AQPs、NO调节水稻种子萌发过程淀粉降解的研究OA北大核心CSTPCD

水稻(Oryza sativa L.)是一种重要的粮食作物,其种子的正常萌发关乎后期植株的生长及产量。种子萌发始于干种子对水分的吸收,止于胚轴伸长。细胞内部及细胞间的水分运输,受水通道蛋白(aquaporins, AQPs)高度选择性调节。禾谷类的种子富含淀粉,内源性赤霉素可诱导α-淀粉酶等水解酶在胚中合成,并将其分泌至淀粉性胚乳中降解淀粉为小分子物质,供种子萌发需要。研究表明,只有α-淀粉酶才能完成水稻种子淀粉的降解。一氧化氮(nitric oxide,NO)是一种信号分子,可形成各种活性氮物质,并参与解除种子休眠信号传导过程,NO供体可通过提高淀粉酶活性促进种子萌发。为探究AQPs、NO对水稻种子萌发的影响,本研究以博Ⅱ优767的水稻杂交种子为试验材料,采用NO合成抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯[N(G)-nitro-L-arginine methyl ester, L-NAME]、钨酸钠(sodium tungstate, ST)与NO外源供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)、AQPs活性抑制剂氯化汞(HgCl_(2))等对水稻种子进行处理,并借助表观分析和指标检测等手段确定水稻种子萌发过程中种子吸水能力、淀粉酶活性和淀粉降解速率等的变化。研究结果表明:经90 mg/L HgCl_(2)预处理的水稻种子,其吸水能力、淀粉酶活性和萌发率均下降,淀粉含量保持较高水平,胚根和胚芽的生长受到抑制;而NO外源供体SNP则可逆转HgCl_(2)的效应,且NO合成抑制剂L-NAME(15 mmol/L)和ST(80μmol/L)对水稻种子萌发的作用效应与HgCl_(2)的相似。结果表明,在水稻种子早期萌发阶段,AQPs可通过NO介导诱发种子吸收水分,激发淀粉酶,加速淀粉降解,从而促进种子的萌发。探究AQPs与NO在调节水稻种子萌发过程中的关系,对提高农作物产量奠定理论基础。