籽粒苋

科技日报10月30日报道 谷粒大小是决定水稻产量及品质的重要因素之一。最近，华中农业大学张启发院士课题组在谷粒大小和粒型的调控研究方面取得重大进展。本周出版的《美国科学院院刊》（PNAS）发表了该组研究论文，证实水稻中GS3基因控制水稻籽粒大小，发现了该基因中控制籽粒大小的关键区域OSR（OrganSizeRegulation）。　　据文章第一作者、生科院博士生茆海亮介绍，张启发课题组从1997年开始对控制水稻粒形基因GS3研究，直到2006年找到这个基因，历时9年。在此基础之上，该组进一步证实GS3是调控谷粒大小的主要基因，揭示了基因所编码蛋白的结构与功能之间的关系。他们发现该基因编码的蛋白存在相互对抗的前后两个部分，其中前一段（N-端）是控制粒形的关键区域，即OSR，后一段（C-端）对OSR的功能有抑制作用，GS3蛋白内首尾两部分之间的“博弈”最终决定籽粒的大小。研究结果表明，没有GS3蛋白的品种的稻谷为长粒型（长度约10毫米），含有完整GS3蛋白的水稻品种粒型中等（约8毫米），而只有OSR的水稻品种的谷粒为短粒（约6毫米）。　　研究还发现，几乎所有优良粳稻品种都带有完整的GS3蛋白，表现为中等粒型，优良长粒型籼稻品种的GS3蛋白无功能，通过对该基因的导入和替换，能有效地改变水稻品种的粒型。　　茆海亮还提到，他们在玉米、大麦、大豆等其他物种中也发现了GS3同源的基因，并且OSR在这些同源基因中都存在，说明这些基因有可能也控制着相应物种种子大小。因此该研究成果在品种改良中将有着重大应用前景。该基因变异可作为分子标记直接应用于水稻籽粒大小的选育，提高水稻的产量。另外，根据水稻的研究信息，可以对其他物种的GS3同源基因进行克隆，从而指导相应物种的品种改良。

40 g/L。关键词：植物源，抑制效应，小麦，穗发芽引言水稻、小麦、玉米、大麦、油菜等作物在收获季节如遇连阴雨，在田间植株穗上发芽，这种现象称为穗发芽。作物种子穗发芽是世界性灾害。在我国的长江中下游、西南、黄淮冬麦区和东北春麦区小麦穗发芽频繁发生，近年来，北部冬麦区也遭受了严重的危害。小麦穗发芽因α-淀粉酶活性上升，促使籽粒淀粉降解，造成籽粒品质劣化，同时蛋白酶的水解活动使蛋白酶降解为麦谷朊和小分子氨基酸，从而导致筋力下降。防治小麦种子穗发芽，最经济有效的途径就是选育和种植抗穗发芽品种。在目前白皮小麦品种抗穗发芽能力普遍较弱的情况下，化控成为防治小麦穗发芽的另一途径，具有简便、快速而有效的优点。我国防治小麦穗发芽已利用的一些生长延缓剂、激素类药剂，又成本过高，对人体健康危害严重。据研究，种子发芽抑制物质广泛存在于一些天然植物中，尤其在某些林木种子中含量丰富，其种类非常多，作用迅速，而且许多发芽抑制物质对抑制种子萌发无专一性，因此，可以从休眠期长，发芽抑制物质含量高的林木种子、果实或枝叶中提取抑制物质来防治小麦籽粒发芽。本研究在广泛筛选的基础上，以来源充足，含水杨酸（SA）等有效抑制成分且提取简便的几种林木枝叶为原料，分别研究其浸提液对小麦籽粒发芽的抑制效应，以期筛选出安全有效的小麦籽粒发芽抑制剂，为防治小麦穗发芽以及做到安全使用提供理论依据。1　材料和方法1.1 试验材料在广泛筛选的基础上，选择杨树、柳树等含水杨酸（SA）等抑制成分较为丰富的五种常见林木枝叶YS，LS，TS，DX和SL为提取植物源种子萌发抑制剂的天然材料。以当年收获，保存良好的小麦种子（偃师4110、矮抗58）为试验用种。1.2 试验方法1.2.1林木枝叶浸提液的提取 将采集的五种常见林木的新鲜枝叶用电子天平（JA5002）分别称取10 g，放入温度设定为75℃的电热恒温培养箱（DHP-420型），烘干3 h左右，待干物质重量不再随烘干时间而发生变化为止，再用电子天平称量各材料的干物质重，计算出各种材料的含水量。　　根据各种材料的含水量，折算出配制200 mL浓度为280 g/L的母液所需要的各材料鲜重，用电子天平称取。　　将称好的新鲜材料放入铝锅中，加入1 L自来水，置于电炉上进行煎煮浓缩（约4 h），直至浓缩到200 mL，彻底取出浸提液，以备用。1.2.2处理液浓度的配制 用各材料的浸提液母液稀释配制成280 g/L,200 g/L,120 g/L和40 g/L四个浓度梯度。