乙烯在种子休眠与萌发中的调控作用

种子休眠是指有生活力的种子在适宜的温度、水分、氧气等萌发条件下仍不发芽的现象。乙烯是植物生长的气体环境中非常重要的组分,调控植物生长发育的很多过程,包括种子萌发、花叶脱落、花衰老和果实成熟等。研究表明,植物激素赤霉素(GAs)和脱落酸(ABA)在调控种子休眠和萌发过程中存在相互拮抗关系;ABA诱导休眠,抑制种子萌发;GAs可以解除种子休眠,促进种子萌发;乙烯对很多物种打破休眠起重要作用,能促进休眠种子萌发的有效浓度是0.1~200uL/L。此外,利用乙烯生物合成和代谢过程中的抑制剂及乙烯信号传导途径中基因的突变体研究表明,乙烯参与到种子的休眠和萌发过程。乙烯通过调控ABA的代谢和信号传导途径对ABA产生拮抗作用。     

温度对水曲柳种子萌发过程中物质转化和内源激素含量的影响

以经过层积处理解除休眠的水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)种子为材料,在两种不同温度条件下进行萌发试验,探讨温度对种子萌发过程中物质转化和内源激素含量的影响.结果表明:与适宜温度下萌发相比,较高温度(25 ℃)下萌发时,种胚中GA3和ZT含量降低,种胚和胚乳中ABA含量升高,种胚中GA3/ABA、IAA/ABA、ZT/ABA的比值降低.内源激素向利于种子休眠的方向发展,从而使种子中脂肪酶和β-淀粉酶活性受抑制,脂肪和淀粉的分解缓慢,可溶性蛋白和糖的进一步代谢受到不同程度的抑制,导致种子不能正常萌发.     

活性氧在种子萌发过程中的作用研究进展

种子是农业生产中最基本的生产资料。种子成功整齐发芽是作物生长发育、高产稳产的第1步。活性氧(ROS)是一类多功能化合物,在种子萌发过程中发挥着关键作用。本研究介绍了ROS的种类、产生部位以及对种子萌发的“氧化窗口”效应,总结了ROS调控种子萌发的机制并对未来研究提出展望。目前ROS调控种子萌发的研究集中于:①当条件合适时,ROS维持在一个适当的水平,启动赤霉素(GA)等信号转导途径、抑制脱落酸(ABA)途径,调控细胞膨大,促进种子萌发;②当面临不利环境时,ROS的过量积累会对生物大分子造成氧化损伤,诱导ABA途径,抑制种子萌发。ROS通过生物分子氧化、种皮弱化和胚乳衰退解除种子休眠。今后,需进一步探索对种子萌发起到积极作用的“氧化窗口”范围,同时结合转录组学和代谢组学技术筛选种子萌发中调控ROS含量相关基因,更好地了解ROS促进种子萌发的机制。图3表1参94     

