种子萌发过程中GA与ABA的作用机制研究进展

种子的休眠与萌发是由胚胎生长势与种皮施加的约束力之间的平衡所决定的,不同种子的萌发不同步,促进萌发所需的刺激变化很大,在发芽之前,种子需要经历吸水、重新激活代谢活动和胚胎组织再分化,以动员储存在种子中的营养物质并启动分生组织活动。从干燥种子到幼苗的过渡对不同的环境条件高度敏感,特别是光、温度和水。这种对环境信号的响应是由一种或多种激素共同调控的,各种植物激素通过高度复杂的相互作用方式来调节种子的萌发,其中赤霉素(gibberellin, GA)与脱落酸(abscisic acid, ABA)在调节种子萌发中的作用尤为关键。本研究综述了GA与ABA在分子水平上控制种子休眠的机制,并探讨了它们与其他激素相互作用的方式,最后展望了植物激素在种子萌发上研究的发展方向。     

种子休眠与萌发相关激素突变体研究进展

休眠是植物在长期的系统发育过程中形成的生物学特性,是调控种子在最佳时间和空间萌发的有效方法。影响植物种子休眠的因素复杂多样,至今人类还不能清楚地阐述其调控机理。激素在种子休眠和萌发过程中起关键作用,近年来,已从拟南芥,小麦、水稻、烟草等植物中鉴定出一系列参与休眠和萌发调控的激素突变体。本文综述脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)及油菜素内醋(BR)等植物激素的相关突变体的研究进展。有助于阐明种子休眠和萌发的分子机理。     

植物激素对种子休眠和萌发调控机理的分析研究

种子适应环境过程主要有两种状态,分别是休眠和萌发。植物激素是影响种子状态的重要因素之一。从能够对种子休眠和萌发产生调控作用的植物激素入手,就植物激素对种子休眠和萌发的调控机理进行分析和研究。     

科技与产品

<正>科技与产品中科院在植物激素互作与性状调控研究中取得进展种子从休眠向萌发转变是植物生命周期中的一个关键转折点。种子休眠是高等植物长期进化选择的结果,对于植物物种繁衍和渡过恶劣环境条件具有关键性作用。在农业生产方面,种子的休眠性能有效地防止种子成熟后在潮湿环境下穗发芽而导致产量和品质下降。前人的研究表明,ABA是唯一已知的能诱导和维持种子休眠的激素。中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组经过多年的研究发现,生长素是第二个可以诱导和维持种子休眠的激     

硫化氢和乙烯交互作用对大豆种子萌发的影响

硫化氢(H2S)在动植物体内被证实是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后的又一种内源性气体信号分子,乙烯(ETH)是一种植物内源激素。H2S和乙烯都参与种子萌发过程,但目前尚未有研究表明,两者之间是否存在相互关系。本研究以硫氢化钠(NaHS)作为H2S的供体,以乙烯利作为ETH的供体,分别研究了不同浓度NaHS和ETH预处理对大豆种子萌发的影响,以及二者在植物种子萌发过程中的相互关系。结果发现:适宜浓度NaHS和乙烯利单独处理都可提高大豆种子的发芽率,且二者适宜浓度分别为300mol/L和100mol/L。更有意思的是,ETH抑制剂AOA处理削弱NaHS诱导大豆种子萌发,而H2S抑制剂AOA处理对大豆种子萌发没有显著影响,暗示H2S可能位于ETH上游调控种子的萌发。由此推测,在种子萌发过程中,H2S与ETH确实存在相互作用。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

乙烯在幼苗根生长发育中调控作用的研究进展

幼苗建成是植物生长的关键时期之一,主要受环境因子和激素影响,大量研究表明乙烯作为重要的信号分子参与并调控根的生长发育。近年来,有关乙烯对植物生长发育的调控机理研究一直深受关注。本研究归纳了几十年来有关乙烯生物合成途径与产生途径方面的研究成果,并以此为中心阐述了乙烯在幼苗根生长发育中产生的生理效应,如主根伸长生长、侧根和不定根形成,幼苗的抗逆性和适应性,通气组织形成等;更进一步分析了根生长发育过程中乙烯的信号作用、乙烯与其他信号分子的相互作用,及其对相关基因表达的调控。综上研究基础,本研究提出了乙烯在生产实践、生理作用及分子调控机理方面的研究问题,以更有益于人们合理应用乙烯调控技术。     

