低温胁迫对水稻胚芽中葡萄糖和水分状态的影响及其与种子出苗成活间的关系

作     者：郑广杰 叶昌 徐春梅 陈松 褚光 陈里鹏 章秀福 王丹英 

作者机构：中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室 杭州富阳栋山农机服务专业合作社 

出 版 物：《作物学报》 (Acta Agronomica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：浙江省“尖兵”研发攻关计划课题(2023C02002-3-2) 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项(水稻,CARS-01-31) 中国农业科学院科技创新工程(ASTIP)基金项目资助 

主　　题：低温 水稻 种子萌发 胚芽存活率 含水量 抗氧化酶 

摘      要：为了探明低温逆境下水稻种子出苗成活的品种间差异，解析水稻芽苗期耐低温机理，本研究以4个低温耐性不同的品种为试验材料，设置低温和常温两个处理，分析了水稻出苗过程中种子和胚芽组织的碳水化合物含量、含水量，种子的α-淀粉酶、胚芽蔗糖合酶和抗氧化酶活性，胚芽的过氧化氢与丙二醛含量随时间的变化，及其与胚芽存活率的相关性。研究发现，低温下冷敏感品种中嘉8号（S1）、中嘉早17 （S2）胚芽的葡萄糖含量、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）比蛋白活性在低温4 d后显著下降，而H2O2、MDA含量逐渐增加，其胚芽尖端逐渐枯死卷曲；而耐冷品种日本晴（T1）、耘两优玖48 （T2）的胚芽葡萄糖含量维持在一个较高水平，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）比蛋白活性、H2O2、MDA含量也都保持不变，其胚芽保持挺立生长状态。分析发现低温抑制了种子的α-淀粉酶活性，但增加了胚芽的蔗糖合酶活性；低温延缓了耐冷品种T1和T2的胚根向种子根发育的进程，却抑制了冷敏感品种S1和S2胚根的发育，低温下冷敏感品种S1、S2的根系活力显著低于耐冷品种T1、T2，冷敏感品种S1、S2种子和胚芽的含水量随低温时间的延长不断降低，而耐冷品种T1、T2相对稳定。相关分析发现，胚芽的存活率与胚芽和种子的葡萄糖含量、含水量和胚根的长度、体积、活力呈极显著地正相关，但与种子中淀粉和胚芽中蔗糖的含量呈极显著地负相关。外源增加S1、S2的水分供应能够显著地提高种子和胚芽在低温下的存活率。上述结果表明，在种子出苗过程中，低温胁迫在抑制种子α-淀粉酶活性的同时，也抑制了胚根的生长发育，降低了根系向种子和胚芽运输水分的能力，导致种子中淀粉和胚芽中蔗糖的分解能力下降，胚芽葡萄糖供应不足，使得胚芽抗氧化代谢失衡、存活率降低，而外源增加水分供应可在一定程度上提高低温下胚芽的存活率。