玉米种胚HSP20基因对人工老化处理的响应

以玉米杂交种“郑单958”为材料, 采用高温(45°C)高湿(100%相对湿度)对玉米种子进行人工老化处理, 并用转录组技术, 研究植物HSP20基因对种子人工老化处理的响应, 旨在为揭示种子衰老的分子机制提供依据。结果表明, 随着老化时间的延长, 种子活力和种胚内过氧化氢酶的活性均表现下降趋势; 过氧化氢含量在老化第3天达到最大值, 随后下降; 丙二醛含量逐渐升高; 转录组检测表明, 种子老化过程中差异显著的HSP20基因有25个, 这些基因编码的HSP20蛋白主要被定位在细胞核、线粒体、以及叶绿体上, 其序列中均含有ACD保守序列(RVDWRETPDAHEIVVDVP GMRREDLRIEVEDNRVLRVSGERRRAEERKGDH WHREERSYGRFWRRFRLPENADLDSVAASLDSGVL TVRFRK)。该序列中含有较多的Arg (11.2%)、Lys (7.2%)、Pro (4.2%)、Thr (3.9%)等氨基酸, 老化过程中积累的ROS可能氧化这些氨基酸, 导致HSP20结构破坏、功能丧失。利用qRT-PCR技术对挑选的编码细胞质、叶绿体和线粒体HSP20的基因的表达模式分析显示, 随着老化程度的加深, 2个编码细胞质HSP20的基因上调表达, 另外两个编码叶绿体和线粒体HSP20基因的表达量在老化第3天达最大值, 随后下降。推测HSP20基因对种子老化有重要作用, HSP20蛋白的ACD结构域中Arg、Lys等氨基酸的靶向氧化可能是种子衰老的主要原因之一。     

人工老化对老芒麦醇溶蛋白遗传完整性的影响

以4份老芒麦种质为试验材料,对其人工加速老化后种子活力及其醇溶蛋白的遗传完整性进行了分析。结果表明,随着老化时间的延长,老芒麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数逐渐降低,其中供试材料的发芽势、活力指数均随发芽率的下降与对照呈极显著差异。与未老化的种子相比,人工老化后种子醇溶蛋白的遗传完整性发生了明显变化。在发芽率降低为55%及以下,育成品种川草1号、农牧由最初的2、3种谱带类型减少为仅表现1种谱带类型,而2份野生材料较对照分别丢失了2~3种谱带类型。老芒麦醇溶蛋白谱带的遗传多样性指数分析结果也显示,当发芽率低于55%时,4份材料的等位基因数均与对照间呈显著差异。因此,建议60%~70%作为老芒麦繁殖更新的参考发芽率标准,最低临界值为55%。     

人工老化对小麦种子活力及超弱发光的影响

为阐明人工老化对种子超弱发光(UWL)的影响及UWL与种子活力的相关性,探索一种种子活力无损检测新方法,以小麦种子‘济麦22’为材料,研究了人工老化过程中超弱发光的变化及其与种子活力、ATP含量的关系。研究结果显示:随着老化时间的延长,种子的发芽率、发芽势、发芽指数、UWL强度和ATP含量均逐渐下降;人工老化48 h后,与对照相比分别降低了19.19%、34.34%、38.78%、27.77%和13.84%。相关分析表明,UWL强度与发芽率、发芽势、发芽指数和ATP含量显著正相关。因此UWL作为一种快速、无损、灵敏的检测方法可应用于种子活力无损检测研究。