黄瓜种子胎萌生理特性及相关基因表达分析

[目的]探明黄瓜种子胎萌发生的生理生化特性及相关基因的表达模式,为揭示双子叶蔬菜类作物的胎萌发生机制提供理论依据.[方法]以黄瓜高代自交系Cs10A(易胎萌)和M-1(不胎萌)为试验材料,分别在授粉后30、35、40、45和50 d进行取样,统计黄瓜种子胎萌率,测定并分析种子中可溶性糖、脂肪酸、主要植物激素[脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)]含量及胎萌相关基因的表达模式.[结果]Cs10A种子在授粉后40 d发生胎萌,胎萌率为4.2%;在授粉后45和50 d Cs10A种子胎萌率极显著高于M-1(P<0.01,下同),分别为28.4%和71.1%.M-1授粉后30~50 d均未出现胎萌现象.授粉后30~50 d,Cs10A种子内可溶性糖含量呈先增加后降低的变化趋势,尤其在授粉后35~45 d显著(P<0.05,下同)或极显著高于M-1种子,而M-1种子可溶性糖含量呈增加─降低─增加的变化趋势.授粉后30~50 d,Cs10A种子脂肪酸含量呈先降低后增加的变化趋势,而M-1种子脂肪酸含量变化不明显,仅后期稍有增加,且在授粉后40 d时二者的脂肪酸含量非常接近,其他时间均存在极显著差异.授粉后50 d,Cs10A种子和囊衣中的ABA含量均极显著低于M-1;Cs10A种子和囊衣中的GA3含量均低于M-1,其中Cs10A囊衣中的GA3含量极显著低于M-1,但其种子中的GA3含量与M-1无显著差异(P>0.05);Cs10A种子中的GA3含量高于囊衣.Cs10A种子中ABA/GA3比值低于M-1种子.授粉后30~50 d,Cs10A种子中CsVp1、CsVp5和CsVp10基因的表达量均极显著低于M-1,其中,对于CsVp1和CsVp5基因表达模式而言,Cs10A与M-1恰好相反,但CsVp10基因在二者中的表达模式相同.[结论]种子发育成熟至发生胎萌前,种子中可溶性糖含量较高、ABA含量和ABA/GA3比值较低易导致种子发生胎萌,且种子中脂肪酸可转化成可溶性糖为种子胎萌的发生提供能源物质;囊衣中高含量ABA可有效抑制黄瓜种子胎萌的发生.此外,易胎萌黄瓜品种通过抑制与ABA合成及其敏感性相关的胎萌基因表达,从而降低ABA含量及对ABA的敏感性,最终导致胎萌发生.

Physiological characteristics and related gene expression of vivipary in cucumber seeds