刘永秀研究组发现乙烯调控种子休眠形成新机制

<正>潮湿天气诱发的农作物穗发芽是一种世界性灾害,严重影响农作物的产量及加工食品品质。防止穗发芽发生的有效途径是使种子成熟后保持适度的休眠,但休眠过深也会导致田间出苗率低,引起不必要的经济损失。种子休眠受多种植物激素调节,除广泛报道的脱落酸和赤霉素外,乙烯也在种子休眠调控中发挥着重要作用,但对其分子机制知之较少。因此,对种子休眠的相关分子调控机制进行研究具有重要的理论和现实意义。     

多胺代谢和种子萌发

多胺作为一种生物活性物质广泛参与了植物的生长发育过程。种子萌发是植物个体发育的重要阶段。本文将以多胺参与种子萌发这一过程的代谢变化，并与植物激素的相互作用对种子萌发的影响作一综述。     

种子萌发及幼苗生长的调节效应研究进展

种子萌发是一个复杂的物质代谢过程,多种植物激素和植物生长调节剂参与和调节种子萌发及幼苗生长,使种子活力、幼苗形态、内部营养物质及酶类也发生相应的变化。本文在查阅国内外大量文献的基础上,对脱落酸、赤霉素、细胞分裂素、乙烯、生长素五类植物激素和主要植物生长调节剂以及水杨酸对种子萌发及幼苗生长的影响、调节机制及应用研究进行了综述,为植物生长调节剂在芽苗菜产业健康可持续发展中的科学合理利用提供参考。     

种子休眠与萌发综述

种子休眠是高等植物中显花植物(即裸子植物和被子植物)经过长期进化而获得的一种对环境条件及季节性变化的生物学适应。休眠的种子可以在不适宜幼苗生长的情况下阻止种子的萌发,减少子代在恶劣环境萌发的的风险,一定程度上保障了种群的延续。本综述重点介绍种子休眠的类型、外界环境因素与母体环境因素以及植物激素对种子休眠与萌发的影响,并介绍了休眠的进化,各种不同类型的休眠在系统发生树上的分布,以期在阐明种子休眠机制的基础上提出一些解决生产过程中种子休眠问题的方法与路径,并为破坏严重的野生植物资源的保护,引种栽培提供理论依据。     

花生种子休眠解除过程中相关基因的表达分析

种子休眠性是花生重要的农艺性状,外源乙烯利能诱导花生种子休眠的解除,为了阐明乙烯利作用下花生种子休眠解除的分子机制,设置吸胀的休眠种子为对照,100 mg L–1乙烯利处理吸胀休眠种子后不同时间的样品(AE1、AE2、AE3)进行转录组分析,比较了花生种子休眠解除过程中ABA、GA、ETH、auxin相关基因的表达。结果表明,15个与GA、40个与ABA、60个与ETH、56个与auxin相关的unigenes在花生种子休眠解除过程中表现显著差异表达。荧光定量PCR结果显示,ABA合成关键基因Ah NCED2和代谢关键基因Ah CYP707A1在种子休眠解除过程中均受外源乙烯利诱导,表达差异显著;在休眠和无休眠种子吸胀萌发过程中,Ah NCED2和Ah CYP707A1的表达趋势不同,Ah NCED2对于种子休眠的维持发挥积极作用,而Ah CYP707A1对于种子休眠解除发挥积极作用。     

