羊草种子萌发相关基因的筛选及表达分析

前期实验表明,变温处理(28℃12h/16℃12h)可显著提高羊草种子的萌发率,且羊草种子萌发中的第1天是接受变温信号的关键时期。以此为研究基础,结合羊草种子变温萌发的转录组测序数据,针对羊草种子萌发初期对变温处理的响应筛选出与种子萌发、休眠及低温相关的基因24个,利用测序结果中这些基因的RPKM值制作基因表达热图并分析其表达差异。以萌发率高、低的两种羊草种质的种子为材料,对24个基因在恒温12h(28℃)和变温1d(28℃12h/16℃12h)萌发处理中的表达分别进行了定量分析。结果表明,与恒温对照相比,变温处理12h后,表达明显上调的基因有SAIN1,PP2C62,EXPB3,EXPB4,GA3ox,EXPA2和EXPA7,而表达明显下调的基因有bHLH49,GID1,ABI8,Chi1,11833,CBF3,NAC2,PP2C72,SAIN2和5423。通过进一步分析相关基因在高、低萌发率两个种质中表达的差异,筛选出其中可能与羊草种子萌发相关的基因有几丁质酶基因Chi1,转录因子基因CBF3,羊草新基因5423,赤霉素合成基因GA3ox,细胞松弛素蛋白基因EXPB4和羊草新基因SAIN1,将为下一步阐明羊草种子萌发的分子作用机理奠定基础。     

种质及变温对羊草种子萌发的影响

针对羊草种子萌发率低的问题,对43份不同种质的羊草种子,在两种变温条件下的萌发率进行了研究,并对恒温、变温、变温时长、变温时段对羊草种子萌发率的影响进行了测试。结果表明,羊草种子萌发率受种质影响较大,不同种质的羊草种子萌发率变幅为10%~95%,差异极显著。此外,羊草种子萌发亦受温度调控,恒温条件下(16、20、22、28、37 ℃)种子萌发率均较低,变温28 ℃(12 h)/16 ℃(12 h)则显著提高了种子萌发率,增幅为50%~90%。且变温处理对种子萌发有“时间剂量累加效应”,即变温处理时间越长,萌发率提高越大。在第1、2天时变温处理的种子萌发率与恒温对照相比,达到极显著差异,且在24 h内接收低温信号的剂量时长在2~16 h,高于16 h萌发率不随时间增加,低于2 h萌发率提高不显著。此外还发现,萌发24 h之内,羊草种子对变温处理有一个敏感的“窗口期”,即8~12 h,在这个时段内变温处理对种子萌发率提高最为显著。     

羊草种子萌发条件的探讨

本文对羊草种子萌发时所需要的条件进行了研究，结果表明：羊草种子适宜在15～25℃或20～30℃（2变温、预冷＋0．2％KNO3预处理的条件下进行萌发。     

新银合欢种子的萌发检验

通过用4个不同恒温、1个变温及用80 ℃热水、98%的浓硫酸不同时间分别浸种对新银合欢Leucaena leucocephala种子进行发芽试验,研究不同处理水平和不同处理组合对新银合欢种子萌发的影响.结果表明:在不同处理水平下,新银合欢种子发芽率、发芽势的最佳温度分别为18 ℃16 h/28 ℃8h 变温和20 ℃恒温,发芽率、发芽势的最佳热、酸蚀处理分别为酸蚀20和45 min;在不同处理组合下,新银合欢种子发芽率、发芽势最佳处理组合均是18 ℃16h /28 ℃8h 变温与98%浓硫酸浸种45 min的组合.     

