黄皮种子发育过程中脱水敏感性与细胞膜透性的关系

黄皮（Ｃｌａｕｓｅｎａ ｌａｎｓｉｕｍ （Ｌｏｕｒ．） Ｓｋｅｅｌｓ）胚轴与完整种子的发育模式以及发育中电解质渗漏率变化有些不同． 种子生理成熟前、后的胚轴对脱水的反应也不同,前者经轻微脱水可提高萌发率和活力指数,后者不耐任何程度的脱水．活力指数的急剧下降伴随着电解质渗漏率的迅速上升．实验表明,黄皮种子在发育过程中没有形成耐脱水性． 细胞膜透性变化可反映脱水对种子的伤害程度     

种子的成熟脱水与耐脱水性

成熟脱水是大多数植物种子从发育走向成熟必须经历的过程,它使种子的生理代谢从发育转向萌发,耐脱水性是种子在发育过程中获得的一种综合特性。大多数种子在成熟脱水前即已经历从不耐脱水至耐脱水的转变过程。种子耐脱水性与种子类型、耐脱水蛋白、ＡＢＡ的调控及某些非还原性寡糖和抗氧化系统的存在有关。     

种子的脱水行为及其分子机制

成熟脱水是种子发育的末端事件。根据种子的脱水行为,可以把种子分为正常性、顽拗性和中间性种子。许多过程或者机制授予或者提高种子的脱水耐性,不同的过程可能在不同的水合水平上对水分丧失起保护作用,这些过程的缺乏或者无效表达可能决定个别物种的种子的脱水敏感性程度。到目前为止,涉及种子脱水耐性的过程或者机制有：细胞内脱分化;代谢的‘关闭’;抗氧化系统的存在和有效运转;保护性分子(包括胚胎发育后期高丰度表达蛋白,蔗糖、寡糖或者半乳糖苷环多醇,亲水脂分子,油素)的存在;以及在重新水合过程中修复机制的存在和运转。     

成熟脱水对种子发育和萌发的作用

成熟脱水是正常性种子发育的末端事件。种子在成熟时胚的脱水耐性增加;当种子萌发时胚变得不耐脱水。当种子获得脱水耐性时,糖、蛋白质和抗氧化防御系统等保护性物质积累;当脱水耐性丧失时,这些物质被降解。成熟脱水是种子从发育过程向萌发过程转变的“开关”,它降低发育的蛋白质和mRNA的合成,终止发育事件和促进萌发事件。顽拗性种子不经历成熟脱水的发育阶段,对脱水高度敏感。     

成熟脱水对种子发育和萌发的作用

成熟脱水是正常性种子发育的末端事件。种子在成熟时胚的脱水耐性增加;当种子萌发时胚变得不耐脱水。当种子获得脱水耐性时,糖、蛋白质和抗氧化防御系统等保护性物质积累;当脱水耐性丧失时,这些物质被降解。成熟脱水是种子从发育过程向萌发过程转变的“开关”,它降低发育的蛋白质和ｍＲＮＡ的合成,终止发育事件和促进萌发事件。顽拗性种子不经历成熟脱水的发育阶段,对脱水高度敏感。     

假槟榔种子脱水耐性的发育变化

对假槟榔（Archontophoenix alexandrae）种子和胚发育过程中脱水耐性的变化、不同脱水速率对脱水耐性的影响及种子的萌发和贮藏特性进行了研究。种子含水量在花后55～70d逐步降低,随后不再变化,并保持在较高水平（37％）;花后90d的种子获得最大干重。花后60d后种子获得萌发能力,花后70d达到最大值。在交替光照下（14h光照,10h黑暗,12μnmol m^-2s^-1）,种子在15℃～40℃下均能萌发,其萌发的适宜温度范围为30℃～35℃;但光照对种子的萌发有较大的抑制作用。种子和胚在花后55～90d,脱水耐性逐渐增强;花后90d种子和胚的脱水耐性最强,此时种子和胚的半致死含水量分别为0．18g／g和0．3g／g。脱水至相同含水量,快速脱水的种子的存活率明显高于慢速脱水。无论是否进行脱水处理,-18℃下贮藏1个月后,种子均丧失萌发能力;在4℃,10℃和15℃下,适度脱水能延长种子的贮藏寿命。假槟榔种子不耐脱水,不适合在低温、低含水量条件下长期贮藏,属顽拗性种子。     

种子脱水耐性及其与种子类型和发育阶段的相关性

种子脱水耐性是种子发育过程中获得的综合特性,是判断种子贮藏持性的一个重要依据。当种子获得脱水耐性时,生理,形态和结构会发生相应的变化,包括糖,蛋白质,脂类和抗氧化系统等保护性物质的合成,各种保护性物质不是单独作用的,而是协同调节种子的脱水耐性。不同的植物种子,其脱水耐性不同,并且随着种子的发育而变化。关于种子脱水耐性的获得,主要有2种观点,一种认为是数量性状,另一种认为是突变性状。种子库收集种子保存时,适时采集和适度脱水才能有效地延长种子的贮藏寿命。     

枇杷种子的脱水敏感性与膜脂过氧化作用

枇杷种子不耐贮藏,属于脱水敏感的种子。在干燥脱水过程中,子叶和胚轴的超氧物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化物酶（ＰＯＤ）的活性不断下降,而丙二醛（ＭＤＡ）含量及种子浸泡液的电导率不断增加,种子活力逐渐降低。外源０．０５～０．２５ｍｍｏｌ／Ｌ的抗坏血酸（ＡＳＡ）,０．０５～０．２５ｍｍｏｌ／Ｌ的还原性谷胱甘肽（ＧＳＨ）和０．０５～０．５ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｃａ＾２＋处理能有效地增强种胚防御过氧化的能力,缓解氧自由     

