种子休眠与解除的分子机制研究进展

种子休眠是植物适应性的重要组成部分,受到多种因素的共同调控.随着转录组学、蛋白质组学、代谢组学和分子生物学研究的发展,揭示了种子休眠的分子层面,这对于解除种子的休眠具有重要意义.本文综述了种子休眠诱导和解除过程中涉及的各种调控因子、环境因素的影响以及种子休眠的保护机制,为研究种子休眠和萌发提供依据.     

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。     

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。     

种子休眠机制的研究进展

1 概述 种子休眠是植物生长发育过程中的一个暂停现象,或称为“生命的隐蔽”现象,是植物经过长期演化而获得的一种对环境条件及季节性变化的生物学适应性,通过这种适应性物种得以不断生存、发展和进化。植物种子的休眠特性,除了在物种的保存、繁衍方面具有特殊的生物学意义外,在农业生产中也具有一定的经济意义。     

荚蒾属(Viburnum)种子休眠与萌发特性研究进展

荚蒾属植物的种子具有普遍的休眠特性。其休眠类型主要有：上胚轴休眠的深度简单生理形态休眠和浅度生理形态休眠;种子不经过任何处理就可以萌发的形态休眠;种皮对种子萌发的抑制作用机械休眠以及果肉高渗透压造成的物理休眠。从植物分类学角度上归纳了目前研究的多个荚蒾属植物种子的特性，并介绍了研究荚蒾种子萌发特性的方法，以期为进一步研究该属种子萌发特性提供参考。总结了荚蒾属植物种子萌发物候学特性和打破荚其休眠的一些方法，为荚蒾属植物的采种和播种提供科学规范。     

青钱柳种子休眠与萌发的研究

青钱柳种子的种壳占种子风干重85.9%。种子具有透水性。浓硫酸处理9小时后，种壳减轻重量约占种子总重量的28.8%，既减弱了种壳的机械束缚力，又增加了种子透气性，酸蚀9.5小时的种子，经500mg/LGA3溶液浸种，并用拌有500mg/LGA3溶液的湿沙层积一冬，发芽率达到87.5%。而风干种子则颗粒未发，破除休眠后种子的萌发温度，以25℃较好。     

鸢尾种子休眠与萌发特性研究

鸢尾（Iris tectorum Maxim．）种子自然萌发缓慢，周期长，发芽率低。为了探索鸢尾种子的最适萌发温度和抑制发芽物质存在的原因，对鸢尾种子进行了3组处理：（1）去种皮与不去种皮种子做发芽对照实验；（2）去种皮的鸢尾种子置于培养箱发芽，每天加入胚乳浸提液、种皮浸提液和清水；（3）去皮种子置于不同温度的培养箱中发芽，其中4个恒温15、22、26、30℃；3个变温5／15、15,／25、20／30℃（8／16h）。结果表明：22℃是最适合鸢尾种子发芽的温度；种皮对鸢尾只在发芽早期有抑制作用，在后期无明显抑制作用；胚乳和种皮浸提液在种子萌发初期有抑制作用，但在发芽的中后期则对种子发芽有促进作用。     

楠木种子休眠与萌发特性的研究

为了解决育苗过程中楠木种子的休眠问题,对楠木种子的休眠和萌发特性进行了研究,结果表明:楠木种子的发芽抑制物质主要存在于除外种皮以外的其余部分,层积将使种子中的发芽抑制物质含量逐渐降低,抑制作用减弱,常温层积效果更明显,常温层积90d能完全解除楠木种子的休眠,发芽率可达80%以上;恒温25℃和变温30℃(日)/15℃(夜),萌发速度最快,发芽势和发芽率分别可达到45.5%和85.0%以上。     

