适温处理的基本趋势；2个供试品种在不同温度处理下的4种内源激素含量变化存在着一定差异，其变化与品种的灌浆动态有关。高温下灌浆前期籽粒中IAA、ZR、GA₃含量的降低，尤其是ABA含量的剧增，可能是其早期灌浆加速及灌浆持续时间缩短的主要原因。     

外源ABA和6-BA对不同持绿型小麦籽粒灌浆进程及蛋白质含量影响

本文旨在揭示持绿型小麦品种的灌浆特性和籽粒蛋白质含量对外源激素的响应,认识植物激素调控籽粒灌浆和蛋白质合成的作用机制。自盛花期开始,连续4 d喷施10 mg L^-1脱落酸(ABA)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),持绿型品种汶农6号的灌浆期(t₃)、活跃生长期(D)、平均灌浆速率(G_mean)、最大灌浆速率(G_max)、千粒重(TGW)和产量(GY)均大于非持绿型济麦20,且强势粒的各项灌浆参数均大于弱势粒。喷施两种外源激素显著提高两品种的G_mean、G_max、TGW和GY,对t₃和D的影响存在粒位及品种效应。喷施ABA和6-BA均显著提高花后35 d的籽粒蛋白质含量,显著提高汶农6号强、弱势粒的麦谷蛋白含量,但济麦20强、弱势粒的麦谷蛋白含量显著降低。喷施ABA后,汶农6号强势粒花后7~21 d的玉米素核苷(ZR)含量显著升高;喷施6-BA后,济麦20弱势粒花后14~35 d的ZR含量显著升高,而汶农6号强势粒7~21 d的赤霉素(GA₃)含量显著降低,弱势粒花后7~28 d的GA₃含量显著提高。喷施外源ABA和6-BA显著提高两品种强势粒花后7~21 d的生长素(IAA)和ABA含量。ABA和6-BA处理显著提高花后7~21 d谷氨酰胺合成酶(GS)活性。可见,喷施外源ABA和6-BA使小麦内源激素水平变化,促进籽粒灌浆,增加粒重和产量,提高籽粒GS活性和蛋白质含量,改变蛋白质组分。     

花后低温对水稻籽粒灌浆与内源激素含量的影响

以籼粳杂交稻甬优538、甬优17和籼稻中浙优1号、粳稻浙粳88为材料,设置灌浆期不同时段低温处理,分析籽粒灌浆过程中内源激素含量的动态变化及其差异。结果表明,花后不同时段低温对籽粒灌浆的影响表现为前期>中期>后期,而中、后期与对照差异不大,且低温对甬优17、中浙优1号籽粒灌浆的影响大于对甬优538和浙粳88。花后前期低温显著降低甬优17号籽粒灌浆,延长灌浆时间,而甬优538与对照差异不明显。花后不同温度处理下供试品种内源激素含量变化存在一定差异,其变化与品种灌浆动态保持一致。花后前、中期低温明显降低甬优17号籽粒中IAA、ZR含量,显著增加GA3、ABA含量;而对甬优538显著下降GA3含量和略增加IAA、ZR含量,这可能是籽粒正常灌浆的主要原因。生产中可通过适宜的激素调控措施来提高水稻籽粒低温灌浆。     

IAA和ABA对小麦籽粒灌浆过程的影响

采用3个粒重有较大差异但生育期基本相同的基因型,对它们籽粒发育过程中IAA和ABA水平的变化及其与充实速率的关系进行了研究。结果表明,IAA的含量和浓度与小麦籽粒的充实速率有显著的正相关;这种相关性不仅表现在籽粒的发育进程中,而且表现在基因型间充实速率的差异上。IAA含量较高的基因型,其充实速率也较高。ABA与小麦籽粒的充实速率也呈显著正相关,但在灌浆高峰期,当充实速率大幅度变化对,ABA却保持在一定的水平上。IAA和ABA在基因型间的差异主要表现在灌浆中后期。     

不同熟期夏玉米品种籽粒灌浆脱水特性和激素含量变化

本文旨在研究不同熟期夏玉米品种籽粒灌浆与脱水特性和内源激素含量与平衡的变化,以期为黄淮海夏玉米机械化收获籽粒和高产高效品种筛选提供理论依据。以早熟玉米品种登海518(DH518)、衡早8号(HZ8)和晚熟玉米品种郑单958(ZD958)、登海605(DH605)为试验材料,研究玉米籽粒形成过程中干物质积累、水分含量及内源激素含量变化。结果表明,早熟品种较晚熟品种灌浆期短,籽粒开始脱水早,脱水速率高,生理成熟期粒重低,产量低,但早熟品种中DH518的产量显著高于HZ8。不同熟期玉米品种籽粒内源激素含量及其变化模式不同,但同一激素含量随籽粒发育的变化趋势一致。两早熟品种籽粒的ABA含量高于两晚熟品种,尤其表现在灌浆中后期。各品种籽粒灌浆、脱水速率均与内源激素含量有关,两早熟品种的籽粒脱水速率与玉米素核苷(ZR)含量呈显著正相关。     

