全 文 ：第26卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 26KN o. 3
2000 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ayK2000
研究
简报 　温敏感不育水稻育性敏感期核糖核酸酶的变化
X
舒孝顺1　 陈良碧2　 吕金海1
; 1怀化师范高等专科学校生物系K湖南怀化K418008M2 湖南师范大学生物系K湖南长沙K410081G
Activ ity Chang ing of RNa se in the Thermo- sen sitive Gen ic M a le Ster ile
Indica R ice dur ing Fertil ity- sen sitive Per iod
SHU X iao2Shun1　 CH EN L iang2B i2　 LU¨ J in2H ai1
@1 D epartm ent of B iology YH uaihua N orm al CollegeYH uaihua 418008[ 2D epatm ent of B iology YH unan N orm al U niversity Y
ChangshaY410081S
1973年石明松发现了湖北光敏感核不育水稻K: 两用F不育系种质的发现为: 两系法F杂交
水稻奠定了基础L 随着不育材料的增多K人们研究发现P 籼型与粳型不育系基因表达条件存
在很大的差别L 杨振玉等人的研究认为P 籼型受光、温配合作用且温度尤为主导因素[ 1 ]L 孙
宗修等对籼型5460不育系的研究结果认为P 该不育系属于温敏雄性不育[ 2 ]L 据报道P 对日本
水稻品种黎明辐射的M 5代株系选出的材料K进行光、温诱导试验的结果K证明该材料的育性
转换主要受控于温度K特别是夜温L 陈良碧教授等人的研究表明P N 210SKN 213S 属较低温度
不育、较高温度可育类型K安农 S21、W 7415S 属较高温度不育、较低温度可育类型K在人工
短日、人工高温; 31℃ö 28℃G下的花粉可染率分别是76. 2%、82. 7%、78. 7%、38. 4% K结实
率分别是1. 4%、1. 1%、0、0K结实率都为0 [ 3 ]L 关于温敏不育材料的生理生化变化报道较少L
本文以常规品种特青、紫壳作对照K对温敏不育材料N 210S、N 213S、安农 S21、W 7415S 的
RN ase 活性及RNA、游离UM P、可溶性蛋白质含量进行了比较分析L
1　材料及方法
1. 1　材料
常规品种特青、紫壳、温敏感不育材料N 210S、N 213S、安农 S21、W 7415S;O ry za sativa
L. subsp. ind icaGL
1. 2　方法
1. 2. 1　材料的培育　　紫壳、特青、N 210S、N 213S、安农 S21、W 7415S 于1992年4月20日、5
月5日、6月20日分3批播种K待秧苗长到4～ 5叶时移栽K常规肥水管理K育性敏感期以前K置
于人工气候箱K分两组P 一组光照长度12h、日温31℃、夜温28℃M另一组光照12h、日温
24℃K夜温22℃L 育性敏感期按丁颖划分法K解剖幼穗确定K于花粉母细胞形成期和花粉母
X 国家自然科学基金课题 ; 项目名称P 温敏不育水稻雄性不育生理机制及育性人工调控K编号P 39370078G
收稿日期P 1998201223K接收日期P 1999206214

细胞减数分裂期分别取样 幼穗和叶片; 每次上午9 ÷ 00左右取样K叶片取第一全展叶GL
1. 2. 2　核糖核酸酶; RN aseG活性测定　　取材料0. 25g 加1 mL 0. 02 molö L 磷酸缓冲液
; pH 7. 0GK其余部分按张静兰等人的方法进行提取K用M 7502A 型多功能紫外可见分光光度
计; 国营东方仪器厂G于260 nm 处进行测定[ 4 ]K每一数据为3个样品所测得酶活力的平均值K
一个核糖核酸酶单位; un iteG相当于在37℃、260 nm 的条件下使吸光度增大1. 0时所需的酶
量K酶活力以每 g 干样所含的RN ase 酶量来表示K即 un ite ö gı DW L
1. 2. 3　RNA 含量的测定　　RNA 的提取和测定按照北大生化实验指导[ 5 ]所叙方法K取样
量为0. 5gKRNA 的测定; 地衣酚反应O rcinelGKRNA 含量以每 g 干样所含的 RNA m g 数表
示K单位为m g ö gı DW L 每一数据为3个样品所测得含量的平均值L
1. 2. 4　游离UM P 含量的测定　　取材料0. 5g 加1 mL 0. 6M 冷过氯酸匀浆、提取和测定按
杨建军等人的方法进行[ 6 ]K点样量20 LL K用M 7502A 型多功能紫外光可见分光光度计仪测
A 260K含量用每 g 干重所含的游离UM Pm g 数表示K单位m g ö gı DW L
1. 2. 5　可溶性蛋白质含量的测定　　称取材料0. 25gK可溶性蛋白质提取液按N ugon [ 7 ]方法
制备K含量测定按李琳等人方法进行K以牛血清蛋白作标准曲线K含量以每 g 鲜重样品所含
可溶性蛋白质的m g 数表示K单位为m g ö gı FW L
2　结果分析
2. 1　幼穗中 RNa se 活性及 RNA、游离 UM P、可溶性蛋白质含量的变化
在花粉母细胞形成期P 常规品种特青、紫壳的RN ase 活力KRNA、游离UM P、可溶性蛋
白质的含量在31℃和24℃条件下都很相近; 表1GK统计学检验表明没有显著差别L 但温敏感