沙生针茅种子破除休眠的方法

为破除沙生针茅(Stipaglareosa)种子休眠,采用不同种子处理方法,测定各种处理对种子萌发的影响,明确解除种子休眠的有效途径。结果显示,1)解除种皮休眠:60℃蒸馏水浸泡种子24h,种子吸水率、发芽率、发芽势分别达到26.32%、38%和32%;机械划破种皮,种子发芽率达到34%。2)解除胚生理休眠:-20、-20℃变温处理96h,发芽率、发芽势分别达到48%和46%;切除种子3/4胚乳,发芽率、发芽势分别达到58%和54%;用80mg·L-1赤霉素(GA3)水溶液浸泡种子24h,发芽率、发芽势分别达到54%和48%。3)解除种子综合休眠:采用变温+浸泡+GA3方法,发芽率、发芽势分别达到78%和76%。种子存在的萌发抑制物对种子发芽的影响大于种皮不透性对种子发芽的影响。种子发芽高峰期集中于前2~5d,切除胚乳和GA3水溶液浸泡种子,发芽高峰期集中于前2~8d。     

无芒隐子草和条叶车前种子破除休眠研究

对无芒隐子草和条叶车前种子休眠特性和破除休眠的方法进行了研究.结果表明,35/20℃变温可有效破除无芒隐子草种子的休眠,20℃恒温条件下, 0.02%,0.05%和0.10% GA3都可有效破除条叶车前种子的休眠,二者休眠均属于胚休眠类型;而25/10,25/15,30/20,40/20和50/20℃变温都不能破除无芒隐子草种子休眠;20/10,25/10,25/15和30/20℃变温,0.2% KNO3和60%,70%,80%,90% H2SO4浸泡处理均不能破除条叶车前种子休眠.0.02% GA3处理不同时段的条叶车前种子а-淀粉酶活性均高于对照,其中以培养24 h相差最大,为对照的11.3倍.GA3诱导条叶车前种子大量萌发前 48 h出现а-淀粉酶活性高峰,而对照出现在大量萌发前 108 h.无芒隐子草和条叶车前标准发芽初次统计时间分别在第3和第3天,末次统计时间应分别在第10和第8天.     

温度对8个野生早熟禾材料萌发特性的影响

以8个野生早熟禾（Poa）种质种子为萌发试验材料,设6个恒温和2个变温处理,探讨其萌发的适宜温度范围,为野生早熟禾引种驯化和开发利用提供依据。结果显示,10~35 ℃恒温范围内,随温度升高,野生早熟禾材料种子的萌发速度、发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽长、胚根长、苗鲜质量均表现出先增大后降低的趋势。8个温度处理下,野生早熟禾种子在20~30 ℃恒温萌发速度最快,初始萌发时间4～5 d,10 ℃恒温萌发速度最慢,初始萌发时间11～14 d,比最快萌发速度延迟6～10 d。以发芽率、发芽势和发芽指数3个萌发指标为主要依据,并参考胚芽和胚根长、苗鲜质量,认为波伐早熟禾（P.poophagorum）、草地早熟禾(甘南)（P.pratensis）和小药早熟禾（P.micrandra）种子最适宜萌发温度为20 ℃恒温;草地早熟禾(兴隆山)、草地早熟禾(肃南)、草地早熟禾(渭源)、草地早熟禾(天祝)和硬质早熟禾（P.sphondylodes）种子最适宜萌发温度为25 ℃恒温。对大多材料种子而言,较高的恒温（25 ℃）有利于胚芽生长,较低的恒温（20 ℃）或变温有利于胚根生长,5 ℃/20 ℃和10 ℃/25 ℃两个变温条件下的各项指标低于对应高温20和25 ℃恒温处理。     

