芝麻內源激素含量的差異及其與雜種優勢的關系

摘要：芝麻具有很強的雜種優勢。以正向和負向雜種優勢很強的組合９５ｍｓ－２ד０５－４７９”和９５ｍｓ－２×矮子白為研究材料，測定了雜交種及其親本幼苗內源激素的含量，研究了激素含量與雜種優勢的相互關系。結果表明，芝麻幼苗中未檢測出吲哚乙酸，茉莉酸、水楊酸和脫落酸含量在０．０５～３５．０２ ｎｇ／ｇ（ＦＷ）。水楊酸含量高的雜種優勢最強，而且水楊酸、茉莉酸含量與產量呈顯著正相關，說明這些內源激素對于芝麻產量雜種優勢的形成具有十分重要的作用。

關鍵詞：芝麻；雜種優勢；內源激素

中圖分類號：Ｓ５６５．３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）07－1335-03

Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ Ｈｏｒｍｏｎｅ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ Ｓｅｓａｍｅ Ｈｙｂｒｉｄｓ ａｎｄ Its Ｒｅｌａｔｉｏｎｓhip ｗｉｔｈ Ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ

ＬＩＵ Ｈｏｎｇ－ｙａｎ，ＷＥＩ Ｆａｎｇ，ＬＩ Ｙａｎ－ｈｕａ，ＹＡＮＧ Ｍｉｎ－ｍｉｎ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ－ｚｈｏｎｇ

（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｉｌ Ｃｒｏｐ Ｂｉｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ / Ｏｉｌ Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ＣＡＡＳ， Ｗｕｈａｎ ４３００６２， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｓａｍｅ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ， ｓｔｒｏｎｇ ｐｏｓｉｔｉｖｅ （９５ｍｓ－２×０５－４７９） ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ （９５ｍｓ－２×Ａｉｚｉｂａｉ）ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ ｓｅｓａｍｅ ｈｙｂｒｉｄｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｌａｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｈｏｒｍｏｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ its ｒｅｌａｔｉｏｎｓhip ｗｉｔｈ ｙｉｅｌｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＩＡＡ ｗａｓ ｕｎｄｅｔｅｃｔａｂｌｅ ｉｎ ｓｅｓａｍｅ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ＪＡ， ＳＡ ａｎｄ ＡＢＡ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．０５ ｔｏ ３５．０２ ｎｇ／ｇ（ＦＷ）． Ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｆｏｒ ＳＡ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ＪＡ ａｎｄ ＳＡ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｅｅｄ ｙｉｅｌｄ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ＳＡ ａｎｄ ＪＡ ｗｅｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｙｉｅｌｄ ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｅｓａｍｅ； ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ； endogenous hormone

芝麻是我國重要的油料作物之一，年種植面積７０萬ｈｍ２以上，總產７０萬～８０萬ｔ，占世界總產近３０％。但芝麻是受環境影響較大的作物，生產上存在產量不高、穩產性不強的問題，不利于芝麻產業的發展。

中國農業科學院油料作物研究所芝麻育種課題組已育成優良的細胞核雄性不育系，其不育性徹底且穩定，在兩系雜交制種方面不存在任何風險。芝麻雜種優勢強，一般可比常規種增產１０％～２０％，因此研究芝麻雜種存在優勢的生理生化原因對進一步利用雜種優勢具有重要意義。近年來，國內外學者對某些生理生化指標與作物雜種優勢的關系進行了廣泛的研究，證明雜種在許多生理生化指標上都表現出較強的雜種優勢，且有些生理生化指標與雜種的產量優勢關系密切，能夠作為參考指標用來預測雜種優勢強弱［１－３］。目前有關植物激素與雜種優勢的關系報道很少。徐榮旗等［４］認為棉花雜種的吲哚乙酸含量明顯高于雙親，而雜種與雙親的脫落酸含量基本處于同一水平，皮棉產量與吲哚乙酸含量呈顯著正相關。郭立平等［５］認為棉花雜交種脫落酸含量在前期低于親本，中后期迅速升高至接近或超過親本。有關芝麻雜種優勢與其內源激素含量的關系目前尚未見報道。本文對兩個芝麻雜交種及其雙親內源激素（吲哚乙酸、脫落酸、茉莉酸、水楊酸）的含量差異進行了比較，探討了芝麻雜種優勢與內源激素的關系，旨在為探明芝麻雜種優勢形成的生理生化機制提供科學依據。