种子活力与萌发的生理与分子机制研究进展

种子活力形成于种子发育的脱水阶段,与以往理解不同,近来研究表明种子脱水不仅仅是一个简单的失水过程,脱水与萌发存在一些相同的基因表达和代谢特征。萌发始于吸水膨胀,种子代谢恢复,胚根突破胚乳和种皮等外围包被组织完成萌发。种子萌发的质量关键在于储藏的mRNA的质量,另外,蛋白质稳定性和DNA完整性影响萌发的表型。激素作为一种信号小分子物质,浓度极小甚至是趋于零时对种子萌发仍具有非常重要的作用,近年来研究表明ABA/GAs的阈值范围调控种子休眠与萌发,其中,ABA几乎作用于种子萌发的全部过程,GA的作用并不像ABA那样广泛,主要在胚根突出时发生作用,且ABA和GA彼此抑制对方的合成与分解代谢基因,它们均可调控α-淀粉酶基因的转录。除ABA和GA外,近来发现AUX参与调控种子的休眠与萌发,其对胚根突出的调控比对子叶开展更加精细,AUX信号与ABA信号存在交叉,AUX通过其响应蛋白ARF10/16间接调控ABA信号通路中ABI3的稳定性来调控拟南芥种子休眠与萌发。与光照条件下相比,在土壤中萌发的幼苗将形成一个特异性的组织“顶钩”,它的主要作用是在幼苗“顶土”时保护顶端分生组织,“顶钩”形成与生长素的不均匀分布有关。为了提高种子活力,引发技术被运用于生产,引发的关键在于控制种子“萌而未发”,在“回干窗口”内及时脱水,引发过程中种子储藏的mRNAs和蛋白已经执行功能,回干后这种分子机制被“牢记”,再吸胀的种子可以迅速整齐的萌发。除毒害分子外,ROS还作为信号分子参与调控种子休眠释放、胚乳松弛和贮藏物动员,且其与激素分子ABA和GA等存在交互作用,ROS还参与蛋白的翻译和翻译后修饰调控种子萌发吸水和贮藏物动员。在种子萌发过程中,甲硫氨酸代谢是代谢核心,其代谢产物广泛参与调控种子萌发的一些生理生化反应,如：DNA的合成,蛋白质的稳定性,染色体结构的形成和重塑,生物素的合成等,另外还与激素分子ABA、GA、ETH和CTK及活性氧活性（氮）存在交互作用。近来还发现甲硫氨酸亚砜还原酶决定种子的寿命,它可能是种子活力的一个新的分子标记。本文将围绕上述内容对国内外研究现状进行综述,并对今后的研究热点,种子“提早”收获的感官依据,高活力种子田间出苗差异的分子机制,生长素在胚根突出时的重要作用,甲硫氨酸代谢,种子活力检测方法的选择等内容进行了展望。     

种子休眠与解除机理的研究进展

具有休眠特性的种子如何顺利地经过后熟过程正常萌发,是到目前为止学者一直探究的问题。综述了种子休眠和萌发过程中激素、酶、可溶性糖和脂肪的动态变化,以及这些有机物质和环境条件对种子萌发的影响。脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)是调控种子休眠与萌发的一对拮抗内源激素,生长素(IAA)对萌发没有明显的影响,但间接影响种胚的发育和其他激素水平。葡萄糖六磷酸脱氢酶(G-6-PDH)是TCA循环和PPP途径的关键酶,其活性变化对种子完成后熟有关键性作用;淀粉酶活性的变化决定了种胚中淀粉的含量。在萌发过程中,种子新陈代谢开始旺盛,大量利用可溶性糖和脂肪,它们之间可以相互转化。环境条件中温度和含水量是种子萌发的关键因素,种子休眠与萌发可通过温度来调控,低温层积有利于打破种子休眠,完成后熟,为种子的萌发奠定物质基础。     

不同激素处理对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响

以哥伦比亚野生型拟南芥种子为试验材料,研究了不同浓度ABA、GA3和PAC对种子萌发和幼苗生长的影响.在无菌条件下,将拟南芥种子分别点种在添加不同浓度ABA、GA3和PAC的MS基本培养基中进行培养,然后对拟南芥种子的萌发情况进行统计.结果表明:当ABA浓度为0.2μmol/L、GA3浓度为0.5μmol/L、PAC浓度为0.5 μmol/L时,拟南芥种子萌发率与对照组基本相当;随着ABA和PAC浓度的升高,拟南芥种子萌发率不断降低,而GA3的作用与之相反.当ABA浓度为0.2 μmol/L时,幼苗的生长已受到明显的抑制,而PAC对幼苗生长的影响则较小.当ABA浓度达到1.0μmol/L时,即使种子能够发芽,幼苗也由于黄化而不能正常生长;随着GA3浓度升高,拟南芥幼苗的生长速度明显加快.     

