植物生长调节剂对超级杂交稻(Oryza sativa L.) 产量、籽粒品质和抗氧化酶活性的影响外文翻译资料

 2022-03-30 09:03

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植物生长调节剂对超级杂交稻(Oryza sativa L.)

产量、籽粒品质和抗氧化酶活性的影响

摘要：植物生长调节剂在植物生长发育中起重要作用，但植物生长调节剂对超级杂交稻的产量，籽粒品质和抗氧化酶活性的作用知之甚少。在2007年的早晚两季田间实验中，赤霉酸（GA3）、多效唑（PBZ）、6-苄氨基嘌呤（6-BA）和蒸馏水（对照）被喷施于两个杂交水稻品种（培杂泰丰和华油86）。试验被安排在划分好区域的田地里，每组重复4次。以两个新开发的超级杂交稻培杂泰丰和华油86为主的品种处理，植物生长调节剂处理为次生田块。实验处理方法包括（1）用蒸馏水（对照组）喷施实验田中的杂交水稻；（2）用95％乙醇作为表面活性剂制备的20mg/L的GA3喷施实验田中的杂交水稻；（3）用浓度为50mg/L的 PBZ喷施实验田中的杂交水稻；（4）用浓度为30mg/L的 6-BA喷施试验田中的水稻。

结果：在早晚两个季节抽穗期喷施浓度为50mg/L的PBZ或30mg/L的6-BA，可以增加培杂泰丰和华油86的穗颖花数、结实率和产量。用PBZ处理后的培杂泰丰和华油华油86早稻，整精米率和直链淀粉含量提高了。此外，观察到经PBZ和6-BA喷施的超级水稻在生长后期旗叶中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性提高了，丙二醛（MDA）积累降低了。

结论：PBZ和6-BA是通过调节酶类抗氧化剂的活性，改善了抗氧化系统，部分缓解了水稻衰老的不利影响，有助于维持植物生长。因此，在抽穗期喷施浓度为50mg/L的PBZ或30mg/L的 6-BA可提高两个超级杂交稻的产量并改善籽粒品质。

关键词：植物生长调节剂，保护酶，水稻（Oryza sativa L.）

背景介绍

大米是亚洲最重要的主食，平均总卡路里摄入的32％（Macleanetal, 2002）。主要是由于人口数量的不断增长，预计未来几十年对稻米的需求将会持续增长（Pingalietal, 1997）。在当前人口增长的情况下，大米需求量急剧增加，许多国家正面临第二代多产的挑战，在恶劣的环境中以较低的成本获得更多的大米。因此，要实现保障粮食安全的目标，就需要改进技术，这是一项艰巨的任务。因此，通过新的遗传方法和植物生长调节剂来提高水稻的生产力将是有必要的研究。

20世纪70年代，中国的水稻杂交品种有20%的产量优势，目前在中国约57%的水稻种植面积(Yuan, 2011)。植物生长调节剂在协调水稻的许多生长和行为过程中起着至关重要的作用，它调节植物生长的数量、类型和方向（Rajendra amp; Jones Jonathan, 2009; Anjumetal, 2011）。使用植物生长调节剂，如GA3、PBZ、6-BA或其化合物正在变得流行，以确保大米高效生产。近年来，植物生长调节剂的显著成就，如操纵植物生长和作物产量已经得到了实现（Sarkar, 2002; Sakamoto, 2005; Morinaka, 2006; Yan, 2011; Zvi amp; Eduardo, 2011）。植物生长调节剂在不同生长条件下，以各种方式调控生长和发育。GA3负责刺激细胞中mRNA分子的产生，从而提高了快速生长的速率（Richards, 2001; Olszewki amp; Gubler, 2002; Emongor, 2007）。用GA3喷施处理后的超级水稻，稻草中非结构性碳水化合物（NSC）和粗蛋白（CP）含量明显提高了，特别是在开花后15天，稻草的品质随着NSC和CP含量的增加而提高。开花后，用GA3喷施处理后的超级水稻单穗重也显著增加（Dongetal, 2012）。在盐胁迫条件下使用赤霉素，小麦的主要茎部的穗粒数增加，对提高盐诱导率的作用非常有效，这可以改变小麦幼苗生长过程中不同离子的吸收和积累模式。PBZ是三唑植物生长抑制剂组的一员。PBZ还通过降低抗氧化剂的氧化损伤或降低氧化酶的活性，来提高各种植物对生物和非生物胁迫的耐受性，包括真菌病原体、干旱、空气污染物、低温和高温胁迫（Lin, 2006; Baninasab Bahram, 2009）。PBZ通常用作叶面喷施（StillandPill, 2004）。6-BA作为一种细胞分裂素，可以降低植物对乙烯的敏感性（Yuanetal, 2012）。植物生长调节剂6-BA能够抑制乙烯，抑制乙烯生物合成，诱导1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶（ACS）和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（ACO）基因表达，并参与植物中早期的乙烯信号转导（Halletal, 2001; Gapperetal, 2005）。晚稻生长后期叶片外喷6-BA可延缓叶片衰老、提高结实率和产量（Zhang, 2007）。