脱落酸和赤霉素相互作用调控种子休眠或萌发的分子机理

种子休眠或萌发是一个复杂的生理信号调控过程,涉及多种外部因子和内在因素的相互作用。在这一过程中,植物激素脱落酸(ABA)能够维持种子休眠、抑制种子萌发,赤霉素(GA)则能打破种子休眠、促进种子萌发。ABA和GA含量的动态变化是维持种子休眠或启动种子萌发的核心因素,但相关的调控分子机理研究之间衔接不够紧密。为了系统地了解ABA和GA调控种子休眠或萌发的分子机理研究现状,本研究总结了ABA和GA控制种子休眠或萌发的生理和分子机理网络,重点围绕种子休眠和萌发过程中ABA和GA的动态变化和不同转录因子与ABA或GA途径相互作用的分子机理展开叙述和讨论,并阐述了表观遗传和其他激素对种子休眠或萌发过程中ABA或GA的调控作用,以期为全面理解种子休眠(或萌发)发生的分子或遗传基础和进一步的研究方向提供帮助。     

天山鸢尾种子休眠与萌发特性研究

对天山鸢尾(Iris loczyi)种子休眠与萌发特性进行了研究.结果表明:天山鸢尾种子生活力为90.00％.种皮的透水、透气性差及致密的胚乳是天山鸢尾种子萌发困难的主要原因之一;天山鸢尾种子的抑制物质主要存在于种皮中,其次为种仁,但外种皮对种子萌发没有抑制作用,也不存在萌发抑制物;珠孔端胚乳也是造成天山鸢尾种子休眠的主要因素.H2SO4处理对其种子萌发无促进作用.GA3、6-BA、NAA、KNO3和H2O2对打破天山鸢尾种子休眠无作用.单一因子温度不能打破天山鸢尾种子休眠,需采用综合措施,且综合处理能有效地提高天山鸢尾种子的发芽率,最适处理为GA3浓度100 mg/L+低温沙藏8周+去种孔端胚乳+变温30℃/20℃,其种子发芽率为66.67％.     

桃儿七种子休眠与萌发特性的研究

利用分离胚培养、生物鉴定法、GA3溶液浸种以及GA3与低温层积相结合等方法,对桃儿七种子进行处理。结果表明：种皮限制、萌发抑制物和生理后熟是引起桃儿七种子休眠的主要原因,用400mg／L的GA3溶液浸种24h或低温层积后用GA3处理均能在一定程度上解除休眠促进萌发,其中以低温层积90d后用500mg／L的GA3浸种36h效果最好,发芽率和发芽势分别达到81．11％和50．00％。     

广西绞股蓝种子休眠与萌发特性研究

对广西绞股蓝种子进行了生活力测定、发芽试验、吸水率测定及离体胚萌发试验,并对广西绞股蓝种子进行酸碱处理、低温层积和干藏处理、GA₃和6-BA溶液处理,探讨不同的处理对广西绞股蓝种子萌发的影响。结果表明新鲜广西绞股蓝种子的活力高达98%,但在6个恒温和1个变温条件下,其萌发率最高仅为11.7%,说明广西绞股蓝具有明显的休眠现象。种子吸水性测定结果表明,广西绞股蓝种皮限制种子吸水,离体胚萌发实验证实广西绞股蓝种子的胚在离体条件下没有休眠现象,说明种皮障碍是导致广西绞股蓝种子休眠的主要原因。低温层积不能解除广西绞股蓝种子的休眠,而干藏则会导致种子内部失水,从而导致种子生活力降低。浓硫酸和不同浓度的NaOH溶液处理均不能打破种子的休眠,仅6-BA溶液处理对4℃层积后的种子萌发起到一定的促进作用。     

木荷种子休眠与萌发特性的研究

为了探讨和研究木荷(Schima superba Gardn et.Champ.)种子的休眠和萌发特性,使用生物鉴定(白菜籽发芽试验),赤霉素溶液浸种及低温层积等方法,寻找引起种子休眠的原因和解除休眠的措施.结果表明:木荷种子本身含有发芽抑制物质和缺乏发芽促进物质是引起其休眠的2个主要原因,通过冷水连续浸泡5d,或用质量浓度为30mg/100ml的赤霉素溶液浸种24h,或采用低温层积40d,都能有效地解除休眠,促进萌发,萌发率可由14%提高到40.0%～52.0%,其中以赤霉素浸种效果最好;低温层积后,适宜的萌发温度为25℃和30℃恒温.     