转反义trxs基因小麦籽粒中ABA和GAs含量与穗发芽的关系

以转反义trxs基因两个纯合株系及其未转基因对照小麦品种‘豫麦18’为材料,采用荧光定量RT-PCR、整穗发芽试验和酶联免疫吸附（ELISA）的方法,对小麦灌浆过程中反义trxs基因表达、穗发芽特性及内源激素ABA和GAs含量进行了测定,探讨转基因小麦籽粒中内源激素ABA和GAs含量与穗发芽的关系。结果表明,在种子形成过程中,反义trxs基因能够正常表达,两个转基因株系中内源trxh基因表达量都明显低于对照;转基因株系籽粒中ABA和ABA/GAs含量显著高于对照,平均分别比对照升高了18.39%和23.47%,而GAs含量在花后15～30d较对照有所降低,平均比对照降低了9.14%;花后20、25、30d,转基因株系的穗粒发芽率显著或极显著低于对照,平均分别比对照下降了49.65%、28.2%、27.23%;相关分析表明,穗发芽率与ABA和ABA/GAs含量均呈显著或极显著负相关,与GAs含量呈正相关。由此推断,反义trxs基因导入抑制了小麦内源同源基因的表达,改变了小麦体内ABA和GAs的平衡,使ABA合成量增加,是导致转基因小麦穗发芽率降低的原因之一。     

小麦籽粒发育过程中激素含量变化

两个冬小麦品种的强势籽粒和弱势籽粒的灌浆特点不同,鲁215953表现为弱势粒灌浆速率高值持续期短,而鲁麦14表现为弱势粒灌浆速率低。籽粒发育过程中,IAA, iPA含量变化为双峰曲线,ABA为单峰曲线,而GA含量变化因品种而异。弱势粒内IAA, GA与iPA水平低,iPA含量第一峰出现早,籽粒灌浆高峰之前的ABA含量低,并且其ABA含量升     

玉米果穗不同部位籽粒激素含量及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系

以玉米品种登海11为材料, 分别进行大田和温室试验, 观察灌浆期果穗不同部位籽粒玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)、吲哚-3-乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)含量变化及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系。结果显示, 籽粒最大胚乳细胞数目、最大胚乳细胞增殖速率及平均速率、最大灌浆速率、平均灌浆速率和百粒重表现为果穗下部籽粒>中部籽粒>上部籽粒。在胚乳细胞活跃增殖期或活跃灌浆期, 籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量以果穗下部籽粒最高, 中部籽粒其次, 上部籽粒最低。GA₃含量则为果穗上部籽粒>中部籽粒>下部籽粒。两个试验的结果趋势一致。胚乳细胞增殖速率和籽粒灌浆速率与籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量呈极显著正相关, 与籽粒GA₃含量呈显著负相关。说明玉米果穗上部籽粒轻主要是由于这些籽粒的胚乳细胞增殖速率小, 导致其胚乳细胞数少, 这与其灌浆期较低的Z+ZR、IAA和ABA含量及较高的GA₃含量有密切关系。     

花后高温、弱光及其双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响

在田间试验条件下研究了花后不同时期高温、弱光和温光双重胁迫对小麦籽粒内源激素含量与增重进程的影响。结果表明,灌浆中期温光双重胁迫处理对小麦粒重的影响最为显著,不同时期3种处理后,单粒重的降低主要是缓增期灌浆速率和平均灌浆速率显著降低所致,而灌浆持续期对其影响较小。灌浆进程中籽粒GA₃含量的降低或ABA含量的升高可能是导致平均与最大灌浆速率以及渐增期、快增期和缓增期灌浆速率变化的生理原因。对籽粒各内源激素变化速率之间及其与籽粒平均灌浆速率的相关分析表明,对籽粒灌浆速率的调节作用GA₃主要体现在灌浆前期（开花后7~12 d）和后期（开花后19~28 d）;而ABA主要是在灌浆中期（开花后12~19 d）,且籽粒平均灌浆速率与ABA之间的关系要比其与GA₃的关系相对密切。整个籽粒灌浆过程,ZR和IAA含量变化与籽粒平均灌浆速率的相关性均不显著。     

