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。     

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。     

植物激素ABA和GA调控种子休眠和萌发的研究进展

综述了植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)和赤霉素(Gibberellin acid,GA)及其相互作用调控种子休眠和萌发过程的研究进展.大量研究结果表明,ABA和GA是种子休眠获得和解除过程中起关键作用的内源信号分子,ABA诱导种胚细胞分裂停止、启动并维持种子休眠,而GA启动和促进种子萌发,两者在调节种子休眠和萌发过程中存在相互拮抗的关系.以糊粉层组织为例,阐述了ABA和GA在调控种子萌发时α-淀粉酶表达的信号通路.     

低温诱导芹菜种子次生休眠及其调控机制

[目的]本文旨在探究5℃低温处理对芹菜种子萌发的抑制作用及其调控机制。[方法]以‘上海黄心芹’种子为试验材料，设置5和20℃处理，探究其萌发情况、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量及代谢通路中关键基因表达量动态变化及淀粉及可溶性糖含量的动态变化。[结果]5℃低温处理显著抑制了芹菜种子萌发率、种子出苗率、相对吸水量和种胚的生长，20℃处理则能快速促进种子萌发，将5℃处理15 d后的种子转入20℃后(T_5-20处理),种子又能快速恢复萌发活力，说明5℃低温并没有对种子造成不可逆伤害，种子活力染色的结果也说明低温并没有对种胚结构造成伤害。5℃低温还显著抑制了种子萌发期间GA的合成，相关的代谢及下游基因也被明显抑制表达，而20℃处理则显著促进GA的合成，并且GA3ox1基因在20℃处理以及T_5-20处理中的高表达说明其可能对GA的合成发挥关键作用；5℃处理中ABA含量呈波动变化，但GA/ABA整体呈下降趋势，ABA降解基因CYP707A1的表达量与5℃处理种子萌发中后期的ABA含量有明显的负相关趋势。另外，5℃还明显抑制了芹菜种子的糖代谢能力，5℃...     

外源激素ABA对藜和灰绿藜种子萌发的影响

[目的]探究外源ABA对新疆荒漠地区植物藜和灰绿藜种子萌发及幼苗生长的调控作用.[方法]以藜和灰绿藜种子为材料,研究不同浓度(0、0.5、1.0、5.0、10.0μmol/L) ABA长时间(直播)与短时间(浸种)处理对上述两种种子萌发及幼苗生长的影响.[结果]外源ABA在低浓度下可促进藜种子萌发,对灰绿藜种子萌发无显著影响;高浓度ABA对两种种子萌发均起到抑制作用.不同浓度的ABA在直播及浸种处理下对藜幼苗生长均有促进作用,浸种处理对灰绿藜幼苗有不显著的促进但直播处理显著抑制其幼苗生长;高浓度(10.0μmol/L)短时间(浸种)处理对两种植物的幼苗生长均有促进效应,而高浓度长时间(直播)处理效果则相反.[结论]ABA做为胁迫因素在短时间内对两种藜科抗逆植物的种子萌发和幼苗生长均有促进效应,而长时间作用则使两种植物产生不同的适应策略,这种差异可能由于两种种子大小不同所导致.     

前沿动态

<正>植物激素ABA和GA拮抗新机制脱落酸(ABA)是一种应激反应植物激素,它通过抑制种子萌芽及幼苗生长来适应不利的环境条件。前人研究发现,GA和ABA对立地调控植物的许多发育过程及植物对生物或非生物胁迫的响应。ABA通过拮抗GA依赖的DELLA蛋白的降解过程来抑制GA信号途径,但GA如     

高等植物脱落酸的代谢及调节机制

脱落酸(ABA)在种子的发育、休眠、萌发以及植物的营养生长、环境胁迫响应等过程中具有重要作用,植物体具有控制ABA的合成、降解、信号感知及其信号转导的调节机制。目前对高等植物ABA的合成途径及其调节机制的研究已比较深入,合成途径中的所有关键酶基因都已鉴定出,但对ABA分解代谢的研究则相对滞后。概述了ABA的生物合成、分解代谢途径及其调节机制。     

ABA 抑制杂交水稻亲本种子萌发的基础生理变化研究

用外源ABA对杂交水稻亲本金23B和V20B种子进行处理,其萌发过程中生理变化结果表明,ABA浓度为70~110 mg/L时,随着浓度增加,对两个水稻品种亲本种子的萌发抑制效果显著;ABA浓度为110 mg/L时,降低了两品种种子萌发过程中可溶性糖的含量、α-淀粉酶的活性,改变了可溶性蛋白的时空规律,降低了种子内源GA_3与IAA的含量,增加了内源ABA含量;种子萌发受到抑制不是由种子内源ABA含量的高低决定,用外源ABA处理种子,金23B内源ABA含量高于V20B,但对种子萌发抑制的效果前者差于后者,种子萌发抑制与GA_3/ABA比值大小密切相关。     