不育材料N 210SK不育条件下 RN ase 活力、游离UM P 含量分别是可育条件下的3. 37倍、
3. 25倍K而RNA 及可溶性蛋白质含量却只有可育条件下的42. 6%、44. 0% K统计学检验表
明K两者差异达到极显著水平MN 213S 不育条件下的RN ase 酶活力、游离UM P 含量分别是
可育的3. 66倍、3. 47倍K而 RNA、可溶性蛋白质含量却只有可育条件下的42. 4%、45. 1% K
统计学检验表明K两者差异也达到极显著水平L 温敏不育材料安农 S21K不育条件下 RN ase
活力、UM P 含量分别是可育条件下的3. 29、3. 08倍K而RNA 及可溶性蛋白质含量却只有可
育条件下的45. 3%、45. 8% MW 7415SK不育条件下RN ase 活力、UM P 含量分别是可育条件
下的3. 43、3. 17倍K而其RNA 及可溶性蛋白质含量却只有可育条件下的43. 0%、42. 7% K经
统计学检验表明K以上各指标在不同育性条件下的差异极显著L
在花粉母细胞减数分裂期P 特青、紫壳在31℃和24℃两个温度条件下 RN ase 活性及
RNA、游离UM P、可溶性蛋白质含量都很接近; 表1GK统计学检验表明K两者没有显著差异L
而N 210S 在不育条件下RN ase 活性、游离UM P 含量分别是可育条件下的3. 61倍、3. 78倍K
而RNA 及可溶性蛋白质含量分别只有可育条件下的46. 1%、35. 7% K统计学检验表明K两者
差异达到极显著水平MN 213S 在不育条件下的RN ase 酶活力、游离UM P 含量分别是可育的
3. 67倍、3. 71倍K而RNA 及可溶性蛋白质的含量分别只有可育条件下的40. 0%、42. 6% K经
统计学检验K两者差异也达到极显著水平L 安农 S21K不育条件下RN ase 活力、UM P 含量分
别是可育条件下的3. 73、3. 76倍K而其 RNA 及可溶性蛋白质含量却只有可育条件下的40.
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1%、33. 2% MW 7415SK不育条件下RN ase 活力、UM P 含量分别是可育条件下的3. 69、3. 74
倍K而其RNA 及可溶性蛋白质含量却只有可育条件下的40. 7%、32. 4% K经统计学检验表
明K以上各指标在不同育性条件下的差异极显著L
表1　　幼穗中 RNase 活性及 RNA、游离 UM P、可溶性蛋白质含量
Table 1　　the activ ity of RNase and concentration of RNA、UM P and Prote in- soluble in the anther
31℃ö 24℃
特青
TeQ ing
紫壳
ZiKe
N 2
10S
N 2
13S
安农 S- 1
A nnongS- 1
W 7415S
　
24℃ö 22℃
特青
TeQ ing
紫壳
ZiKe
N 2
10S
N 2
13S
安农 S- 1
A nnongS- 1
W 7415S
　
花粉母细胞形成期　M icrosporocyte genesis
RN ase
; unite ö gı DW G
69. 80 63. 10 62. 50 59. 70 208. 10 218. 20 66. 10 64. 20 210. 70 215. 40 63. 20 61. 20
UM P
;m g ö gı DW G 0. 68 0. 62 0. 64 0. 61 2. 00 2. 03 0. 66 0. 63 2. 08 2. 12 0. 65 0. 64
RNA
;m g ö gı DW G 16. 09 16. 40 17. 90 17. 73 7. 70 7. 65 15. 25 16. 20 7. 62 7. 44 17. 00 17. 80
P ro tein2souble
;m g ö gı FW G
15. 70 16. 10 12. 45 12. 12 5. 45 5. 30 15. 30 16. 30 5. 34 5. 20 11. 90 12. 40
花粉母细胞减数分裂期　　M icrosporocyte genesis
RN ase
; unite ö gı DW G
75. 20 73. 60 71. 40 73. 20 251. 10 260. 20 68. 20 67. 00 261. 50 268. 60 67. 40 70. 50
UM P
;m g ö gı DW G 0. 73 0. 72 0. 69 0. 71 2. 48 2. 58 0. 67 0. 68 2. 59 2. 64 0. 66 0. 69
RNA
;m g ö gı DW G 14. 79 15. 20 13. 40 14. 45 5. 90 6. 01 14. 61 14. 47 6. 18 5. 78 14. 70 14. 75
P ro tein2so luble
;m g ö gı FW G
12. 72 13. 10 10. 68 9. 85 4. 00 4. 11 11. 71 12. 60 4. 20 3. 82 12. 05 12. 70
2. 2　叶片中 RNa se 活性及 RNA、游离 UM P、可溶性蛋白质含量的变化
两个时期各材料的RN ase 酶活力、RNA、游离UM P、可溶性蛋白质的含量在不同温度
; 育性条件G下都很相近K经统计学检验表明K差异均不显著; 表2GL
3　讨论