膀胱果种子休眠与萌发的研究

膀胱果种子的种壳占种子风干重的 5 4.1% ,种子透水性良好。浓硫酸处理 6小时后 ,可使种壳减轻 30 .3% ,酸蚀和裂口处理可增强种子透气性 ,并减轻了种壳的机械束缚力。添加 2 5 0 mg· L- 1 GA3 溶液 ,经过一个冬天层积后 ,发芽率可达82 .4% ,而对照种子不萌发或发芽甚少     

论木本植物种子休眠与萌发的研究方法

尽管木本种子在自然环境中大都可以发芽,并长成新的植株,然而在栽培环境中,由于我们对其形态特征、发芽和休眠性状缺乏了解,而使出苗率低,常规育苗进程缓慢或失败。如1984年北京某苗圃,因夏季层积过程中水量控制不当,而使圆柏种子全部丧失生活力,损失达万元。蔷薇及山楂种子育苗时间通常长达2—3年。北京地区早春4月育杜仲苗,出苗率仅为30%左右。贵州农村漆树播种最高达50kg/667m~2。 为寻求繁殖林木种子的新方法,缩短育苗时间,提高出苗率,降低播种量,并为未来进行大规模工厂化育     

肉苁蓉种子休眠与萌发特性的初步研究

为深入了解肉苁蓉（Cistanche deserticola）的寄生生长特性，对其种子的休眠及萌发特性进行了研究。采用整体透明法观察了种胚的发育情况；TTC法测定了种子活力；物理方法（水泡、变温、层积等）和化学方法（激素、独脚金酚化学合成类似物GR24、中草药、白刺根、寄主梭梭根的浸提液等）分别对种子进行萌发诱导处理，观察促进萌发情况。结果表明，肉苁蓉种子较小，千粒重仅为0．096g，成熟的种子胚发育不完全，萌发前后始终处于球形胚阶段。具有活力的种子占25．3％。采用室温水处理30d，并以GA3（0．5μg/ml）培养种子，在恒温25℃条件下，萌发率最高，可这16．7％。部分中草药、白刺根的浸提液对肉苁蓉种子萌发有一定的促进作用，但GR24、寄主梭梭根浸提液对肉苁蓉种子萌发没有促进作用。试验结果证实，肉苁蓉种子存在休眠现象，种子萌发的启动，除了需要有较长时间的后熟过程，必须有来自寄主根系的某种萌发刺激信号。肉苁蓉种子的休眠及萌发特性和非寄生植物及一些寄生植物有很大不同。     

濒危植物德保苏铁种子休眠与萌发

利用生物鉴定法、胚的检测、GA3溶液浸种等方法,对德保苏铁种子进行处理,以探讨其休眠和萌发特性及解除休眠的措施。结果表明:种皮透水性差,种子各部位均含萌发抑制物对种子萌发具有一定影响,而胚的未完全发育,则是引起种子休眠的主要原因。GA3有利于打破德保苏铁种子的休眠,在常温下,用1 000 mg/L的GA3溶液浸种24 h,解除休眠效果较好,萌发时间可提前15 d,萌发率达83.33%。     

野蔷薇种子休眠和萌发整齐度研究

野蔷薇的种子低温砂藏30 d才开始发芽,然后再需50d时间才能结束发芽,发芽率为75％左右.酸处理、酸蚀裂口处理可缩短种子低温砂藏时间和发芽时间;通过清水分级可剔除劣质种子,提高种子质量的一致性,从而提高发芽率和发芽整齐度.将野蔷薇种子用盐水分级,剔除劣质种子,然后将分级种子用浓盐酸处理20 min,制成酸蚀种子,再经裂口处理,制成分级酸蚀裂口种子,则处理种子低温层积13 d开始发芽,发芽时间缩短为16d,发芽率提高到90％以上.     

刺山柑种子休眠及萌发特性研究

以刺山柑种子为材料,研究干藏、埋藏和层积处理后不同温度、光照、赤霉素浓度对刺山柑种子萌发的影响,探讨刺山柑种子的休眠类型和萌发特性。结果表明,刺山柑种子存在非深度生理休眠,千粒重(3.931 6±0.096 2)g,种子活力为98%;最适萌发温度为15℃/2℃;埋藏和低温层积能解除种子休眠;赤霉素能显著提高种子的萌发率(p<0.05),光照不是种子萌发的必要条件;干藏对种子的萌发率无显著性影响(p<0.05)。