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。     

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     

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。     

科技与产品

正中科院植物所揭示光调控种子休眠和萌发的分子机理种子休眠与萌发是两个紧密关联的植物生理过程,对农作物生产至关重要。休眠在种子成熟过程中逐渐形成,其程度往往在新收获的种子中达到最高,可以帮助植物度过不利的环境、防止穗发芽及"胎萌"现象的发生。后熟、低温和光照等因素往往可以打破休眠、促使种子萌发,使植物开始新的生命周期。种子休眠与萌发既受内在因素的控制,也受外界环境的调节。赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)是决定种子休眠与萌     

温度对狗尾草和金色狗尾草植物种子萌发的影响

以狗尾草和金色狗尾草种子为材料,研究了温度对具同属不同种植物种子萌发指标的影响,为分析种子萌发特点及其调控因子提供理论依据.实验设定6个温度处理和2个光照条件共12个处理.萌发指标包括萌发率、初始萌发时间、休眠率.结果表明:5℃/15℃和10℃/20℃是2种狗尾草种子萌发的适宜温度,低温和高温均显著抑制种子萌发;2种狗尾草种子初始萌发时间均随温度升高而缩短;同一温度下光照或黑暗对2种狗尾草种子萌发率无显著影响.温度对光照或黑暗环境下狗尾草种子休眠率无显著影响,对金色狗尾草种子休眠率影响显著.     

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.     

桔梗种子休眠解除方法研究

由于桔梗种子内含有活性较高的萌发抑制物质,使种子处于休眠状态,新鲜种子在适宜条件也不易萌发,常给生产和科研工作带来不便.通过研究外源物质对桔梗种子休眠的影响,以探讨种子休眠解除方法,结果表明:20-100 mg/L 6-BA浸种明显抑制种子萌发;KMnO4、H2O2和NAA浸种对种子萌发和解除休眠无显著作用;KN03和GA3浸种显著促进种子萌发,可有效解除种子休眠,其中以O.5%KNO3和250mg/LGA3浸种24 h效果最佳,是解除桔梗种子休眠的2种有效措施.     

乙烯的生物合成与信号及其对种子萌发和休眠的调控

种子萌发是一种关键的生态和农业性状,由调控种子休眠状态和萌发潜势的内在和外部信息所决定,在植物随后的生长发育和产量中起着极其重要的作用。休眠是指种子在合适的条件下暂时不能萌发。乙烯是一种简单的具有多种功能的气体植物激素,在分子、细胞和整体植物水平调节植物的代谢。在适宜和逆境条件下,乙烯通过与其他信号分子的相互作用影响植物的行为。本文主要综述乙烯的生物合成与信号、乙烯在种子萌发和休眠释放中的作用以及乙烯与植物激素脱落酸和赤霉素的相互作用;并提出了需要进一步研究的科学问题,试图为解释乙烯调控种子萌发与休眠的分子机制提供新的研究思想。     

5种植物激素对黑豆种子萌发的影响

以晋豆47号、豫豆4号、鲁黑豆1号为材料,用不同浓度的乙烯利、吲哚乙酸、赤霉素、脱落酸、细胞分裂素5种植物激素对这3种黑豆种子进行浸种处理,观测黑豆种子萌发后的发芽率、发芽势、发芽指数3种萌发指标。结果表明:不同的植物激素对促进3种黑豆种子萌发的影响不同,各植物激素促进黑豆种子萌发的最佳质量浓度也不同。总体来说,5种植物激素对黑豆种子萌发的影响均表现为低浓度促进,高浓度抑制。除脱落酸以外的其它4种植物激素对黑豆种子的萌发均表现为促进作用,但超过一定浓度后可以抑制黑豆种子的萌发;经比较后发现,植物激素处理过的鲁黑豆1号种子的发芽势、发芽指数比晋豆47号和豫豆4号种子有优势,鲁黑豆1号和晋豆4号的发芽率几乎不受激素的影响,只有高浓度的脱落酸和吲哚乙酸会抑制它们的发芽率。通过研究不同植物激素对黑豆种子萌发的影响,初步确定了各植物激素促进黑豆种子萌发的最佳浓度。     

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。     

种子休眠与萌发过程的生理调控机理

种子休眠是植物在长期系统发育过程中形成的抵抗不良环境条件的适应性,是调节种子萌发的最佳时间和空间分布的有效方法,具有普遍的生物学及生态学意义。种子休眠的原因有很多种,独立或者交互作用影响着种子的休眠与萌发。根据不同的分类标准,可将种子休眠划分为多种类型。本文就种子休眠与萌发过程中的遗传变异、蛋白质及碳水化合物代谢、激素平衡、休眠与萌发过程中的信号传导和种子的二次休眠等方面的研究进展进行了简要综述。     