种子耐脱水性的生理及分子机制研究进展

耐脱水性是指生物体或组织在丧失所有或几乎所有细胞水分的状态下而不产生不可逆损伤的存活能力.种子的耐脱水性是植物在长期进化过程中保证物种生存和繁衍的适应性机制,在植物种子(质)资源保存中起关键作用.种子的耐脱水性是一个复杂的性状,其分子机理至今尚不清楚.为此,本文综述了种子耐脱水性的生理及分子机制的研究进展.研究发现,正...     

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。     

激素对蒺藜状苜蓿种子休眠的破除

[目的]研究蒺藜状苜蓿种子发芽对外源激素的响应。[方法]用0．1、1．0、1．5、2．0μmoL／L6-苄氨基嘌吟（6-BA）、赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）、萘乙酸（NAA）、乙烯利、吲哚乙酸（IAA）和吲哚丁酸（IBA）分别浸湿滤纸发芽床,每组50粒蒺藜状苜蓿种子进行发芽试验,以蒸馏水处理为对照,统计发芽率、发芽势、发芽指数和发芽天数。[结果]一定浓度的外源激素6-BA、GA3、IBA和乙烯利均能促进蒺藜状苜蓿种子的发芽,促进能力为6-BA、GA3和乙烯利强于IBA;NAA和IAA在低浓度时可抑制蒺藜状苜蓿种子发芽,但抑制作用随处理浓度升高而解除,ABA抑制蒺藜状苜蓿种子发芽,抑制能力为ABA〉IAA〉NAA。[结论]为阐明蒺藜状苜蓿种子休眠发芽机理与激素调控的关系提供了参考数据．     

激素处理对楸树种子在不同温度下萌发特性的影响

以鄂西南楸树(Catalpa bungei C.A.Meyer)种子为供试材料,用质量浓度为100、200、300、400 mg·L-1的赤霉素(GA3)、吲哚丁酸(IBA)、脱落酸(ABA)对楸树种子进行处理,测试发芽率、发芽势和发芽指数,分析外源激素处理对楸树种子萌发的影响。结果表明:在外源激素质量浓度为100~400 mg·L-1时,随着外源激素质量浓度的增大,GA3处理的种子无论在恒温还是变温条件下,种子的发芽率、发芽势和发芽指数均先增大后减小;IBA处理的种子,在恒温条件下随着外源激素质量浓度的增大发芽率不断增大,而在变温条件下呈先上升后下降趋势;ABA处理的种子,随着外源激素质量浓度的增大,种子的发芽率、发芽势和发芽指数,无论恒温还是变温均呈显著下降趋势。一定质量浓度的GA3、IBA会对楸树种子的萌发起到促进作用,而ABA无论质量浓度高低均对楸树种子的萌发具有抑制作用。     

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．     

贮藏时间与环境因子对福建青冈种子萌发的影响

鉴于福建青冈种子不易贮藏而导致育苗困难的现实,通过对不同环境条件下福建青冈种子萌发生理特性指标的测定,研究温度、土壤湿度和发芽基质对福建青冈种子萌发的影响。结果表明：福建青冈种子萌发率、含水率和可溶性糖含量随着储藏时间的延长均呈明显的下降趋势;4℃条件下贮藏3个月后福建青冈种子丧失萌发力;温度、土壤湿度是影响福建青冈种子萌发的主要环境因子,温度25％和土壤含水量24．24％条件下种子的萌发率最高。     

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。     

外源ABA和GA_3对NaCl胁迫下黄瓜种子萌发特性的影响

NaCl胁迫下,黄瓜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数以及胚根长和鲜重均显著下降,且随NaCl浓度的增加下降的幅度增大.外源ABA和GA3浸种处理均能显著缓解不同浓度NaCl对黄瓜种子萌发的抑制作用,1×10-6mol/L ABA和25 mg/L GA3处理可使75 mmol/L NaCl胁迫下黄瓜种子发芽指数比对照分别提高81.67%和77.78%;同时外源ABA和GA3浸种处理还可不同程度地缓解NaCl胁迫对黄瓜种子α-淀粉酶活性的抑制作用,提高黄瓜幼苗子叶中超氧化物歧化酶活性.