模拟干旱胁迫及温光对海乳草种子萌发的影响

试验以海乳草种子为材料,通过设置有无光照(光照周期为12h,光照强度为7200lx,12h黑暗)7种恒温和3种变温(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃;10~20℃、15~25℃、25~35℃)筛选海乳草种子适宜的萌发条件,在此条件上模拟干旱及设置不同盐碱梯度,通过发芽率、发芽指数、活力指数探讨不同盐碱和干旱胁迫对海乳草种子萌发的影响。结果表明:(1)海乳草种子萌发属于光促型,在有光条件下,25℃或20~30℃萌发效果最好,并且变温有助于发芽;(2)海乳草种子的活力及生活力均随渗透势升高呈下降趋势,-0.735MPa渗透处理下,其种子几乎不发芽;(3)不同渗透势即不同盐碱浓度对海乳草种子萌发初期影响显著,随盐碱浓度升高,种子的发芽力及生活力均逐渐降低。低渗处理(-0.46Mpa)下,Na2CO3对种子萌发的抑制作用显著高于NaCl,且随渗透势升高抑制效果加重。     

5种处理方法对沙生针茅种子萌发影响的研究

为了揭示沙生针茅（Stipa glareosa）种子萌发机理,探索促进其种子萌发的方法,以其种子为材料,采用室内控制试验,测定不同处理对种子萌发的影响。结果显示：60℃蒸馏水浸泡种子24 h,-20℃、20℃低温变温处理96 h,80 mg·L^-1赤霉素（GA₃）水溶液浸泡种子24 h,均能提高种子的发芽率和发芽势,且以80 mg·L^-1 GA₃处理效果最好。     

羊草种子休眠和萌发的激素调控研究

采用脱落酸(ABA)、赤霉素3(GA₃)、赤霉素4+7(GA₄₊₇)3种外源激素和氟啶酮(fluridone,FL)、多效唑(paclobutrazol,PA)2种激素生物合成抑制剂处理羊草种子,研究其对羊草种子休眠和萌发的影响,结果表明,低浓度外源ABA对羊草种子休眠和萌发无影响,高浓度显著抑制其萌发;ABA的生物合成抑制剂FL可逆转ABA对萌发的抑制作用,表明吸胀过程中ABA的合成是维持羊草种子休眠的重要原因;GA₄₊₇ 显著促进羊草种子萌发,而GA₃没有影响;GA的生物合成抑制剂PA可显著降低种子萌发率,但其抑制作用可为外源GA₃所逆转,说明GA对于非休眠种子的萌发是必须的;FL+PA处理后,尽管吸胀过程中ABA的合成受到抑制,但种子的萌发率仍显著降低,进一步支持GA是种子萌发所必需的结论。除FL溶液冷层积8周可显著破除羊草种子休眠外,其他介质冷层积均不同程度的诱导种子形成二次休眠,这一过程可能与冷层积中ABA含量的增加有关。     

温度与盐碱胁迫交互作用对羊草种子萌发与幼苗生长的影响

羊草(Leymus chinensis)是我国东北松嫩盐碱化草地上的建群植物。为明确羊草在种子萌发与幼苗生长阶段对盐、碱胁迫及与温度交互作用的响应,采用3个温度处理(20/10℃,30/20℃和35/25℃),并混合2种中性盐(NaCl:Na₂SO₄=9:1)与2种碱性盐(Na₂CO₃:NaHCO₃=9:1)分别模拟土壤盐、碱胁迫条件进行研究。结果表明:随着盐碱胁迫浓度的增加,羊草种子的发芽率、发芽速率、叶片长度与根系长度均呈下降趋势,且在碱胁迫下其降幅更大;另外这2种胁迫均对羊草幼苗根生长的抑制作用更强。温盐、温碱交互作用显著影响羊草种子的萌发与幼苗生长,其中30/20℃处理下羊草生长最好;在盐胁迫下,当盐浓度<200mmol·L^-1时,低温是影响种子萌发的主要因素,随着盐度继续增加,高温则加剧了盐胁迫对种子萌发的抑制作用;在碱胁迫下,即使碱浓度较低,高温与其交互作用也极大地加剧了对种子发芽的抑制。因此,盐、碱胁迫及温盐、温碱交互作用对羊草种子萌发与幼苗生长的抑制作用明显不同,碱胁迫及其与温度交互作用对羊草的伤害更大。     