１材料與方法

１．１材料

２００９年在中國農業科學院油料作物研究所武昌試驗基地種植１８個雜交組合，另設兩個常規種作為對照，隨機區組設計，３次重復，每小區７行，行長２．４ ｍ，行寬０．４ ｍ，密度為１５萬株／ｈｍ２，常規大田管理，成熟期考種，收獲后測產。從中挑選出雜種產量正優勢和負優勢較大的雜交組合９５ｍｓ－２ד０５－４７９”、９５ｍｓ－２×矮子白及其親本作為本研究的供試材料。其中９５ｍｓ－２ד０５－４７９”為正優勢雜種，９５ｍｓ－２×矮子白為負優勢雜種。

１．２方法

１．２．１幼苗培養及樣品前處理取雜種當代及親本種子若干，播種在花缽里，待長到兩對真葉時取新鮮幼嫩葉片（去掉莖稈）準確稱重（０．９ ｇ左右），加入液氮研磨成勻漿，然后以８ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１５ ｍｉｎ，取上清液再以１２ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心３０ ｍｉｎ，最后取上清液保存于－７０℃冰箱中。

１．２．２內源激素含量測定方法

1）液相色譜／串聯四級桿質譜條件。流動相：Ａ液為甲醇，Ｂ液為０．０５％（Ｖ／Ｖ）甲酸水溶液，選擇Ｅｃｌｉｐｓｅ ｐｌｕｓ Ｃ１８（５ μｍ，２．１·１５０ ｍｍ）色譜柱，控制流速為３００ μＬ／ｍｉｎ，柱溫３０℃，每次進樣為１０ μＬ。采用梯度洗脫，甲醇起始的梯度為１０％，保持２ ｍｉｎ，逐漸增加到１０ ｍｉｎ時為９０％保持５ ｍｉｎ。采用的質譜條件如下：ＥＳＩ（－）模式，多反應檢測（ＭＲＭ），以Ｎ２為輔助加熱氣（５０ ｐｓｉ），霧化氣（６０ ｐｓｉ）和氣簾氣（３０ ｐｓｉ），離子源的溫度為５００℃，離子源的電壓為－４．５ ｋＶ。

2）植物樣品的制備和激素提取。供試材料為芝麻葉片，試驗分５組，每組重復３次，每個重復測定兩次。準確稱取３００ ｍｇ的葉片加入液氮磨碎，加入０．５ ｍＬ的丙醇 ∶ 水 ∶ 濃鹽酸（體積比為２．０００ ∶ １．０００ ∶ ０．００２）在４℃下振蕩３０ ｍｉｎ，然后加入１ ｍＬ的二氯甲烷，在４℃下振蕩３０ ｍｉｎ。以５ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１０ ｍｉｎ，取上清液約１ ｍＬ，殘渣用０．５ ｍＬ的二氯甲烷重復離心，合并上清液，氮吹。１ ｍＬ的８０％甲醇復溶后，過Ｃ１８固相萃取小柱，用１ ｍＬ的８０％甲醇洗脫，共收集２ ｍＬ的洗脫液，３５℃下真空抽干，２００ μＬ的甲醇 ∶ ０．０５％甲酸水溶液（體積比為１∶１）溶解后，上樣檢測。

２結果與分析

２．１雜種與雙親內源激素含量的比較

本試驗測定了茉莉酸（ＪＡ）、水楊酸（ＳＡ）、脫落酸（ＡＢＡ）以及吲哚乙酸（ＩＡＡ）等４種內源激素的含量，兩次重復，其中ＩＡＡ多次測定均未檢測出，因此最后以其他３種激素的含量為依據進行分析，結果見表１。

