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外源脱落酸抑制花生种子发芽的生理机制



全 文 :植物生理学通讯 第 44卷 第 5期,2008年 10月936
外源脱落酸抑制花生种子发芽的生理机制
郭栋梁 1, 王静杰 1, 万小荣 1,2, 李玲 1,*
1华南师范大学生命科学学院, 广东省植物发育生物工程重点实验室, 广州 510631; 2仲恺农业工程学院生命科学学院, 广州
510225
提要: 花生品种‘汕油523’种子用10-3 mol·L-1脱落酸(ABA)浸泡12 h后, 种子发芽显著受抑制, 胚α-淀粉酶活性降低, 内源
ABA水平提高。5 mmol·L-1 ABA合成抑制剂钨酸钠处理的种子发芽率和活力指数提高, 胚根增长, α-淀粉酶活性提高, 内
源ABA含量降低。据此认为 ABA对种子萌发的抑制作用可能与 α-淀粉酶活性和ABA含量有关。
关键词: 花生; 脱落酸; 钨酸钠; 种子发芽; α-淀粉酶
Physiological Mechanism of the Suppression of Peanut Seed Germination by
Exogenous ABA
GUO Dong-Liang1, WANG Jing-Jie1, WAN Xiao-Rong1,2, LI Ling1,*
1Guangdong Key Laboratory of Biotechnology for Plant Development, College of Life Sciences, South China Normal University,
Guangzhou 510631, China; 2School of Life Sciences, Zhongkai College of Agriculture and Technology, Guangzhou 510225, China
Abstract: The physiological effect of exogenous abscisic acid (ABA) on seed germination of peanut was
studied. The results showed that 10-3 mol·L-1 ABA effectively inhibited the seed germination, obviously decreased
α-amlyse activity and increased the content of endogenous ABA. Application of 5 mmol·L-1 sodium tungstate, an
ABA synthesis inhibitor, could effectively improve seed germination, seed vigor and promoted radicle growth.
Meanwhile, sodium tungstate treatment could effectively enhance α-amylase activity and decrease the content
of endogenous ABA. Activity of α-amylase and the content of endogenous ABA in peanut seeds were involved in
the inhibition mechanism of ABA.
Key words: peanut; abscisic acid (ABA); sodium tungstate; seed germination; α-amylase
收稿 2008-07-23 修定 2008-09-11
资助 广东省自然科学基金 (8151063101000011)和广东省教
育厅自然科学重点项目(C1 0 0 33 )。
* 通讯作者 ( E-ma i l : l i l a b@ sc nu . ed u . cn ; T e l : 0 2 0 -
8 5 2 1 1 3 7 8 )。
脱落酸(abscisic acid, ABA)在植物胚胎发育、
种子萌发、成熟与休眠、果实成熟以及植物响应
逆境胁迫中有广泛的生理效应(Davies等 2005)。
王熹等(2004)指出外源ABA抑制水稻种子发芽在
于它能延缓种子发芽, 致使种子呼吸峰滞后并有所
下降。但有关外施ABA影响花生种子发芽的生理
机制的报道尚少。本文研究外施ABA和ABA合成
抑制剂钨酸钠对花生种子萌发率、胚α-淀粉酶活
性和ABA含量的影响。
材料与方法
花生(Arachis hypogaea L.)品种为 ‘汕油 523’,
由广东省农业科学院作物研究所提供。
ABA为中国科学院成都生物研究所产品, 90%
可湿性粉剂, 钨酸钠为天津化学试剂厂产品。
分别用(10、1、0.1和 0.01 mmol·L-1)和钨酸
钠(1、5和 8 mmol·L-1)浸泡饱满的花生种子 12 h,
以蒸馏水浸泡为对照。种子用水漂洗数次, 置于含
滤纸的培养皿上, (25±1) ℃光照培养箱中培养 7 d,
以蒸馏水保持其湿润。统计花生种子发芽率(以种
子芽长超过种子 50%者计数)、胚根长度、种子
活力指数(为种子萌发率与胚根平均长度的乘积)。
重复 3 次。
参考张志良和瞿伟菁(2004)书中 3,5-二硝基
水杨酸法(DNS试剂法)测定 α-淀粉酶活性。
按照刘吉升和李玲(2006)文中的方法, 用高效
液相色谱法(HPLC)测定ABA含量。根据峰面积计
算出样品每克鲜重的内源ABA含量[ng·g-1 (FW)]。
结果与讨论
1 ABA和钨酸钠对种子发芽和胚根生长的影响
在相同条件下浸种, 不同浓度ABA对花生种子
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发芽率的影响不同。从表 1可以看出: 0. 1和 0.01
mmol·L-1 ABA对种子发芽率影响不大, 培养 5 d的
种子发芽率为 100%, 胚根平均长度略低于不以
ABA处理的; 10 mmol·L-1 ABA完全抑制种子的萌
发, 1 mmol·L-1 ABA处理的种子发芽率只有9.09%,
胚根平均长度明显降低(图 1)。在本文试验条件
下, 处理浓度达到 1~10 mmol·L-1时, 花生种子发芽
推迟 2 d, 与不以ABA处理的差异明显。外施ABA