不同穗型超级稻品种籽粒灌浆特性

为探明不同穗粒型超级稻产量构成特点、籽粒灌浆特性及其与后期生理指标的关系。以不同生育期品种准两优527、两优培九、Y两优1号、玉香油占、黄花占为试验材料,在大田栽培条件下分期播种以确保不同生育期品种在相似的温光条件下灌浆结实。结果表明,不同播期平均产量及其构成因子的品种间差异显著,以两优培九产量最高(9.47 t hm^-2),玉香油占产量最低(8.39 t hm^-2)。依据每穗粒数和千粒重系统聚类分析,可将品种分为大粒型(准两优527)、中粒型(两优培九、Y两优1号)和小粒型(玉香油占、黄花占)。籽粒灌浆强度及持续时间的品种间差异明显。其中,大粒型品种籽粒灌浆起步快、强度大、峰值持续时间短,上、中、下部枝梗籽粒均为一段式灌浆;中粒型品种籽粒灌浆起步快、强度较小、峰值持续时间长,其上部枝梗籽粒为一段式灌浆,中、下部枝梗籽粒为两段式灌浆,高峰值分别在抽穗后12~18 d和24~30 d;小粒型品种籽粒灌浆起步慢、强度小、峰值持续时间长,其上、中部枝梗籽粒为一段式灌浆,下部枝梗籽粒为两段式灌浆。平均籽粒灌浆速率与品种的穗粒类型密切相关,其中,大粒型品种为0.68 mg d^-1,中粒型品种为0.48~0.51 mg d^-1,小粒型品种为0.41~0.47 mg d^-1。籽粒灌浆强度及持续时间与后期剑叶、根系生理指标有关,籽粒灌浆启动后,叶绿素含量、叶绿素a/b值、类胡萝卜素含量逐渐降低,剑叶可溶性糖含量、MDA含量逐渐上升,POD活性、CAT活性及根系活力先后出现2次升降过程。可见,不同穗粒型超级稻品种产量构成及籽粒灌浆特点的差异明显,籽粒灌浆强度及持续时间与品种的穗粒型及枝梗着生的部位有关,也与后期剑叶及根系衰老生理指标的变化趋势一致。     

水稻根和籽粒细胞分裂素和脱落酸浓度与籽粒灌浆及蒸煮品质的关系

以10个不同基因型水稻品种和杂交稻组合为材料，分析了结实期水稻根系和籽粒细胞分裂素和脱落酸（ABA）浓度的变化及其与籽粒灌浆速率和稻米蒸煮品质的关系。结果表明，灌浆早期(花后0～12 d)根和籽粒玉米素＋玉米素核苷（Z＋ZR）浓度以及灌浆中期（花后13～26 d）根和籽粒ABA浓度与籽粒起始生长势、平均灌浆速率、最大灌浆速率、糙米重呈显著或极显著正相关（r＝0.726* ~ 0.984**），与活跃灌浆期呈显著或极显著负相关(r＝－0.749* ~ －0.834**)。灌浆中、后期（花后27~40 d）根和籽粒Z＋ZR浓度与活跃灌浆期呈显著或极显著正相关(r＝0.689* ~ 0.932**)，但灌浆后期Z＋ZR浓度与灌浆速率呈极显著负相关(r＝－0.826** ~ －0.927**)。灌浆中期和后期根和籽粒Z＋ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关（r＝0.722* ~ 0.896**），与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关（r＝－0.633* ~－0.778**）。灌浆中期根和籽粒ABA浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关（r＝－0.883** ~ －0.913**），与直链淀粉含量呈显著或极显著正相关（r＝0.803** ~ 0.871**）。不同灌浆期ZR或ABA处理对籽粒灌浆、稻米胶稠度和直链淀粉含量的影响，与内源激素同灌浆特征参数和稻米蒸煮品质指标的关系基本吻合。表明根和籽粒细胞分裂素和ABA对籽粒灌浆和稻米蒸煮品质起调控作用，其调控的正、负效应取决于灌浆的时期。     

地黄栽培种与野生种内源激素含量的差异

块根的发育和形成与植物内源激素密切相关。本研究测定地黄2个栽培种和2个野生种在生长发育过程中内源激素含量表明,地黄叶片中IAA、ZR和ABA含量变化均呈单峰曲线,即在拉线期及快速增长期逐渐升高,之后逐渐降低,但各生育期栽培种叶片中IAA、ZR和ABA含量均高于野生种;栽培种与野生种块根中IAA和ZR含量变化规律明显不同,在拉线期与快速增长期,栽培种迅速上升,而后逐渐降低,而在整个生长期野生种变化不明显;整个生育期参试品种叶片中GA含量变化不大,栽培种在快速增长期根中GA、ABA的含量迅速上升,而野生种变化不明显。从上述变化规律来看,地黄块根的形成与发育是多种内源激素协同作用的结果。IAA和ZR是块根起始分化关键激素,决定了块根的形成,GA、ABA在地黄块根的发育与膨大中起了更重要的作用。     

