外源 ABA 处理提升香稻 2 - 乙酰 - 1 - 吡咯啉合成与积累，助力品质优化

为探究外源脱落酸（ABA）对香稻影响，研究人员开展相关实验，发现 ABA 可提升 2-AP 合成积累及抗氧化活性。

　　

香稻研究新突破：外源 ABA 助力品质提升

在粮食的大舞台上，水稻无疑是一位 “超级巨星”，养活了全球数十亿人口。而香稻，更是水稻家族中的 “贵族”，凭借独特浓郁的香气和较高的营养价值，深受消费者喜爱，其市场价值比普通水稻高出不少，让种植的农户也能收获更多利润。然而，这位 “贵族” 却有些 “娇弱”，干旱、高温、土壤盐碱化等非生物胁迫，常常让香稻产量下降、品质变劣。同时，国际上香稻市场竞争愈发激烈，印度、巴基斯坦、美国等国家不断加大香稻品种的选育力度，我国的香稻产业面临着巨大挑战。

在香稻独特香气的背后，2 - 乙酰 - 1 - 吡咯啉（2-AP）是关键 “功臣”，它的合成路径十分复杂，涉及多条代谢途径和多种酶的参与。脱落酸（ABA）作为植物体内重要的内源激素，在植物生长发育和应对胁迫过程中发挥着重要作用，但它对香稻中 2-AP 合成有何影响，此前却鲜有人研究。为了填补这一空白，助力我国香稻产业发展，华南农业大学的研究人员开展了一项为期两年的田间实验，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。

研究人员采用随机区组设计，以美香占 2 号（MXZ2）和南京香占（NJXZ）这两个优质香稻品种为实验材料，设置了 ABA 处理组和对照组（CK，喷施去离子水）。从水稻的破口期开始，对处理组喷施浓度为 20mg/L 的 ABA，一直持续到开花期，每 3 天喷施一次，共喷施 5 次。实验过程中，研究人员在不同生长阶段采集样本，运用多种实验技术，对各项指标进行了详细测定与分析。

在研究 2-AP 的生物合成与积累时，研究人员发现，外源 ABA 处理显著提高了香稻籽粒中 2-AP 的含量，平均提升了 20.7%。进一步研究发现，ABA 处理使得 2-AP 合成前体脯氨酸（Pro）和 1 - 吡咯啉 - 5 - 羧酸（P5C）的含量增加，参与 2-AP 合成的脯氨酸脱氢酶（PDH）、1 - 吡咯啉 - 5 - 羧酸合成酶（P5CS）、鸟氨酸转氨酶（OAT）等酶的活性也显著增强。同时，ABA 还调节了相关基因的转录水平，上调了 ProDH、P5CS2、OAT 和 DAO4 的转录，下调了 BADH2 的转录，这些变化都为 2-AP 的合成与积累创造了有利条件。

在抗氧化活性方面，研究结果显示，ABA 处理显著增强了香稻剑叶的抗氧化能力。在整个灌浆过程中，ABA 处理组剑叶中丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性均高于对照组。这表明 ABA 处理虽然导致 MDA 含量有所增加，但同时也显著提升了抗氧化酶的活性，有助于维持细胞的稳定性，减少氧化损伤。

然而，ABA 处理对香稻产量和品质的影响较为复杂。产量方面，ABA 处理对两个香稻品种的产量、穗数、每穗粒数、千粒重（除了劣粒千粒重有所增加）和结实率均有一定负面影响，但能使劣粒千粒重增加，在 MXZ2 和 NJXZ 中分别增加了 2.1% 和 4.6%。品质方面，ABA 处理对香稻品质的整体影响有限，但显著提高了糙米率、蛋白质含量和直链淀粉含量。

总的来说，这项研究首次发现外源 ABA 处理能够显著促进田间香稻 2-AP 的生物合成与积累，其机制主要是通过增加前体物质含量、增强相关合成酶活性以及调节基因转录水平实现的。同时，ABA 处理还能增强香稻的抗氧化活性，有利于稳定生产。不过，ABA 处理对香稻产量和品质的影响存在两面性，在实际应用中还需要进一步探索最佳的 ABA 施用浓度、时间和频率，以实现香稻香气与产量的协同提升。该研究为香稻的栽培管理和品种改良提供了新的思路和理论依据，对推动我国香稻产业的发展具有重要意义。

研究方法

本研究采用随机区组设计，设置 ABA 和 CK 两个处理组，每个处理 3 次重复。实验在华南农业大学实验基地进行，选用美香占 2 号和南京香占两个香稻品种，按照当地栽培管理方式进行种植。在破口期，ABA 组喷施 20mg/L 的 ABA，CK 组喷去离子水，直至开花期，每 3 天喷一次。在水稻不同生长阶段采集剑叶和稻穗样本，用于各项指标测定。采用气相色谱 - 质谱联用仪（GC-MS）测定 2-AP 含量，用分光光度法测定相关酶活性和 MDA 含量，通过实时荧光定量 PCR（RT-qPCR）检测基因转录水平，收获期测定产量和品质相关指标。

研究结果

1. 外源 ABA 对香稻 2-AP 生物合成和积累的影响：外源 ABA 处理显著提高了香稻籽粒中 Pro、P5C 含量，增强了 P5CS、OAT、PDH 酶活性，最终使 2-AP 含量显著增加。在 MXZ2 和 NJXZ 中，ABA 处理后的 2-AP 含量在优粒和劣粒中均有明显提升123。
2. 外源 ABA 对香稻 2-AP 生物合成相关基因的影响：ABA 处理显著调节了 2-AP 生物合成相关基因的转录水平，上调 ProDH、P5CS2、OAT、DAO4，下调 BADH2，抑制 DAO2 转录，为 2-AP 合成积累奠定分子基础45。
3. 外源 ABA 对香稻剑叶抗氧化活性的影响：ABA 处理显著增强了香稻剑叶的抗氧化活性，SOD、POD、CAT 活性升高，但同时 MDA 含量也有所增加67。
4. 外源 ABA 对香稻产量和产量构成因素的影响：ABA 处理对香稻产量和部分产量构成因素有不利影响，但能增加劣粒千粒重89。
5. 外源 ABA 对香稻品质的影响：ABA 处理对香稻品质整体影响有限，但能提高糙米率、蛋白质含量和直链淀粉含量1011。

研究结论与讨论

研究表明，外源 ABA 处理可有效提高香稻成熟籽粒中 2-AP 含量，增强抗氧化活性，对香稻生产有积极意义。然而，ABA 处理对产量和品质存在一定负面影响，未来需进一步研究优化 ABA 施用条件，以实现香稻香气与产量的协同提升。此外，部分参与 ABA 介导的 2-AP 生物合成过程的基因功能尚不明确，有待深入研究，从而更全面地揭示 ABA 在 2-AP 生物合成中的调控作用。