伏毛铁棒锤种子休眠和萌发过程内源激素含量变化研究

[目的]研究伏毛铁棒锤种子休眠和萌发过程内源激素含量的变化。[方法]采用高效液相色谱法测定分析伏毛铁棒锤新老种子和种子层积过程内源激素赤霉素（GA3）、吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）和玉米素（Z）含量,并测定新老种子的萌发率。[结果]在层积过程中,ABA含量总的趋势下降,GA3总的趋势是升高;不同的层积处理随着时间的延长对种子萌发都有一定的作用。[结论]GA3对打破休眠和促进萌发起重要作用;ABA则是抑制萌发的重要因素;IAA对伏毛铁棒锤种子萌发起促进作用;Z含量与伏毛铁棒锤种子发芽率之间相关性不明显。     

短果茴芹种子的休眠原因及解除方法

以短果茴芹种子为试材,通过测定种皮的透水性和种子中的抑制物质,探讨种子休眠的原因;采用赤霉素和层积处理结合室内发芽试验,寻找打破种子休眠的方法;测定层积过程中种子的主要贮藏物质含量变化及过氧化物酶活性的变化,了解解除种子休眠与物质代谢变化的相关性.结果表明:短果茴芹种子的休眠是由胚未发育完全和存在萌发抑制物质引起的综合性休眠.低温层积和赤霉素浸种后再低温层积,均能打破休眠,其中200mg·L-1 GA3浸种24h后低温层积105d效果最好,发芽率达54.84%.在低温层积阶段,可溶性糖、可溶性蛋白质含量升高,但当休眠逐渐打破,其含量均呈下降趋势;ABA、POD、CAT含量呈下降趋势,IAA总体保持较稳定状态.GA含量、GA/ABA总体呈上升趋势,IAA/ABA变化不明显,说明短果茴芹种子内源ABA、GA含量的变化与种子休眠和萌发具有相关性,ABA可能是种子休眠的抑制物质.     

ABA在种子发育·休眠和萌发过程中的生理调控

摘要综述了ABA在调控种子发育、休眠和萌发过程中的变化及调节机制。ABA含量在种子的发育、休眠和萌发过程中发生变化,而且受多因素的影响,如调节基因、光、温度和赤霉素等环境因素以及糖类、硝酸盐等舍氮化合物,并与之交互作用影响种子的发育、休眠和萌发。在分子水平上深入探讨ABA对种子的发育、休眠和萌发的生理作用,对完善种子生长发育研究具有重要意义。     

滇重楼种子休眠机理研究

【研究目的】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。【方法】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】种子不存在吸水障碍,与休眠无关;滇重楼种子中存在着萌发抑制物;滇重楼种子休眠属于形态学-生理学休眠类型;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。【结论】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。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。     

6种松树种子休眠原因研究

以种子生活力、种子萌发率和离体胚萌发率为测定指标,通过外种皮、内种皮和胚乳内含物的生物测定,及种皮和胚乳内源激素的测定,对松属6个树种种子休眠原因进行研究．结果表明：6个树种种子胚均不休眠;外种皮所含的萌发抑制物对种子休眠起主要作用,胚乳所含的萌发抑制物或内种皮起次要作用;种皮和胚乳所含ABA类物质是引起种子休眠的主要抑制剂,高ABA含量和低GA,含量是导致6个树种种子休眠的主要原因,且ABA／GA3比值的大小与种子休眠程度的深浅存在着正相关关系．     

水稻品种休眠特性的研究

以13个水稻主裁品种及11个F1代抽穗后35d的种子为材料，进行种子休眠特性的研究。结果显示，30℃下，种子未去颖壳时，南京11、桂朝2号等品种的发芽率均高于80％，无休眠性；IR36的发芽率仅为19％，具有较强的休眠性；越光、N22的发芽率分别为2％和0％，具有极强的休眠性；F2代种子的发芽率均不超过亲本（越光除外）。除去种子颖壳后，大多数供试材料的发芽率均显著提高，休眠性丧失，尤其是F2代种子，但N22仍保持极强的休眠性。淀粉酶海性测定结果表明，酶活性与种子休眠性呈负相关。内源激素的分析表明，在吸水之前，不同休眠性品种的内源ABA和GA3含量无明显差异，但吸水后，休眠性与GA3／ABA的比值呈负相关。     