從表１可以看出，兩雜交組合９５ｍｓ－２ד０５－４７９”和９５ｍｓ－２×矮子白的ＡＢＡ含量均明顯低于雙親，其中正優勢雜種含量僅為雙親均值的５８．５９％，負優勢雜種含量僅為雙親均值的６４．０５％，這說明兩雜種均具有明顯的負向超親優勢，較低的ＡＢＡ含量可有效防止植株衰老。親本之間ＡＢＡ含量也稍有差異，其中不育系９５ｍｓ－２最高，“０５－４７９”次之，矮子白最低，這與親本在田間的長勢基本吻合。

ＳＡ含量的變化范圍在３．３２～３５．０２ ｎｇ／ｇ之間，其中９５ｍｓ－２ד０５－４７９”雜種的含量是中親值的３．３倍，雜種優勢十分明顯，而且該組合具有較強的抗病性和抗逆性；而９５ｍｓ－２×矮子白組合的ＳＡ含量不高，僅與低值親本相當，具有負向的雜種優勢。

在兩個雜交組合中，ＪＡ含量均比不育系母本略高，中親優勢分別為６４％和６８％。綜上所述，不同內源激素在芝麻幼苗中的含量存在較大差異，而且不同組合中內源激素的中親優勢強度及方向各不相同，ＳＡ含量的雜種優勢最為明顯，可能與芝麻苗期的營養生長優勢具有密切的關系。

２．２正優勢雜種與負優勢雜種產量及經濟性狀的比較

收獲后考種與測產結果表明，兩個組合雜種產量及經濟性狀差異均較大，９５ｍｓ－２ד０５－４７９”具有較強的超親優勢，而９５ｍｓ－２×矮子白沒有雜種優勢（表２）。從考種結果來看，正優勢雜種的經濟性狀優良，抗莖點枯病和枯萎病能力較強。正優勢雜種具有較高的SA含量，其SA含量是負優勢雜種的７．７６倍（表１）。因此，雜種優勢可能與ＳＡ含量存在密切的關系。

２．３雜種及雙親內源激素的關系

從表１可以看出，無論是雜種還是雙親，ＳＡ含量均比ＪＡ和ＡＢＡ含量高，且占據絕對優勢，相對來說，ＪＡ和ＡＢＡ含量較低，這說明雜種ＳＡ在幼苗早期便已誘導產生，并對病毒、真菌、細菌等多種病原物產生抗性。

２．４雜種及雙親內源激素含量與產量的關系

對種子產量與３種內源激素含量進行了相關性分析，發現產量與ＪＡ的相關系數為０．５５７ ５，與ＳＡ的相關系數為０．９８１ ７，相關性達到顯著或極顯著水平，這說明芝麻產量與ＪＡ和ＳＡ含量具有密切的關系，可通過苗期內源激素含量來預測后期的產量表現。另外，ＡＢＡ含量與產量、ＪＡ含量和ＳＡ含量均呈負相關，這說明ABA含量越高，產量越低，可能是因為ＡＢＡ促進了芝麻衰老和早衰從而影響產量的。

３討論

本研究測定了４種內源激素的含量，其中IAA含量多次測定（幼葉鮮重從１倍增加到３倍）均未檢測到，而在辣椒中卻能夠檢測到［６］，因此我們推測芝麻幼苗內吲哚乙酸含量很低，遠低于辣椒等其他作物。在大田生產上我們也可以看到，芝麻從子葉到二葉期生長非常緩慢，時間長達１０ ｄ左右，芝麻幼苗期生長緩慢可能與體內IAA含量過低有關。親本之間ABA的含量存在一定的差異，這與植株的田間表現基本吻合：不育系９５ｍｓ－２開花期早，花期短，植株矮小，生育期短，易早衰；矮子白為地方品種，葉片大，植株壯，不易感染枯萎病和莖點枯病。

本文對芝麻雜種及其雙親幼葉內源激素含量的研究表明，正優勢雜種的SA含量顯著高于雙親，且SA含量顯著高于JA含量，這說明SA在芝麻雜種優勢的形成上起著非常重要的作用。

參考文獻：

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