水稻剑叶衰老过程中内源IAA的轭合态变化及其氮素调控效应

目的 揭示水稻抽穗开花后剑叶衰老过程的内源自由态IAA和轭合态IAA含量的动态变化及其基因型间的差异,明确氮素营养供应对叶片衰老过程的延缓效应及其与两种化学态IAA含量之间的关系。方法 以剑叶早衰水稻突变体(psf)与其野生型(浙恢7954)为材料,比较了其在大田条件下剑叶衰老过程中的内源IAA含量、IAA类型和YUCCAs家族基因转录表达量差异,并利用水培种植试验设低氮(LN, 1.45 mmol/L)、正常氮(NN, 2.9 mmol/L)和高氮(HN, 5.8 mmol/L)3个氮浓度水平处理,对不同氮素水平下水稻叶片衰老相关指标与两类IAA含量间的关系进行了分析。结果 早衰突变体psf剑叶中的自由态IAA含量显著低于相同取样时期的野生对照,但前者剑叶中的轭合态IAA含量显著高于后者,且随叶片衰老进程呈较明显的上升趋势;在7个YUCCAs同工型基因中,YUCCA1、YUCCA2、YUCCA3、YUCCA4和YUCCA6)的转录表达量随叶片衰老而下降,但YUCCA7则随叶片衰老呈现出先上升后下降的变化趋势。相同灌浆时期相比,绝大多数YUCCAs在早衰突变体psf剑叶中的转录表达量要低于其野生型对照,说明IAA合成代谢较弱是psf剑叶叶绿素含量迅速下降和早衰症状加剧的重要原因之一。其中,YUCCA7转录表达量随叶片衰老而上升,可能对psf已衰老叶片中的IAA合成起重要调控作用;氮浓度对水稻叶片中的IAA含量及其自由态与共轭态的影响表现为,在叶片开始衰老的初期和前中期,低氮处理(LN)引起剑叶中的自由态IAA含量下降和轭合态IAA含量上升,而高氮处理(HN)可诱导叶片中的自由态IAA含量增加,并导致轭合态IAA含量明显降低,但对已严重衰老的叶片而言(psf在抽穗开花后28 d的剑叶),高氮处理下(HN)的自由态IAA和轭合态IAA含量均低于正常氮处理(NN)和低氮处理(LN)。结论 水稻叶片的衰老进程与其叶片器官中的IAA含量及其化学态之间存在较密切联系。其中,轭合态IAA含量在叶片衰老过程的大幅度提升,是早衰突变体psf 剑叶衰老进程加快的一个重要生理特征,而轭合态IAA含量的下降,可能是高氮处理对水稻叶片衰老进程起到延缓作用的一个重要生理调节因素。

Senescence-specific Changes in Endogenous IAA Content and Its Conjugated Status in Rice Flag Leaf as Affected by Nitrogen Level