矮秆基因Rht_NM9在小麦株高建成中对内源激素含量的影响

普通小麦品种"南农9918"经甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变获得一个矮秆、多蘖、长穗突变体"NM9",在该突变体中定位到一个新的矮秆突变基因Rht_NM9。内源激素在普通小麦株高建成的过程中发挥重要的调节作用,为了解析Rht_NM9致矮的生理机制,本研究以南农9918及其矮秆突变体NM9为材料,利用酶联免疫吸附分析法(enzyme-linked immunosorbent assays,ELISA)测定了不同生育期各节间内源赤霉素(GA)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)的含量,分析小麦发育关键时期的内源激素含量变化与株高的关系。结果表明,在孕穗期和抽穗期,矮秆突变体NM9中GA、ABA含量均显著高于南农9918,而ZR含量则显著低于南农9918,IAA含量在南农9918和突变体NM9之间无明显差异。此外,突变体NM9各节间中GA/ABA比值显著高于南农9918,而IAA/ABA、(IAA+GA)/ABA、ZR/ABA比值显著低于南农9918。以上结果表明小麦株高受多种激素调控,突变体中内源ABA含量升高,IAA/ABA和ZR/ABA比值降低会抑制植物株高伸长。     

土壤水分与氮素对水稻地上器官脱落酸和细胞分裂素含量的影响

在盆栽和土培池条件下,研究了结实期轻度土壤水分胁迫与氮素营养对水稻地上部脱落酸和细胞分裂素含量及籽粒灌浆的影响。轻度土壤水分胁迫提高了籽粒的灌浆速率,缩短了灌浆期。在高氮（HN）水平下,轻度土壤水分胁迫处理使结实率、粒重和产量较正常灌溉条件下提高。土壤水分胁迫降低了稻株中的玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）含量,显著增加了稻株中特别是籽粒中脱落酸（ABA）含量。籽粒灌浆速率与籽粒ABA含量极显著正相关,而与籽粒中Z+ZR含量的相关不显著。灌浆前期（花后9～13 d）对在HN和正常灌水下生长的稻株喷施ABA,显著提高了籽粒中蔗糖合成酶、淀粉合成酶、淀粉分枝酶、可溶性酸性转化酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性,增加了粒重。喷施氟草酮(ABA合成抑制剂)的结果与喷施ABA相反。表明轻度土壤水分胁迫促进籽粒灌浆,ABA起重要的调控作用。     

水稻休眼分蘖芽萌发过程中内源激素水平的变化

以2个籼稻品种II优航1号、扬稻6号为材料,研究了齐穗后去除顶穗和保留顶穗对倒2节间叶腋内休眠分蘖芽(倒2芽)的生长动态及倒2芽、倒2芽着生节(倒2节)中内源激素(IAA、Z+ZR、ABA)含量的影响。结果表明,去除顶穗后,倒2芽休眠解除,开始萌发生长。在去除顶穗后1 d内,倒2节中吲哚-3-乙酸(IAA)水平、倒2芽中脱落酸(ABA)水平迅速下降,其后2种激素含量基本保持稳定,而留穗处理这2种激素含量变化不大。去除顶穗后,倒2节和倒2芽中玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)含量均持续升高,与留穗处理间的差异不断扩大,其变化动态与倒2芽生长动态相一致。而2个处理间倒2节中ABA水平、倒2芽中IAA水平相差不大。分蘖芽的萌发生长是多种激素共同作用的结果,芽中较低的ABA/(Z+ZR)值、节中较低的IAA/(Z+ZR)值有利于分蘖芽的生长,其值较高抑制分蘖芽生长。     

小麦小穗不同粒位粒重形成的生理特性差异

为探明小麦小穗上不同粒位籽粒粒重形成的生理机制,明确限制小穗上位弱势粒充实的主要原因,本试验选用大穗型小麦品种泰农18(TN18)和多穗型小麦品种山农20(SN20)为材料,调查检测了灌浆过程中小穗上不同粒位籽粒内源激素、可溶性糖、全氮含量的动态变化以及籽粒与籽粒柄连接处横面的组织结构与不同粒位籽粒粒重的关系。花后籽粒灌浆过程中灌浆速率与籽粒内GA和IAA含量呈极显著或显著相关,小穗基部籽粒中较高的GA和IAA含量可使蔗糖向淀粉转化开始早,籽粒分化快,灌浆速率高,是小穗基部籽粒粒重高的生理机制;扫描电镜图显示小麦籽粒灌浆初期小穗基部籽粒柄维管束横面面积明显大于上位籽粒,微观空隙小且排列较整齐,有利于同化物和生理活性物质的运输,是小穗基部籽粒粒重增长快、灌浆速率高的解剖学基础。