抑制花生种子发芽与其作用浓度有关, 用大于 1
mmol·L-1浓度的ABA处理花生种子, 明显抑制种子
发芽。1 mmol·L-1 ABA是抑制花生种子萌发的最
低浓度。本研究中采用该浓度处理花生。
图 1 ABA对花生种子发芽的影响
Fig.1 The effect of abscisic acid on peanut seeds germination
a: 1 mmol·L-1 ABA处理; b: 对照。统计时间为处理后 5 d。
不同浓度的钨酸钠溶液浸种对花生种子的发
芽率没有影响, 但是影响胚根的长度。从表1可见,
1 mmol·L-1钨酸钠处理的花生种子胚根长度显著低
于不以钨酸钠处理的长度; 5 mmol·L-1钨酸钠处理
的花生种子胚根长度大于不以钨酸钠处理的种子。
当钨酸钠处理浓度为 8 mmol·L-1时, 胚根长度下
降。分析认为, 5 mmol·L-1钨酸钠对花生种子的胚
根促进作用最大, 因此我们采用该浓度来处理花
生, 分析其种子活力、α-淀粉酶活性和胚中内源
ABA水平。
表 1 外源ABA和钨酸钠对花生种子萌发的影响
Table 1 Effects of exogenous abscisic acid and napxen on the
germination of peanut
处理 /mmol·L-1 发芽率 /% 胚根长度 /cm
对照 0 90.90Aa 2.62Aa
ABA 1 0 0Bb 0Bb
1 9.09Bb 0.11Bb
0.1 100.00Aa 2.38Aa
0.01 100.00Aa 2.58Aa
钨酸钠 1 100.00 1.94Bb
5 100.00 2.66Aa
8 100.00 2.42Aa
  统计时间为处理后 5 d。
5 mmol·L-1钨酸钠处理的花生种子, 培养 4~6
d, 皆明显提高种子活力指数(图 2)。不经钨酸钠处
理的种子在萌发 7 d没有侧根形成, 仅有少许子叶
张开。钨酸钠处理的种子有侧根形成, 子叶张开,
并长出小叶。
图 2 ABA和钨酸钠对花生种子活力指数的影响
Fig.2 Effects of abscisic acid and napxen on the vigor index
of peanut seeds
2 ABA和钨酸钠对花生种胚 α-淀粉酶活性的影

不以ABA和钨酸钠处理(对照)的种子在萌发1
d检测不到 α-淀粉酶活性, 萌发 3~7 d, α-淀粉酶
活性逐渐减少。ABA处理的种子萌发 5 d时才检
测到 α-淀粉酶活性, 是对照的 18.8%; 萌发 7 d, α-
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淀粉酶活性为对照的 45.7% (图 3)。钨酸钠处理
的花生种子萌发 3 d时, 其α-淀粉酶活性为对照的
1.91倍, 随着萌发天数的延长, α-淀粉酶活性增加,
且显著高于对照。种子萌发第 7天, α-淀粉酶活
性为对照的 4.96倍(图 3)。α-淀粉酶降解淀粉, 以
供应胚生长所需要的小分子糖, 提供营养, 其酶活
性大小是衡量种子活力大小的一项重要生理指标。
对大麦糊粉层中分离的核酸的研究结果表明, ABA
阻碍 α-淀粉酶的积累(Jacobsen和 Beach 1985)。
本实验结果也表明, ABA影响花生种子发芽, 与抑
制 α-淀粉酶活性有关, 1 mmol·L-1处理的种子萌
发第 5天, 种子内可检测到α-淀粉酶活性, 种子发
芽率仅为 9.1%。
图 3 ABA和钨酸钠对花生种子胚 α-淀粉酶活性的影响
Fig.3 Effects of abscisic acid and napxen on the α-amylase
activity in embryos of peanut
3 ABA和钨酸钠对花生种胚ABA含量的影响
林鹿和傅家瑞(1995)发现ABA在花生成熟种
子中分布不均匀, 胚中ABA含量通常是胚乳中的
3~5倍, 种皮ABA含量占总量的25%, 萌发时ABA
能从种皮转移到胚。我们分析花生萌发 5 d的种
胚中ABA含量的结果表明, 1 mmol·L-1 ABA处理的
胚中ABA含量增加, 是未经ABA处理的27.1倍; 5
mmol·L-1钨酸钠处理的种胚中ABA含量降低, 是未
经钨酸钠处理的 27% (图 4)。5 mmol·L-1钨酸钠
和 1 mmol·L-1 ABA共同处理的胚中ABA含量比单
独以ABA处理的下降46.1%。种子内源ABA含量
变化与种子活力指数有密切关系, 萌发时子叶和胚
轴内 ABA净下降量大, 活力指数高(Davies等
2005)。
图 4 ABA和钨酸钠对花生种胚ABA含量的影响
Fig.4 Effects of exogenous abscisic acid and napxen on the
endogenous ABA content in embryos of peanut
萌发 5 d 后测定。
参考文献
林鹿, 傅家瑞(1995). 离体发育和萌发中花生种子不同部份内源
ABA含量的变化. 热带亚热带植物学报, 3 (4): 61~66
刘吉升, 李玲(2006). 不同品种花生的抗旱能力及其内源ABA的
关系. 植物生理学通讯, 42 (6): 1115~1116
王熹, 陶龙兴, 黄效林, 谈惠娟, 董文忠, 季茂荣(2004). 外源ABA
抑制水稻种子发芽的生理机制. 作物学报, 30 (12): 1250 ~
1253
张志良, 瞿伟菁主编(2004). 植物生理学实验指导(第三版). 北京:
高等教育出版社, 135~136
Davies WJ, Kudoyarova G, Hartung W (2005). Long-distance
ABA signaling and its relation to other signaling pathways in
the detection of soil drying and the mediation of the plant’s
response to drought. J Plant Growth Regul, 24: 285~295
Jacobsen JV, Beach LR (1985). Control of transient of α-amy-
lase and rRNA genes in barely aleurone protoplasts by gib-
berellic acid and abscisic acid. Nature, 316: 275~277