中国南方农业大学农业大学(SCAU)开发了两种新型超级杂交水稻——培杂泰丰和华油86。培杂泰丰是一个两系法杂交水稻，它的整个生长周期分别为中国南部地区早期125天和晚期种植115天。华油86是晚育三系杂交水稻的新组合，在中国南方的生长季和后期生长季分别为130天和115-120天。这两个品种由于近年来较好的生长特性 而变得非常重要和普及(Jiang, 2008)。

已公布的数据已经处理了不同植物生长调节剂对水稻生长和发育的影响（Yang, 2000; Bahram, 2009; Yan, 2011）。然而，华南地区是中国最大的双谷地区之一。培杂泰丰和华油86是华南地区重要的推广品种。这两种新开发的水稻杂种的植物生长调控知识在地区和国际科学文献中相当少。因此，本研究的目的是研究植物生长调节剂（GA3，PBZ和6-BA）对超级杂交稻产量、品质和抗氧化酶活性的比较效应。

结果

粮食产量及其组成

总体而言，在2007年的前期和后期，使用植物生长调节剂，进行叶面喷施可以提高培杂泰丰和华油86的籽粒产量(表1)。

表1. 2007年早晚两季，植物生长调节剂对培颜泰丰和华油86品种产量及其组分的影响

在早期，使用PBZ和6-BA处理后的培杂泰丰，谷物产量分别比对照组显著要高。使用GA3、PBZ和6-BA处理后，均发现较高的产量，而对照组的产量最低。在2007年的早期和后期两个品种的培杂泰丰和华油86中，经过GA3、PBZ、6-BA处理的和对照组的穗数和籽粒灌浆百分比相比均有显著差异。与对照组相比，培杂泰丰和华油86在植物生长调节剂处理中每穗穗数和籽粒灌浆百分比均显著增加。经GA3、PBZ和6-BA处理后的籽粒产量较高，主要原因是穗粒和籽粒灌浆率较高(表1)。平均而言，华油86的粮食产量高于培杂泰丰。晚季平均籽粒产量高于早季。

粮食品质

两种超级水稻的穗率、垩白度和直链淀粉含量存在显著差异(表2)。经PBZ处理后，杂培泰丰在早期的穗率和直链淀粉含量显著地提高了。然而与对照组相比，杂培泰丰在晚期的直链淀粉含量没有显著的增加。在晚稻季节，在这些植物生长调节剂处理中，观察到直链淀粉含量的显著差异(表2)。

表2.2007年早晚两季，植物生长调节剂对品种培杂泰丰和华油86的糙米率，精米率，头米率，垩白度和直链淀粉含量的影响

在早春和晚秋两种栽培品种中，糙米率和精米率没有显著差异。经PBZ处理后超级水稻，头稻率明显高于早期的对照组，但在较晚的季节中，其穗率和直链淀粉含量均有一定程度的增加，但与对照组相比没有显著性差异。虽然与对照组相比，PBZ处理后的超级水稻表现出了颗粒状的增加，但差异并不是明显的。经PBZ处理可以提高谷粒的品质性状和营养品质，原因是因为其穗率较高，直链淀粉含量较高。

抗氧化酶活性

SOD酶活性

图1显示使用不了同植物生长调节剂处理后，对水稻叶片SOD酶活性的影响。经PBZ和6-BA处理后，水稻叶片中SOD显著提高了。

图1.在2007年早春和晚季，植物生长调节剂对稻穗叶片SOD活性的影响。A和C:培杂泰丰;B和D:华油86。

经PBZ处理后，培杂田丰在抽穗后第21天和28天的SOD活性提高了，华油86在抽穗后第14天、第21天和第28天，SOD酶活性有提高。培杂泰丰SOD酶活性高于华油86 SOD酶活性，但叶片无显著差异。对照组在抽穗后第14天、第21天和第28天中的抗氧化活性没有显著影响。抽穗期后PBZ和6-BA处理的SOD酶活性随着时间的延长而逐渐下降。PBZ的处理表明，在早熟的栽培季节中，栽培品种的SOD酶活性高于华油86。然而，在晚生长季节叶SOD活性无显著差异。一般来说，与对照组相比，PBZ和6-BA治疗的SOD酶活性随时间的降低而降低。

POD酶活性

图2显示不同植物生长调节剂对超级水稻叶中POD酶活性的影响。在2007年的早期和晚期生长季节，不同的植物生长调节剂对POD酶活性的影响显著降低。

图2. 2007年早晚两季，植物生长调节剂对两种超级水稻（培杂泰丰和华油86）的POD活性的影响。A和C:培杂泰丰;B和D:华油86号。

在抽穗后第21天和第28天，经PBZ和6-BA处理后的超级水稻与对照组相比，POD酶活性显著降低（图2）。例如，在抽穗后第14天和第21天时，华油86生长季节从362.30U/g下降到292.90U/g；而在抽穗后第14天和第21天，经PBZ处理后的华油86的叶片POD酶活性则从233.33U/g至188.47U/g。培杂泰丰经PBZ处理后，在早期生长季出现同样的趋势。2007年秋季，两个品种（杂培泰丰和华油86）经GA3、PBZ、6-BA处理后，与对照组处理的叶片POD酶活性没有显著差异。总的来说，在较高的叶片，培杂泰丰与华油86处理后的POD酶活性相比，表现出叶片POD酶活性的基因型差异。

