干旱条件下外源蔗糖对高表达玉米C4型pepc水稻种子萌发的影响

为揭示外源蔗糖参与干旱胁迫下高表达转玉米C₄ 型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)基因(C₄ pepc)水稻(简称：PC)种子萌发的生理机制，该研究以 PC及其未转基因野生型受体‘Kitaake’(简称：WT)的种子为材料，研究外施不同浓度蔗糖联合模拟干旱(10% PEG 6000)处理下，其种子发芽参数、总可溶性糖及可溶性蛋白含量、蔗糖非发酵1 (sucrose nonfermenting 1, SNF1)相关蛋白激酶(SNF1 related protein kinase 1s, SnRK1s)基因以及PEPC基因表达等参数的变化。结果表明：(1)PEG 6000模拟干旱处理均显著抑制两材料发芽，但明显促进胚根的生长；外施蔗糖则呈现浓度效应，高浓度蔗糖(>150 mmol·L^-1)进一步加剧了干旱对发芽的抑制效应，而低浓度(<30 mmol·L^-1)则可缓解干旱的抑制，但与WT(<30 mmol·L^-1)相比，促进PC水稻萌发的外施蔗糖浓度(<6 mmol·L^-1)更低，且各处理的发芽表现与其α 淀粉酶活性的动态表现一致。(2)与WT相比，外施3 mmol·L^-1蔗糖联合干旱处理下，显著提高了PC种子的发芽率，且伴随PC内源蔗糖含量、总可溶糖和可溶性蛋白含量显著增加；且外施3 mmol·L^-1蔗糖使PC中内源C₃ pepc基因表达下调，而外源导入C₄ pepc基因表达显著增加。(3)与WT相比，干旱处理下外施3 mmol·L^-1蔗糖，PC的糖信号相关基因SnRKs亚家族基因(包括SnRK1s：OsK1a OsK24 OsK35和SnRK2s:SAPK6)的表达也显著增加。研究发现，外施低浓度蔗糖通过上调PC水稻种子中可溶性糖和可溶性蛋白含量，增强SnRK1s亚家族基因和外源C₄ pepc基因的表达，提高了α 淀粉酶活性，从而缓解了干旱胁迫对PC种子萌发的抑制。

Physiological Mechanism on Seed Germination in C4 Phosphoenolpyruvate Carboxylase Transgenic Rice (Oryza sativa) by Exogenous Sucrose under Drought Conditions