温度、光照和水分对飞扬草种子萌发和幼苗生长的影响

为明确热带常见杂草飞扬草(Euphorbia hirta)的种子萌发特性,本研究运用培养皿滤纸法和盆栽法,分别研究温度、光照和水分条件对飞扬草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,飞扬草种子在20~40℃范围内均可萌发,其中30℃为种子萌发的最适温度(萌发率和萌发指数均最大),25℃时幼苗生长最好(根长/苗长为1.031)。恒温条件(25℃)下,光照8~24h时的种子萌发率无显著差异(平均值94.07%)、光/暗0h/24h时萌发率降至52%(P0.05),萌发指数随光照时间缩短先增大后降低,光/暗16h/8h时最大(93.93),0h/24h最低(30.59);有光照时幼苗的根长均显著大于苗长,无光照时苗长显著大于根长(P0.05)。变温条件(光/暗,35℃/25℃)下,光照时长对飞扬草种子萌发率和幼苗苗长无显著影响(P0.05),随光照时长缩短萌发指数和幼苗根长均显著减低(P0.05)。综合各指标,12~16h光照为飞扬草种子萌发和幼苗生长的最佳光照条件。25℃、光/暗12h/12h条件下,飞扬草在土壤最大持水量60%时的种子出苗率达39%、幼苗根长苗长比为1.10∶1。     

盐碱、温度及其互作对丹参种子萌发及幼苗生长的影响

丹参(Salvia miltiorrhiza)是我国传统药用植物,本研究以丹参种子为试验材料,研究了两种变温(18℃/28℃和28℃/38℃)条件下,4种浓度(6.25、12.5、25、50 mmol·L-1)盐溶液和4种浓度(3.125、6.25、12.5、25 mmol·L-1)碱溶液对丹参种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:盐碱、温度及其互作对丹参种子萌发及幼苗生长均有显著影响(P<0.05).18℃/28℃处理下的丹参种子萌发和幼苗生长状况均显著优于28℃/38℃处理(P<0.05).在18℃/28℃条件下,6.25 mmol·L-1盐溶液对丹参种子萌发有促进作用,其发芽率和发芽指数显著高于清水对照(P<0.05),相对盐害率显著低于清水对照(P<0.05),12.5 mmol·L-1盐溶液和3.125 mmol·L-1碱溶液对丹参种子发芽率、发芽指数和相对盐害率无显著影响(P>0.05),25和50 mmol·L-1盐溶液以及6.25、12.5和25 mmol·L-1碱溶液胁迫处理均显著降低丹参种子发芽率和发芽指数(P<0.05),增加相对盐害率(P<0.05);28℃/38℃条件下,6.25和12.5 mmol·L-1盐溶液以及3.125和6.25 mmol·L-1碱溶液胁迫对丹参种子发芽率、发芽势和相对盐害率无显著影响(P>0.05),25、50 mmol·L-1盐溶液和12.5、25.0 mmol·L-1碱溶液均显著降低丹参种子发芽率和发芽指数(P<0.05),增加相对盐害率(P<0.05).盐胁迫和碱胁迫处理均显著抑制丹参苗长生长(P<0.05);两种变温条件下,6.25、12.5 mmol·L-1盐溶液和3.125 mmol·L-1碱溶液对丹参幼苗叶长生长无显著影响(P>0.05),25、50 mmol·L-1盐溶液以及6.25、12.5和25 mmol·L-1碱溶液均显著抑制叶长生长(P<0.05);18℃/28℃下6.25 mmol·L-1盐溶液对幼苗叶宽生长有促进作用,除28℃/38℃下6.25 mmol·L-1盐溶液和3.125 mmol·L-1碱溶液对叶宽生长无显著影响(P>0.05)外,其余盐碱胁迫处理均显著抑制叶宽生长(P<0.05).综上,盐碱、温度及其交互作用显著影响丹参种子萌发和幼苗生长,低温条件下盐碱对丹参种子的影响相对较小;丹参种子萌发和幼苗生长对碱胁迫更为敏感;建议丹参种子盐碱育苗时应选择盐碱度较低的土地,适宜在18℃/28℃较低温度时进行育苗.     