白头翁种子休眠机制及破眠技术研究

通过研究白头翁种子吸水特性、种皮透性、种胚成熟度、种子萌发抑制物以及种子破眠方法等,分析白头翁种子休眠机制,确定种子休眠类型,寻找有效打破白头翁种子休眠的方法。结果表明,白头翁种子浸泡10 h左右吸水饱和;不同浓度的过氧化氢处理种子,同一时间下,种子百粒重差异不显著;白头翁种子种皮透性较好,不会阻止种子吸收水分;种子成熟时胚多处于球形胚、心形胚阶段,发育不完全;不同浓度的种子浸提液对白菜种子发芽有抑制作用,白头翁种子含有萌发抑制物;150 mg/L GA₃能够促进白头翁种子萌发,发芽率、发芽指数较高;暖层积+较低温暖层积的处理方法可以缩短种子萌发时间,种子萌发相对较集中,整个萌发周期缩短。综合分析表明,白头翁种子成熟时胚发育不完全,萌发抑制物是导致其休眠的主要原因;GA₃可以促进白头翁种子萌发,变温层积可以促进种子萌发;初步判断白头翁种子休眠类型为中度简单形态生理休眠。     

多胺对种子萌发生长及成熟的影响

种子内源多胺含量直接或间接影响种子萌发生长及成熟过程.在种子萌发生长及形成的不同阶段对植物进行多胺处理,可以改善种子休眠、种子的发芽能力、促进幼苗生长、增强幼苗的抗逆性、促进种子的成熟等.本研究将对主要多胺的合成与分解,多胺与种子萌发、幼苗生长、种子成熟、种子体眠的关系,多胺与其他激素互作调控种子萌发生长及成熟的过程作一综述,并进行展望.     

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％.     

科技

正华南植物园在植物种子萌发调控信号研究中取得进展中国科学院华南植物园植物激素调控研究组的助理研究员刘旭在研究员侯兴亮指导下,发现Nuclear Factor Y-C(NF-YC)家族基因在调控植物种子萌发中发挥重要作用。拟南芥NF-YC负调控GA介导种子萌发过程,在GA合成抑制剂(PAC)处理下,NF-YC同源基因多突变体的种子萌发率相比野生型显著提高,表现为PAC不敏感,而过表达NF-YC株系     

种子水分对小麦种子萌发与休眠调控的研究

选用京冬6号冬小麦品种为研究材料，研究花后15DAA、20DAA、25DAA、30DAA（DAA：花后天数）种子的水分含量与其发芽率的关系。结果表明：种子水分对不同成熟度小麦种子的休眠与萌发均有调控作用，干燥降水可显著提高种子的发芽率，且充分干燥可使不同成熟度的种子完全处于可萌发状态；伴随种子成熟度的不断提高，种子休眠和萌发的界点水分值有下降趋势，使种子发率达到80％以上的种子水分含量为：15DAA：45％；20DAA：43％；25DAA：39％；30DAA：34％。     

解除酸浆种子休眠方法的研究

采用针刺、层积、双氧水（H2O2）法、硝酸钾（KNO3）法和赤霉素（GA3）法对酸浆种子进行处理,研究不同处理对酸浆种子萌发的影响。结果表明：低温层积40天可有效地打破酸浆种子的休眠;赤霉素处理是打破酸浆种子休眠最为快速有效的方法,解除酸浆种子休眠的最佳浓度为0.08%;而针刺法、KNO3法和H2O2法对酸浆种子的解除休眠作用并不明显。说明酸浆种子休眠的主要原因是胚存在后熟作用且种子内部可能存在萌发抑制物质,而种皮的机械束缚不是抑制酸浆种子萌发的原因。     

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。     

阳春砂种子休眠与萌发过程中同工酶活性变化的研究

[目的]研究阳春砂种子休眠与萌发过程中同工酶的活性及酶谱变化规律,为阳春砂种子休眠与萌发过程生理调控机制的分析探讨奠定基础.[方法]以赤霉素浸种前、浸种后、培养10 d、种子露白、胚芽长至1 cm时各阶段的阳春砂种子为材料,测定其种子中过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,并采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术研究建立过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及酯酶(EST)同工酶的电泳酶谱.[结果]阳春砂种子在休眠和萌发过程中,POD、SOD、CAT和EST同工酶的活性及酶谱带的数量均发生了一定的变化,其中POD和SOD同工酶活性均呈先减弱后增强的趋势;CAT同工酶在萌发前期变化不明显,后期酶的活性增强,且酶的种类也增加;EST同工酶的酶活性呈先减弱后增强再减弱的变化趋势,且在种子露白时活性达到最强.[结论]阳春砂种子休眠与萌发过程中同工酶谱的变化特点一定程度上可反应出种子休眠与萌发不同阶段的生理特性,这些同工酶基因的差异表达导致了阳春砂种子打破体眠和最终的萌发.