中国李种子休眠与萌发的研究

以中国李品种海里红种子为试材。研究了不同处理对其休眠和萌发的影响。结果表明;１．李种子去内果皮后,低温层积时间明显缩短;去种皮后,休眠可以被打破;２．石灰氮处理后,有利于李种子解除休眠。促进萌发,带内果皮种子以２０％石灰氮处理效果好。３．４００ｍｇ／ｋｇ ＧＡ３处理带种皮种子,促进萌发效果最佳,５－３０ｍｇ／ｋｇ不同浓度ＡＢＡ处理去种皮李种子,不同程度地抑制种子萌发,其效应与浓度成正比;４．ＡＢＡ     

东北红豆杉种子休眠机理与解除技术探讨

采用酶联免疫吸附分析法测定了东北红豆杉种子内源激素 (赤霉素、脱落酸、玉米素、吲哚乙酸 )含量 ,并结合形态解剖、变温层积、种子吸水性和种皮透气性等试验 ,探讨了东北红豆杉种子的休眠机理及解除休眠的技术 .秋季采收的东北红豆杉种子 ,虽然种胚结构完整 ,但体积小 ,不具备萌发能力 ,需要后熟 .风干种子形成大量脱落酸(ABA) ,种皮角质化、坚硬 ,阻碍了水气交换 ,幼小种胚被迫进入深度休眠状态 .解除休眠的技术是 ,机械磨损种皮 ,可通气、透水和减少萌发障碍 .流水冲洗 1周 ,将种子内的ABA含量降低到可以萌发的程度 .用赤霉素或赤霉素与细胞分裂素混合处理种子 ,可提前萌发 ,提高发芽率 .变温 (15～ 2 0℃ 3～ 5℃ )层积 ,可缩短种子休眠时间 ,层积前期暖温可加速胚的发育 ,低温是萌发成苗的必要条件 .经过 4～ 6个月暖温和 3～ 4个月低温层积 ,种子萌发     

山桃种子内源激素在休眠萌发期间的变化 (Ⅰ)ABA和IAA(英文)

为了比较全面地了解需低温种子休眠和萌发的激素控制机理,我们以室温贮藏为对照,系统研究了低温和外源植物生长调节物对山桃种子萌发的影响,并用气相色谱和气相色谱—质谱联用仪分别测定了内源ABA和IAA在不同贮藏条件下的变化。研究发现:山桃种子去除种皮、子叶后的离体胚轴是不休眠的,在整个室温贮藏期间,种皮对萌发均有显著的抑制作用。去除种皮即可使贮前山桃种子的萌发率由0提高到40％。如果不去除种皮而仅在胚根处划破种皮,可使萌发率提高到26％左右。所以,种皮的抑制作用肯定有一部分是抑制物质引起的。分析证明,种皮ABA含量在贮藏前高达690.07ng/g·FW。干藏16周后仅下降到616.47ng/g·FW。对萌发的抑制作用仍保持原有水平。低温层积6周,种皮ABA含量下降到374.08ng/g·FW,对萌发的抑制作用未见明显减小。到第10周下降为183.74ng/g·FW,种皮对萌发的抑制作用完全解除。去除种皮后,仍有60％的种子不能萌发,而离体胚轴是完全能够迅速萌发的。所以,贮前来自子叶的抑制作用是相当强的。胚的ABA含量在贮前为303.82ng/g·FW,由于子叶比种皮重得多,所以ABA的总含量相当可观。加之子叶与胚之间的直接解剖结构联系,子叶的抑制作用要大于种皮。无论在室温或低温条件下,种子ABA含量均有下降。低温层积6周时,?     

植物种子休眠分子机制研究进展

种子休眠为种子推迟萌发进而躲避不良环境条件提供了重要的生存机制,是由基因和外界环境共同决定的复杂性状。休眠的破除受环境和内源信号的协调控制,具有协同效应与竞争效应。植物激素脱落酸(ABA)促进休眠的诱导和维持,而赤霉素(GA)则打破休眠,促进种子萌发。近年来一些影响种子休眠的分子因素被发现,包括休眠特异性基因、染色质因子和非酶促过程等。本文综述了种子休眠相关分子机制的研究现状,讨论参与休眠诱导与破除的各种调节因子以及环境因素。最后,提出种子休眠研究未来可能的发展方向。