草地早熟禾种子加速老化方法研究

以辉煌、兰月、普通3个草地早熟禾(Poa pratensis L.)品种种子为材料,研究比较老化温度(38、40、42、44和46℃)和时间(24、36、48、60、72、84和96 h)处理对种子发芽率的影响,筛选确定草地早熟禾种子进行人工加速老化测定的适宜条件,并建立标准化的测定程序。结果表明:随着老化温度的升高,草地早熟禾种子发芽率明显下降(P<0.05),44℃和46℃老化处理效果明显,辉煌种子发芽率由71%降至4%,而普通种子发芽率由95%降至36%;在老化时间处理中,老化60 h至96 h可以使种子发芽率显著下降(P<0.05);老化温度与时间的互作效应与种子标准发芽率高低有关,老化温度是促进种子老化的关键因素,老化时间的作用效果受老化温度和种子标准发芽率的影响;草地早熟禾种子加速老化处理的适宜条件是44℃老化60 h。     

环境因子对苦豆子种子萌发和幼苗生长的影响

研究光照、温度、水分和土壤盐分等因子对苦豆子(Sophora alopecuroides L.)种子萌发的影响。结果表明:在持续光照、持续黑暗和16 h光照/8 h黑暗下种子萌发最适宜的温度为25℃;在16~8 h光暗交替下,25℃/16℃昼夜变温发芽率最高;种子萌发对光照不敏感;种子萌发最适土壤含水量为8%~13%;种子发芽期对NaCl的耐受浓度为1.2%。     

温度对垂穗披碱草种子萌发的影响

在恒温、变温和光照3种处理因素6个梯度水平的条件下,对取自4个不同海拔高度垂穗披碱草（Elymus nutans）种子的适宜发芽条件进行了研究。结果表明,垂穗披碱草的适宜发芽温度范围为15~25 ℃;变温可显著提高种子发芽率和发芽整齐度,最佳变温组合为20 ℃/10 ℃,发芽率和发芽势分别较20 ℃恒温条件提高20.2%;垂穗披碱草种子萌发对光照条件反应不敏感;在低温条件下,低海拔种子的总体发芽能力要优于高海拔种子,而在高温条件下则表现为高海拔优于低海拔的态势,但在中等温度条件下,各海拔高度的种子间无显著差异。     

草原毒害草—黄花棘豆种子萌发的影响因素探讨

黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)是我国西部高寒草甸一种危害严重的毒害草,为明确黄花棘豆种子的萌发特征,本文主要探讨发芽前处理和温度对黄花棘豆种子发芽状况的影响。结果表明:温度对黄花棘豆种子萌发的影响最为显著:在10℃~25℃范围内,随着温度的升高种子发芽率增大;并且,恒温条件下其发芽率均高于与之对应的变温条件。其中,25℃恒温条件下其发芽率最高为15.3%;10℃/5℃变温时最低,仅为1.3%。另外,随着温度的上升,种子发芽指数增大、发芽时间缩短、硬实率降低:10℃/5℃时其发芽指数最低仅为0.05,平均发芽开始时间长达22.3d,硬实率高达97.2%。再者,发芽前处理对于黄花棘豆发芽状况的效应亦受到温度条件的影响。温度为变温25℃/5℃时,冷水浸种可明显提高种子的发芽指数,缩短种子萌发的开始时间;温度为恒温10℃时,冷水浸种可提高种子发芽率。然而,其他温度条件下其种子发芽率、发芽指数、发芽开始时间及硬实率与对照均无明显差异。因此,对于高寒草甸年均温较低、昼夜温差大的情况,黄花棘豆依靠种子快速建立种群的机会较小。