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光敏核不育水稻开花和育性转变不同的光反应



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 19(1):70—72 999年 2月
光敏核不育水稻开花和育性转变不同的光反应
.7, 一 了乙 王 伟 陈 亮

— _ _ 一 — _ _ _ _ ● 一
(厦门大学生糟学乐 厦广1 361005)
//- /
摘 要 从光敏核不育水稻 农垦 58S 幼穗分化至二次枝梗期开始,在每天的短 日照光期 (10 h日
光)结束 暗期开始时 {EOD)进行 15 d的远红光 (FR)照射实骑, 比较开花,育性转变过
程对短暂的远红光 fFR)或红光 (R)的反应.EOD FR明显抑制水稻植株开花 (穗分化),导
致 农垦 58S 和原种 农垦 58 的抽穗期均 比短 日照下推退 7 d,表现为长 日照效应, 而 农 垦 58S
的结实率与原种相 比却无显著变化.这暗示诱导农垦 58S开花、育性转变过程的光反应可能有差
异,前者不仅与光周期有关、且受 EOD FR 的剧烈髟响,而育性主要受光周期 (临界暗期 )控
制,基本上不受 EoDFR的调控。
关键词 出稻;宣生 花; 旦塑厘廛
Different photoresponses of flowering and fertility alteration
in photoperiod——sensitive genic male-sterile rice
W ang W ei Chen Liang
(BiologyDepartn rem.Xian~nUnSver~ty.Xiamen 3610051
Abstract Photoresponses of flowering (panicle development) and fertility alteration of
photoperiod~ ensitive genic mal~ sterile rice Nongken 58S Werl~compared after briefend—of-day
(EOD)far-red light(FR)or red light(R)irradiation.From secondary rachis—branch primordia
differentiation on

