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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