外源赤霉素对太子参块根中细胞分裂素含量及其代谢关键酶基因表达的影响

【目的】分析外源赤霉素(GA3)对太子参块根中细胞分裂素(CTK)含量变化及其代谢关键酶基因表达的影响,为研究太子参块根膨大发育机制提供理论基础。【方法】将盆栽的太子参幼苗分成4组,其中3个处理组分别根灌150 mg/L GA3(GA3处理组)、20 mg/L多效唑(PBZ)(PBZ处理组)和150 mg/L GA3+20 mg/L PBZ(GA3+PBZ处理组)激素溶液各200 mL,对照组根灌等量清水,在不同块根发育期采集块根样品。运用酶联免疫吸附法(ELISA)检测不同处理时间太子参块根中内源玉米素核苷(ZR)的含量,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析CTK代谢关键酶基因的表达量变化。【结果】在整个块根发育期,3个处理组太子参块根中的ZR含量总体高于对照组,且呈相同的变化趋势,即从膨大初期到成熟期ZR含量均呈升高—降低—升高的变化趋势,说明外源GA3和PBZ均能促进ZR含量的升高。在GA3处理组中,A-IPT1基因的表达量在膨大初期较对照组高,随着块根的膨大,其表达量呈先升高后降低的变化趋势,直至成熟期低于对照组;tRNA-DMATase基因的表达量在膨大初期较对照组低,随后不断上升高于对照组,呈先升高后降低的变化趋势;A-IPT2基因的表达量在整个太子参块根发育期略高于对照组,而CYP735A、CKX1和CKX2基因表达量均低于对照组。在PBZ处理组中,A-IPT1、tRNA-DMATase和CKX2基因的表达量变化趋势与GA3处理组相反。GA3+PBZ处理组A-IPT2、CYP735A、CKX1和CKX2基因的表达量均明显高于其他组,且与对照组的变化趋势相似。外源GA3可上调A-IPT1和tRNA-DMATase基因的表达水平,下调CYP735A、CKX1和CKX2基因的表达水平,结合ZR含量测定结果可推测CTK在块根膨大初期合成反式玉米素(tZ),而在成熟期合成顺式玉米素(c Z)。【结论】GA3调控CTK的合成和分解是一个动态过程,GA3抑制太子参块根膨大,可能与不同发育时期CTK的代谢有关。

复配化学调节剂对水稻子粒灌浆充实和蔗糖-淀粉代谢关键基因表达的影响

采用大田试验,以大穗型水稻品种新丰2号为试验材料,研究了抽穗期喷施复配化学调节剂对水稻子粒灌浆充实、稻米品质和蔗糖-淀粉代谢关键基因表达的影响。结果表明,外源喷施复配化学调节剂IV和V可增加水稻强势粒和弱势粒的起始灌浆势、相对起始势,提高最大灌浆速率和平均灌浆速率,缩短达到最大灌浆速率所需时间,显著改善强势子粒的外观品质和碾磨品质,提高水稻弱势子粒的千粒重,且强势粒和弱势粒中蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达均得到显著提高。因此,外源喷施复配化学调节剂IV和V可通过增加强势粒和弱势粒中蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达,进而提高水稻强势粒和弱势粒的灌浆充实、增加产量、改善稻米品质。

灌浆充实调节剂对大穗型水稻弱势籽粒灌浆的调控效应

为探究2种灌浆充实调节剂对大穗型水稻品种弱势籽粒灌浆充实的影响及其作用机制,采用大田试验,以大穗型水稻品种交源优216为试验材料,研究了抽穗开花期喷施灌浆充实调节剂(禾立丰和新美洲星)对水稻弱势籽粒灌浆充实、内源激素含量、灌浆充实相关miRNA及其靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因表达量的影响。结果表明,2种灌浆充实调节剂禾立丰和新美洲星显著提高了交源优216的产量、弱势籽粒千粒质量、灌浆速率及灌浆起始势,弱势籽粒千粒质量与对照(清水处理)相比分别提高了16.07%和15.89%;且弱势籽粒中IAA含量在花后9,15,21 d显著增加,Z+ZR含量在花后9,21 d显著增加。禾立丰处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j和miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白的基因OsGF14b和OsGF14f在花后12 d显著下调;而正调控籽粒灌浆充实的类萌发素蛋白基因OsGLP3在花后6 d显著上调,蔗糖-淀粉代谢关键酶基因在花后6,12 d显著上调。新美洲星处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j、miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白基因OsGF14b和OsGF14f在花后12 d显著下调;正调控籽粒灌浆充实的OsGLP3和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量在花后6,12 d显著上调。相关分析结果表明,弱势籽粒灌浆速率与miR1432、OsGF14f的表达量呈显著负相关关系,而与IAA含量呈显著正相关关系。因此,禾立丰和新美洲星可能是通过调节灌浆前中期灌浆充实相关miRNA及靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量,进而提高激素IAA和Z+ZR含量,促进弱势籽粒灌浆充实。