MDA活性

在2007年早晚两季生期中，使用植物生长调节剂能使两种超级水稻，在抽穗后第7天、第14天和第21天，叶片中MDA的浓度明显降低(图3)。

图3.植物生长调节剂对2007年早春和晚季水稻品种培杂泰丰和华油86水稻叶片中MDA活性的影响。A和C:培杂泰丰;B和D:华油86号。

在早期的生长季节中,对照组培杂泰丰叶片中MDA的浓度，从1.40mu;mol/g至4.46mu;mol/g。相比之下，经PBZ处理后的培杂泰丰，叶片中MDA的浓度从0.56mu;mol/g升高至3.88mu;mol/g；经6-BA处理后的培杂泰丰，叶片中MDA的浓度从0.30mu;mol/g 至2.68mu;mol/g。同样,在对照组华油86，叶片中MDA的浓度从1.19mu;mol/g至2.75mu;mol/g；而经PBZ处理后的华油86，叶片中MDA的浓度从0.52mu;mol/g至2.55mu;mol/g；经6-BA处理后，华油86叶片中MDA的浓度，从0.35mu;mol /g至1.46mu;mol/g。

培杂泰丰品种和华油86品种在生长后期均出现同样的趋势。培杂泰丰在抽穗后第7天、第14天和第21天，对照组的MDA浓度值从2.31mu;mol/g至8.73mu;mol/g，那些经PBZ处理后的培杂泰丰，叶片中MAD浓度从1.95mu;mol/g至6.07mu;mol/g；经6-BA处理后的培杂泰丰，叶片中MDA的浓度，从93mu;mol/g至6.68mu;mol/g。随着时间推移，各处理的叶片MDA含量逐渐增加，直至抽穗后第21天，MDA含量逐渐增加变得几乎稳定。培杂泰丰叶片中MDA的含量高于华油86，说明叶片MDA含量存在基因型差异。MDA含量值的季节变化也很明显，因为平均MDA含量在生长后期与生长季初期相比较高。

讨论

植物生长调节剂（GA3、PBZ和6-BA）在植物生长、发育、产量和品质的形成中发挥重要作用（EkamberandKumar,2007;Rajendra amp; Jones Jonathan,2009）。据报道发现适当的植物生长调节剂(如NAA-Na、GA3或6-BA）可以提高光合能力，延缓叶片衰老，提高水稻的播种率（Zheng,2011）。本研究观察经浓度为50mg/L的PBZ或浓度为30mg/L的6-BA喷施处理后，两种超级水稻（培杂泰丰和华油86）的穗数、穗粒数、结实率和籽粒产量都增加了。经PBZ或6-BA叶面喷施处理后，华油86的产量比培杂泰丰产量更显著。这个结果与Peng等人的发现一致,与对照组相比，使用PBZ喷施后的超级水稻，有效地增加了籽粒结实数、结实率、千粒重和产量，提高了11.89％(Peng,2001)。

此外，使用植物生长调节剂还能提高抗倒伏能力；显著提高根系生物量和根系活力；改善水稻茎、叶、籽和粒中磷、钾的积累。SOD和POD是重要的抗氧化酶，抗氧化酶帮助细胞去除有害的氧化物。我们还发现使用PBZ或6-BA喷施后的超级水稻，能够提高培育后期叶片中SOD和POD活性，降低MDA的积累。

这一结果表明，PBZ或6-BA可通过调节酶的抗氧化活性，改善抗氧化系统，在一定程度上缓解了水稻衰老的不利影响，促进了植物生长和产量的维持。粮食品质是评价水稻种植效益的重要指标之一。喷施植物生长调节剂对颗粒品质有显著影响。研究发现，在水稻开花前5天，通过喷施植物生长调节剂6-BA和GA3，水稻的颗粒丰度分别提高了9.7%和5.5%（Du et，2010)。与对照组相比，使用了植物生长调节剂6-BA的水稻，白垩粉和白垩粉的含量降低了。此外，性植物生长调节剂对劣质穗籽粒品质的影响大于优质穗籽粒。据报道在水稻灌浆前期喷施浓度为57.7mu;mol/L的植物生长调节剂，对稻米品质的影响因植物生长调节剂品种和不同粒位的不同而有所不同。使用植物生长调节剂GA3喷施处理后的超级水稻，超级水稻的千粒重和整精米率和蛋白质含量降低了，但垩白度和直链淀粉含量增加了。在本研究中，喷施GA3对早期穗花的千粒重和整精米率的影响大于后期穗花。经PBZ处理的杂培泰丰和华油86，在早期的整精米率和直链淀粉含量显著提高，但籽粒垩白率没有显着提高。lt;

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