外源ABA对藜麦种子萌发及ABA相关基因表达的影响

穗发芽会导致藜麦籽粒产量和品质严重受损,而脱落酸(ABA)与种子萌发和休眠密切相关。该研究以易穗发芽的‘大黑藜3’(BBQ3)、‘白藜6’(WQ6)和抗穗发芽的‘小黑藜1’(SBQ1)和‘白藜4’(WQ4)为试验材料,在种子萌发3 d内施加不同浓度ABA和氟啶酮(FL),探究ABA和FL对两种粒色藜麦种子萌发、ABA含量以及ABA合成基因NCED、裂解基因8′OH和信号转导基因ABI3表达的影响。结果表明:(1)各藜麦种子萌发均受到各浓度外源ABA抑制,并以25μmol·L^(-1)浓度效果最佳,同时受到外源低浓度FL促进,且施用2.5μmol·L^(-1)浓度即可;外源ABA和FL处理的SBQ1和WQ4发芽率降低和升高幅度分别小于BBQ3和WQ6。(2)对照组SBQ1和WQ4种子内源ABA含量分别显著高于BBQ3和WQ6;外源ABA处理可显著提高藜麦种子内源ABA含量,且WQ4显著高于WQ6,种皮略厚的SBQ1内源ABA含量显著低于BBQ3;外源FL处理下4份材料种子内源ABA含量均有所下降,但只有SBQ1达到显著水平。(3)对照组中,SBQ1和WQ4萌发种子中NCED、8′OH、ABI3基因的表达量分别高于BBQ3和WQ6;外源ABA处理下,SBQ1萌发种子中NCED和ABI3表达量在12 h才显著上调,BBQ3的3个基因表达量均在6 h时就显著上调,同时WQ4的3个基因表达量上调时间也迟于WQ6;在外源FL处理下,SBQ1中3个基因表达量均上调,但NCED表达量明显低于8′OH,BBQ3中NCED和ABI3的表达量下调,8′OH表达量显著上调;FL对WQ4中NCED和8′OH的表达主要起抑制作用,对ABI3无显著调控作用,而对WQ6中8′OH基因表达的促进作用高于NCED基因。(4)黑藜和白藜中种子发芽率、ABA含量与NCED、ABI3基因的表达量均显著相关。研究发现,抗穗发芽藜麦材料种子发芽率低于易穗发芽材料,ABA含量高于易穗发芽材料;外源ABA可显著抑制种子萌发,且易穗发芽藜麦材料对ABA的敏感性高于抗穗发芽材料,ABA敏感性高材料的相关基因表达对ABA的响应早于其他材料;FL对种子萌发有促进作用,但可能不是直接通过抑制NCED、ABI3的表达和促进8′OH的表达来调控ABA合成,而是通过影响其他关键结合位点进行调控。

叶面喷施外源ABA对胡椒抗寒生理生化及ABA信号转导相关基因的影响

【目的】筛选出能提高胡椒抗寒性的脱落酸(ABA)适宜浓度,明确低温胁迫条件下外施适宜浓度ABA对胡椒叶片ABA信号转导相关基因SnRK2和PYL表达的影响,为生产上提高胡椒抗寒技术及揭示ABA信号在胡椒抗寒中的作用机理提供依据。【方法】以热引1号胡椒为试验材料,通过叶面喷施0(CK)、25(T1)、50(T2)、75(T3)、100(T4)mg/L ABA及4℃低温胁迫处理,测定各处理胡椒叶片叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性(POD、CAT和SOD)、H2O2和MDA含量。在筛选出适宜ABA喷施浓度的基础上,进一步运用实时荧光定量PCR分析ABA信号转导相关基因的表达情况。【结果】低温胁迫后,不同浓度ABA处理的胡椒POD、CAT和SOD活性与CK相比均显著上升(P<0.05,下同),其中T2处理的POD活性升高最显著,T3处理的CAT和SOD活性升高最显著;随着ABA处理浓度的升高,H2O2和MDA含量呈先下降后上升的变化趋势,以T3处理含量最低,即一定浓度外源ABA处理对胡椒抗寒生理发挥积极作用。低温胁迫0 d时,不同ABA浓度处理的胡椒Fv/Fm和Fv/Fo无显著变化;低温胁迫4d时,其Fv/Fm和Fv/Fo均显著降低,但T3处理缓解Fv/Fm和Fv/Fo下降效果显著,即ABA预处理能够在一定程度上缓解低温对胡椒光系统潜在活性的抑制。低温胁迫0 d时,不同ABA浓度处理胡椒的qP和Yield无显著变化,但qN随着ABA处理浓度的升高明显下降,即正常生长条件下,外施不同浓度ABA对胡椒叶片的qP和Yield无影响,但会减弱胡椒的光保护能力;低温胁迫4 d时,不同ABA浓度处理的胡椒叶片qP、qN和Yield均有不同程度的下降,随着ABA处理浓度的升高,qN呈现下降、上升再下降的变化趋势,qP呈先下降后上升的变化趋势,T3处理成为转折点,即在低温胁迫下外源ABA能够提高胡椒的光保护能力,其中T3处理效果相对较好。低温胁迫条件下,ABA预处理可诱导ABA信号转导相关基因SnRK2和PYL提前并高表达。【结论】外源ABA通过提高胡椒抗氧化酶活性、降低H2O2和MDA含量及缓解低温对其光系统活性的伤害,从而提高胡椒抵抗低温胁迫的能力。外源ABA还能诱导胡椒ABA信号转导相关基因表达,启动和引发植株固有抗冻性基因的表达,进而提高其耐冻性。