濒危植物永瓣藤种子休眠与解除

永瓣藤(Monimopetalum chinense Rehd)为我国特有的单种属植物,国家二级稀有濒危保护树种,其种子具休眠特性。测定了永瓣藤种子千粒质量、含水量、吸水率和种子生活力等指标,分别采用层积、酸蚀和GA3处理种子,分析不同处理对种子萌发的影响。结果表明:永瓣藤种子千粒重为(4.504 8±0.055 8)g,含水率为13.18%±1.84%,吸水率为29.95%±1.58%,种子生活力为94.25%±0.017 1%,种子萌发实验的发芽率为0;层积时间对种子萌发影响不显著,最高仅为2.67%±1.53%,种子经50%H2SO4处理20 min的发芽率为18.00%±3.46%,种子经250 mg/L GA3处理24 h然后再经室内层积75 d,发芽率达到72.67%±7.02%,对照仅为1.67%±1.15%,永瓣藤种子休眠首次有效破除。永瓣藤种子休眠可能与种皮障碍有关,种子内可能存在活性较强的内源抑制物质是引起种子休眠的重要原因,GA3处理能有效解除其种子休眠。     

Role of Testa, Cotyledons and Embryonic Axis in Seed Dormancy of Groundnut (Arachis hypogaea L.)

Experiments were carried out during winter–summer (January–June) season to understand the role of seed testa, cotyledons and embryonic axis in imparting dormancy of some groundnut cultivars belonging to different habit groups. Crop was harvested at four maturity stages; 90, 100, 110 and 121 days after emergence (DAE). After drying the pods in shade for 2 days, the germination of seeds with (GST) and without (GSW) testa in rolled germination towels and seeds, and embryonic axes (GEM) in culture media from individual plants of a cultivar was studied. Seed testa played an important role in imparting dormancy followed by the cotyledons, and embryonic axis. However, the nature of dormancy of embryonic axis appeared to be different from that of the testa and cotyledons. Results suggested that the dormancy in groundnut is regulated mainly by testa (a maternal tissue) in the Spanish type, but by cotyledons, and embryonic axis (both zygotic tissue) as well as testa in Virginia types. Thus the genetic control of seed dormancy in groundnut appears to be quantitative in nature.     

纳米材料对作物种子萌发及生长发育的影响

随着纳米材料在农业领域广泛应用,为研究纳米材料对作物种子萌发及生长发育的影响,通过分析纳米材料对作物种子萌发及幼苗生长的促进作用和抑制作用,归纳了纳米对作物生长力的影响,总结纳米影响作物生长发育的机制有打破种子的休眠、促进种子代谢、影响营养元素吸收、影响植物净光合速率和水分利用率、影响植物的抗逆性及诱导植物毒性等。指出纳米材料与植物的相互作用是个复杂的过程;纳米材料与植物间相互作用的机制取决于纳米材料的理、化性质、处理浓度、植物的类型、生长阶段,还与介质、光照强度等环境因素相关。建议今后要进一步研究纳米材料与植物间相互作用的机制;建立科学的评价体系,全面反映纳米材料的植物效应;加强纳米材料在农业资源与环境中的研究,使纳米材料在可持续农业中发挥良好作用。     

种子萌发及其调控的研究进展

大多数有花植物通过有性生殖和产生种子繁衍后代, 种子的成功萌发和正常成苗决定植物物种的繁衍与生存。种子萌发容易受到机械伤害、病害和环境胁迫的影响, 是植物生活周期中最重要和最脆弱的阶段, 对于一年生和二年生植物则更为重要。种子萌发是一个复杂的多步骤过程, 在这个过程中静止的干燥种子迅速恢复代谢活性, 完成胚伸出周围结构的细胞事件, 以及为随后的幼苗生长做准备。本文综述了近年来种子萌发及其调控的研究进展, 主要包括种子萌发过程中的重要生理事件, 与种子萌发有关的蛋白合成、翻译后修饰和蛋白质组, 以及植物激素对种子萌发的调节。此外, 我们还提出了种子萌发的能量刺激假说, 此假说为回答植物学、农学和园艺学中的两个基本问题, 即胚怎样从它的周围结构中伸出完成萌发？胚的伸出怎样被阻断以至于种子被维持在休眠状态？以及减少禾谷类作物种子和粮食生产中发生的穗萌现象提供了新的研究思想。     