1.2.3小麦籽粒发芽抑制效应鉴定 取保存良好的当年收获的小麦种子（偃师4110、矮抗58），精选籽粒饱满、大小均匀、无病虫害、胚部无损伤的小麦种子，先放入1%的NaCl O溶液中消毒30 min，然后用蒸馏水反复冲洗。将消过毒的小麦种子用蒸馏水浸泡12 h，然后将种子放入事先准备好的4个浓度梯度下的各处理液中浸泡12 h，CK则继续在蒸馏水中浸泡12 h。　　将种子从各处理液中取出，将其腹沟向下置于垫有单层湿润滤纸的培养皿中，每个培养皿排放50粒种子，每个处理一个重复。培养皿放入设定为26℃的电热恒温培养箱中培养，每天定时补充水分，使培养皿中的滤纸保持湿润。每隔12 h观察一次并记录萌动和发芽种子数，3 d后每天观察记录一次，直到第7 d，以胚部破裂露白为萌动，以胚芽鞘达种子长度一半时为发芽。3d后根据发芽的籽粒数目计算发芽势，7 d后根据发芽的籽粒数目计算发芽率。1.2.4试验统计方法和计算公式 方差分析和相关分析采用SAS6.12统计软件和Excel2003数据处理软件。发芽抑制率（%）=（对照-处理）/对照×100 …………………………… (1)发芽势（%）=第3d发芽籽粒数/籽粒总数×100 ………………………… (2)发芽率（%）=第7d发芽籽粒数/籽粒总数×100 ………………………… (3)2　结果与分析2.１　各材料浸提母液不同时间段对小麦籽粒发芽的抑制效应表1　各材料浸提母液不同时间段对小麦籽粒发芽的影响 指　　标 发芽观察时间（h）/（d） 12h 24h 36h 48h 60h 3d 4d 5d 6d 7d 萌动率（%）　　　　处理 CK M3 M2 M5 M4 M184 97A 97aA 99A 99aA 100aA 100aA 100aA 100aA 100aA 5 40B 83bB 88B 92bA 92bA 93bA 93bA 93bA 93bA 0 9C 15cC 21C 24cB 28cB 30cB 38cB 57cB 69cB 0 5C 12cC 18C 22cdB 25cdB 28cdB 37cB 49dB 62dB 0 3C 6dD 16C 17dB 21dB 23dB 33cB 38eC 42eC 0 0D 0eD 0D 0eC 2eC 3eC 3dC 3fD 3fD 发芽率（%）　　　　处理 CK M3 M2 M5 M4 M1 0 93 96 97A 99A 100aA 100A 100A 100aA 100A 0 0 2 20B 77B 88bB 91B 91B 91bB 91B 0 0 2 10C 17C 24cC 29C 37C 55cC 61C 0 0 1 10C 17C 19cdC 25C 32C 46dC 58C 0 0 0 9C 12C 17dC 22C 31C 33eD 36D 0 0 0 0D 0D 1eD 2D 3D 3fE 3E 　注：1.小写字母表示0.05水平下的差异显著性，不同字母间表示差异显著；大写字母表示0.01水平下的差异显著性，不同字母间表示差异极显著。（下同） 2.表中各数值均为两个重复的平均值。（下同）从表1中可以看出，除了培养12 h时的发芽率各处理均为0外，其余观察时间各材料浸提液母液的萌动率和发芽率均低于CK，且随时间的延长而升高，特别是M3萌动率和发芽率随时间延长增长最为明显，其萌动率在24 ～36 h之间由40%迅速增加到83%，发芽率在48～60 h之间由20%迅速增加到77%。M2，M5和M4的萌动率和发芽率在6d前随时间的延长增加平稳，在6 d时M2和M5突增并与M4差异显著，M4则增加基本稳定。M1随时间延长其萌动率和发芽率变化不大。经方差分析可知，除培养12 h时的发芽率各处理均为0，其余观察时间各材料浸提液母液的萌动率和发芽率均与CK差异显著；M5和M4在5d前萌动率和发芽率差异不显著；从整个观察时间的结果来看，可以将各材料的萌动率和发芽率大致分为M1一个，M4、M5和M2一个，M3一个3个水平；48 h以后，M1的萌动率和发芽率均与CK和其它处理差异极显著，72 h时种子萌动率仅为2