关于核酸与植物雄性不育的关系K杨建军曾系统地研究了太谷核不育小麦不育条件下花
药败育过程中核酸的代谢K发现在不育花药中RNA 含量远低于可育的K并且RN ase 活力远
高于可育的K且其变化趋势一致K而在旗叶中RNA、RN ase 在育性敏感各时期K不育条件下
与可育条件下均无显著差异[ 6 ]L RNA 代谢的紊乱在小孢子减数分裂期就已强烈地表现出来K
明显早于细胞形态学异常[ 8 ]L 国外琼ı 里曼等人曾报道将 RN ase 基因导入烟草等组织中K此
基因在花药内表达有选择地破坏花药的绒毡层K阻止花粉的形成[ 9 ]L 因此特定组织器官中
RN ase 活力的强弱、RNA 及可溶性蛋白质含量对细胞正常发育的一系列生命活动有着重大
的影响L 但RN ase 与温敏不育的育性关系未见有人系统地报道过K本人研究结果显示K花粉
母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期K常规品种特青、紫壳的幼穗和叶片以及N 210S、N 2
13S、安农 S21、W 7415S 叶片中RN ase 活性、RNA、游离UM P、可溶性蛋白质在不同的温度
; 育性条件G下均无显著差异K叶片中的生理代谢对育性没有显著影响L 但N 210S、N 213S、安
农S 21、W 7 4 1 5S幼穗中K不育条件下的RN ase活力、游离UM P 含量是可育条件下的3倍
3833期　　　　　　　　舒孝顺等P 温敏感不育水稻育性敏感期核糖核酸酶的变化　　　　　　　　　　　

表2　　叶片中 RNase 活性及 RNA、游离 UM P、可溶性蛋白质含量
Table 2　　The activ ity of RNase and concentration of RNA、UM P and Prote in- soluble in the leare
31℃ö 24℃
特青
TeQ ing
紫壳
ZiKe
N 2
10S
N 2
13S
安农 S- 1
A nnongS- 1
W 7415S
　
24℃ö 22℃
特青
TeQ ing
紫壳
ZiKe
N 2
10S
N 2
13S
安农 S- 1
A nnongS- 1
W 7415S
　
花粉母细胞形成期　M icrosporocyte genesis
RN ase
; unite ö gı DW G 321. 50 310. 20 257. 20 254. 20 270. 50 269. 20 309. 40 300. 50 269. 50 260. 70 251. 50 254. 60
UM P
;m g ö gı DW G 2. 75 2. 65 2. 38 2. 32 2. 50 2. 49 2. 60 2. 51 2. 48 2. 41 2. 24 2. 29
RNA
;m g ö gı DW G 10. 58 10. 12 9. 83 12. 69 10. 00 9. 95 10. 25 10. 10 9. 04 12. 53 10. 51 10. 12
P ro tein2so luble
;m g ö gı FW G
32. 10 31. 50 29. 40 25. 15 30. 15 29. 52 31. 00 30. 50 28. 20 24. 21 31. 30 30. 12
花粉母细胞减数分裂期　　M icrosporocyte genesis
RN ase
; unite ö gı DW G 279. 60 260. 20 251. 20 235. 70 267. 50 260. 50 265. 40 259. 00 259. 80 251. 50 50. 10 249. 80
UM P
;m g ö gı DW G 2. 52 2. 39 2. 29 2. 15 2. 46 2. 40 2. 45 2. 30 2. 39 2. 30 2. 20 2. 18
RNA
;m g ö gı DW G
13. 52 13. 15 14. 75 14. 17 15. 01 14. 95 13. 01 12. 95 12. 51 13. 05 13. 41 13. 35
P ro tein2so luble
;m g ö gı FW G 35. 42 34. 85 34. 85 31. 10 35. 20 34. 90 34. 35 34. 15 33. 76 30. 25 32. 50 31. 95
多K极显著高于可育条件下的活性及含量K不育条件下的RNA、可溶性蛋白质含量却极显著
低于可育条件下L 说明在育性敏感时期、温敏不育材料幼穗中较低活性的RN ase、较高含量
的RNA 及可溶性蛋白质是花粉正常发育的必要条件L 由于 RN ase 活性与游离UM P 含量成
正比、而与RNA、可溶性蛋白质含量成反比K由此可见不育株幼穗中RNA 含量的显著降低
主要是幼穗中高活性的RN ase 所致KRNA 含量降低又导致可溶性蛋白质合成受阻K因此作
者认为KRN ase 基因可能就是雄性核不育基因K不育条件可能特异地激活了幼穗中RN ase 基
因或增强了RN ase 基因的表达K结果导致 RN ase 大量合成、RNA 被大量降解K从而使幼穗
不能合成足够量的蛋白质K以供花粉正常发育所需K造成各种酶、蛋白质等严重不足K最终
严重影响了花粉正常发育的物质和能量代谢K这可能是导致花粉败育的最根本的生理原因L
至于不育条件是如何特异地激活RN ase 基因K导致其大量表达K作者还没有对此进行深入的
探讨L
483　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