滇重楼种子休眠机理研究

探讨滇重楼种子休眠机理,为打破种子休眠促进滇重楼实生育苗提供理论基础。采用重量法、胚率测定、ELISA等方法对种子吸水特性、萌发抑制物及种胚休眠与发育的内源机理进行了研究。结果表明,滇重楼种子休眠属于形态学-生理学休眠类型。滇重楼种胚发育不完全、种子中存在萌发抑制物质是种子休眠的主要原因。种子不存在吸水障碍,与休眠无关。内源激素ABA和GA3在滇重楼种子休眠与萌发过程中起着重要作用,ABA是引起休眠的关键因素,ABA含量的降低是滇重楼种胚发育的始动因子,GA3有助于种子的生理后熟。萌发抑制物的存在可能抑制了种胚发育,而与生理学后熟过程无关。在自然条件下,滇重楼生境中较长的低温时期可能是滇重楼种子具有较长时间休眠的外界原因。     

Genetic variation for secondary seed dormancy and seed longevity in a set of black‐seeded European winter oilseed rape cultivars

Secondary seed dormancy in oilseed rape is a phenomenon that allows seeds to survive in the soil for many years without germination. Following soil cultivation, dormant seeds may germinate in subsequent years, and they are the main reason for the occurrence of volunteer oilseed rape plants in successive crops. Inheritance of secondary dormancy may be related to seed longevity (SL) in the soil. Genetic reduction in secondary dormancy and SL could provide a mean to reduce the frequency of volunteer plants and especially the dispersal of transgenic oilseed rape. The aim of the present study was to analyse secondary dormancy, germination rate and SL of 28 black‐seeded winter oilseed rape cultivars using in vitro laboratory tests. The material was tested in field experiments at six different locations in Germany in 2008/2009. Significant effects of the genotype and the location on all traits were found. Heritability was high for secondary dormancy (0.97) and moderate for germination rate (0.70) and SL (0.71). Results indicate that a selection for low secondary dormancy would be effective.     

中国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性的分子标记鉴定

为探索我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠的遗传基础,利用已报道的4个3AS上的SSR标记(Xbarc57、Xbarc294、Xbarc310和Xbarc321)和1个3BL上的Viviparous-1基因标记Vp1-b2对107份我国小麦微核心种质及31份地方品种进行籽粒休眠的分子标记鉴定。结果表明,5个分子标记在试验材料中表现出丰富的等位变异,具有5～6种等位类型,与籽粒萌芽指数(GI)密切相关。根据一般线性模型分析结果,各位点的等位变异显著影响籽粒休眠,其中Vp1-b2和Xbarc294对籽粒休眠作用较其他标记大,可分别解释65.8%和61.2%的表型变异;其次是Xbarc310(56.3%)和Xbarc57(55.8%),最小的是Xbarc321(53.3%)。而5个标记联合可解释95.9%的性状变异,其次是Vp1-b2和Xbarc294的组合(89.1%),解释变异最小的标记组合是Vp1-b2和Xbarc321(79.4%)。5个分子标记即可解释籽粒休眠的绝大部分表型变异,说明我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性受3AS和3BL上的2个主效基因控制。     

蒙古蒲公英休眠特性研究

蒙古蒲公英为我国药典和兽药典收录的基源植物,在我国广泛分布.实验发现,蒙古蒲公英存在休眠现象,本实验通过形态解剖、激素处理(IBA、NAA、6-BA、GA)来研究蒙古蒲公英休眠的原因以及打破休眠的方法,为提高蒙古蒲公英的发芽率提供可行依据.结果表明:室温条件培养1个月,蒙古蒲公英种子发芽率为1％左右;破种皮种子只有吸胀而无萌发;形态解剖发现蒙古蒲公英种子有形态后熟,1个月即可完成形态后熟;不同激素、不同浓度以及不同浸种时间对蒙古蒲公英的发芽率有不同影响,其中6-BA浓度50 mg/L浸种9d的处理效果最好,萌发率高达54％,但从种子萌发以及幼苗质量综合考虑,建议200 mg/L GA处理12d,效果最好.综上所述,蒙古蒲公英休眠主要由形态后熟以及生理休眠所导致,激素处理可以有效打破其休眠.