EOD experiments were performed following 10 h of natural sunlight for SUCe eS-
sire 15 d.The heading date of Nongken 58S plants delayed for 7 d(tong-day effect)by EOD FR,
whereas its fertility had little or no change relative to the original—line rice Nongken 58 These re-
sults implied that in Nongken 58S plants photope riod response mediating fertility alteration
somewhat differed from that required by flowering.
Key words Oryza saliva;fertility:flo~ering;photoperiodic respo nses
光敏核不育水稻“农垦 58S 是石明松 ‘ 于 1973年在一季晚粳稻 农垦 58 大田中发现的 自然突
变体,其育性受光周期的调控 ‘。利用这种光敏核不育特性建立的两系法杂交稻在水稻增产上有巨
大潜力 - .近 10 a来,光敏核不育水稻的生理、生化、遗传等基础研究取得了很多成果 ㈨ 但
l998_。5—04收稿
第~作者简介:王 伟,男、1965年出生,博士.副教授,植物生理及分子生物学专业.
国家自然科学基金资助项目39800087
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I期 王 伟等: 光敏核不育水稻开花和育性转变不同的光反应 71
是光敏核不育的机理并不清楚,人们对光敏核不育水稻的生理 遗传等实质性问题,如光 (温)敏现
象.尚未达成共识,限制了对光敏核不育性的探人研究和广泛利用。这些问题的解决有赖于进一步开
展基础研究,而对农垦58S光生理学的研究是其中的一个重要方丽.
过去的研究表明,从幼穗发育的二次枝梗分化期至花粉母细胞形成期是农垦 58S育性转变的光周
期敏感期 .只有在此敏感期,长 日照 (LD)才能诱导雄性不育,短日照 (SD)诱导育性恢复。在
敏感期 SD 处理的夜间.短暂的红光 (R)照射导致花粉败育。若在 R照射后立 即给予短暂远红光
(FR)处理,刚 R的效应被消除,呈典型的 R/FR逆转性,说明光敏色素是农垦 58S育性转变过程
的光周期反应的受体 .夜中断实验也说明,对育性转变起主导作用的并不是短光照,而是长喑期.
与诱导开花 (穗分化)的光周期反应很相似。光周期调节开花 (穗分化)也是通过I1 r片中的光敏色素
起作用 ⋯ 那么,光周期调控开花、育性转变的生理机制是否相同呢?本文通过比较农垦 58 s开
花、育性转变对光期结束时短暂FR或 R照射的反应 初步探讨这一与光敏性密切相关的闷厨.
1 材料与方法
1.1 光薄 FR (10W /m )利用滤光片 Plexiglas 627/3和 Plexiglas 501/3(Roehm&Haas)过
滤 FR荧光l上](ToshibaFL 2O s FR一74)的辐射而获得.其最强辐射 ( )在 730iim.半高宽
(1l/2)为 12011m.R (5 W /m )用滤 光片 Plexiglas 501/3过 滤 R荧 光 灯 (PhJlips TLD 36
w/15)辐射制备.其 和^/2分别为630 Bm。25 Bm。
1_2 EOD照射实验 光敏核不育水稻 农垦 58S (Oryza sativa Nongken 58S)利原种晚粳水稻“农
垦 58 (Oryza sativaNongken 58)稻苗于 4叶期移栽盆中,在北京夏季 自然条件下生长,每株仅保
留主茎及两个分蘖。 当SD (10 h日光)使水稻植株 :姑二次枝梗原基分化后.在每天光期结束、喑
捌 f 始 寸¨ (EOD)进行不同的光质处理。FR照射时问为20min,R为 10min 在 】5个周期后.植
林仍在自然条件下生I圭以考察抽穗 结实情况
2 结果与讨论
2.1 EOD处理对水稻抽穗期的影响 表 1说明 EOD 照射对农垦
58S雨f农垦 58抽穗i鲥Il『々影响。EOD FR处理研显推迟水稻的抽秘
期,导致农垦58S和农垦 58抽穗均比SD对照推迟7d,抽穗延迟
率为 9。8%,呈部分 LD效应。这与 EOD FR处理抑制藜等短FI植
物开花的报道 ¨是一致的 EOD FR/R和EOD R对抽穗的延迟
率仅为 4。5%、3.0%,效果相似,说明光敏色素参与 EODFR调
r水稻jl『々开花反应 。近来舯研究表明,水稻幼穗分化至二次枝
划后,长月光周期对穗发育过程仍有迟滞作用,表现为 匠日下抽
穗剜的明显延迟,即穗发育巾 存在显著的光周期效应 叫¨。本研
究通过 EOD实验也证实了这一点。
表 1光期结柬时短暂红光和远红光
处理对水稻抽穗的影响
Table 1 Efects ofend-of-day(EOD)
irrad 【 n on the heading
date of rice plants
处理 在垦 58S 在 垦 58
Treatments Nongken 5RS Nongken 5R
密q r鼓{I} 播什亚 J埔的*翦 重 11w
⋯ be (5,印 I_朋 】lrtdicalinBt
d r一 ~ alngio ndm
需要指出的是 与其他处理不同,EOD FR处理的水稻植株,无论是农垦 58S或农垦58、新生
叶片 (旗叶)的发育均严重受阻:叶片 (包括叶鞘内部分 )变自,无叶绿索台成.这种现象尚未见报
道,其 【理也不清楚,但可能与光敏色索有关,因为它同样具有 FR/R逆转性 (另文报道)。
2.2 EOD处理对水稻穗部性状的影响 表 2说明.与 SD 对照相 比.EODR EOD FR/R处理
后,农垦 58S、农垦 58水稻主茎和分蘖的小花数 种子结实率井无显著的变化
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7 2 广 西 植 物 9卷
EOD FR处理不仅导致农垦 58S和农垦 58主茎的小花数显著减少、种子结实率也大幅度降低。
但农垦 58S主茎在 EOD FR、SD处理下的小花数分别为农垦 58主茎的 105.6%、 104.8%、结实率
分别为 65.8%、69.2%,也就是说,农垦 588小花数 结实率对 EODFR 的反应与原种农垦 58基
本相同 这意味着 EOD FR处理后农垦 588结实率的降低,不可能是由于抽穗期的推迟。一个可能
的原 因是 EOD FR处理后旗口1发育不正常,无叶绿素的台成,植株向幼穗转运的同化物大大减少,
从而影响种子结实率;另外也不排除在受精期间 (6~7月)北京异常的高温天气的不利影响.
上述结果说明,二次枝梗期开始的EOD
FR处理 除埘水稻幼穗发育进程有迟滞作用
外、对穗部性状如小花数 结实率等也有较大
影响。 遣与光 周期效应 的研究结 果是一致
的 “ 。但 EOD FR处理与 LD 效应的不同
在于:LD下农垦588完全不育,EOD FR尽
管使农垦 588穗分 化延迟,结实率有所 降
低,但 降低 的程度与原种相似。说明 EOD
FR可能不是直接作用于诱导育性转变的信号
链 许多实验证明,EOD FR抑制短 日植物
开花并不 是因为影 响临界 暗期的长短 ⋯ 。我
表2 EOD处理对农垦 58s和农垦58水稻幼穗发育的影响
T日Me 2 Efectsofend-of-clay(EOD1irradiation onironical
development ofNongken 588 and Nongkel 58
项 目 sD EOD R E0D FR/R EODFR
ltcms A B A B A B A n
: 撩 嚣 : B,* tc dsel ng(一%.) 12 )恙
们推测,诱导农垦 588开花 (穗分化)和育性转变的光反应 (光信号链)可能有差异。前者不仅与
光周期有关,而且明显受EODFR的调节,而花粉育性主要由光周期长短 (临界暗期)控制。
以前的研究证实光敏色素是农垦588育性转变过程的光受体 ,但水稻 中至少有两种不同的光
敏色索分子 (PhyA和 PhyB)⋯ 的事实,使光敏核不育性问题更加复杂化。 目前对农垦 588中光敏
色素的分析仅局限于黄化组织和绿色叶片中的 PhyA 12,” ,因此,尚不清楚究竟何种光敏色素参与
调控育性转变的光周期反应。这一同题的晟终阐明需要借助分子遗传学的研究手段。
本研究在中国科学院植物研究所完成,童哲研究昴给予7热· 指导和帮助,谨此致谢!
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