与种子耐脱水性有关的基础物质研究进展

耐脱水的获得和维持与种子的类型有关,正常型种子耐脱水,而顽拗形种子对脱水高度敏感,正常型种子的脱水耐性随发良[过程而变化,种子成熟时胚的脱水耐性增强,其萌发时胚变为不耐脱水,当种子获得脱水耐性时,糖,LEA蛋白质和抗氧化防御系统等保护性物质积累,但脱水耐性是一种复杂的数量的特性,任何一种单一的机制都不能 充分地解释脱水耐性,各种保护性物质协同调节脱水耐性,本文综述了近几年来关于种子耐脱水性与保护性物质相关性的研究进展。     

枇杷种子的脱水敏感性与膜脂过氧化作用

枇杷种子不耐贮藏,属于脱水敏感的种子。在干燥脱水过程中,子叶和胚轴的超氧物歧化酶（ＳＯＤ） 和过氧化物酶（ＰＯＤ） 活性不断下降,而丙二醛（ ＭＤＡ） 含量及种子浸泡液的电导率不断增加,种子活力逐渐降低。外源０ ．０５ ～０ ．２５ ｍｍｏｌ／Ｌ 的抗坏血酸（ＡＳＡ） ,０ ．０５ ～５ ．０ ｍｍｏｌ／Ｌ 的还原性谷胱甘肽（ＧＳＨ）和０ ．０５ ～０ ．５ ｍｍｏｌ／Ｌ 的Ｃａ２ ＋ 处理能有效地增强种胚防御过氧化的能力,缓解氧自由基对种胚的伤害,提高脱水劣变的种子活力。     

脱水导致的胞内溶质变化与植物耐干性的获得

植物耐干性是指许多植物个体和部分植物种子能在含水量极低的条件下存活,在回水的过程中迅速启动修复机制,细胞经重新水合修复所受损伤的能力。在脱水过程中,植物会合成和积累某些小分子物质、碳水化合物和特殊的蛋白质;在极度脱水状态下,多组分参与的玻璃化的形成和两性物质的重新分配、耐干性植物中特有的抗氧化机制都是植物获得耐干性的重要条件。复苏植物(resurrection plant)和部分被子植物种子是当前研究植物耐干性的模式材料。     

Pollen Cell Wall Patterns Form from Modulated Phases

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State and Phase Transition Behaviors ofQuercus rubraSeed Axes and Cotyledonary Tissues: Relevance to the Desiccation Sensitivity and Cryopreservation of Recalcitrant Seeds

Freezing and melting transitions of cellular water in embryonic axes and cotyledonary tissues of recalcitrantQuercus rubra(red oak) seeds were compared under slow and rapid cooling conditions. The relevance of desiccation sensitivity (critical water content) and state/phase transition behaviors to cryopreservation was examined. Under a slow to intermediate cooling condition (≤10°C min⁻¹), unfrozen water content in the tissues decreased to less than the critical water content, resulting in a dehydration damage. Under a rapid cooling condition (>100°C min⁻¹) using liquid nitrogen (LN₂), freeze-induced dehydration damage could be avoided if the initial water content was >0.50 g g⁻¹dry wt. However, at water content >0.50 g g⁻¹dry wt, the vitrified cellular matrix was highly unstable upon warming at 10°C min⁻¹. These results offered a theoretical explanation on the difficulty for successful cryopreservation of recalcitrant red oak embryonic axes. A complete state/phase transition diagram for red oak axes was constructed, and a vitrification-based cryopreservation protocol that employed predehydration and rapid cooling was examined. State/phase transition behaviors of cellular water are important parameters for cryopreservation; however, vitrification alone was not sufficient for seed tissues to survive the cryopreservation condition.     

细胞内分子运动与种子和花粉耐贮藏性的关系

近年来国际上一些学者采用电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)、饱和迁移电子顺磁共振波谱(saturation transfer electron paramagnetic resonance spectroscopy,ST-EPRS)和极性分子探针标记等技术成功地测定了种子和花粉细胞内的分子运动(molecular mobility).依据分子运动速率确定种子和花粉的最佳贮藏条件,已成为一种新的方法,这对于植物种质资源长期保存的研究具有重要的理论和实践意义.文章对近年来花粉和种子的耐贮藏性与细胞内分子运动变化的研究进展作一综述.     

两种山羊豆属植物花粉形态与花粉母细胞减数分裂行为观察

采用扫描电镜与1%醋酸洋红压片的方法,观察山羊豆属两种植物的花粉形态及花粉母细胞减数分裂行为,从而为山羊豆属的遗传学及分类学提供依据。两种山羊豆属植物立体形状为近球形或扁球形,均具三孔沟,穴—网状纹饰,极面观为近三角形,赤道面观为圆形。东方山羊豆的大小为:赤道轴×极轴=14.3（13.5～15.0）×12.6（12.1～13.7）μm,山羊豆的大小为：赤道轴×极轴=13.7（12.3～14.8）×12.4（10.6～13.0）μm.花粉母细胞减数分裂为同时型胞质分裂,终变期染色体构型为8Ⅱ,没有出现落后染色体及微核现象。小孢子四分体为四面体型。减数分裂过程有一定规律,与花蕾大小,颜色有密切关系。减数分裂进程存在一定差异,同一个花蕾中的不同花药花粉母细胞分裂速度基本相同,所处的时期及观察的分裂相一致,在同一个花药中的不同花粉母细胞中,可见各种不同时期的细胞。     

Changes in Pollen Autofluorescence Induced by Ozone

The changes in the autofluorescence spectra of intact Philadelphus grandiflorus, Epiphyllum hybridum, and Plantago major pollen have been observed with microspectrofluorometric method after 100-h exposure to ozone (3 h per day for 5 d per week in total dose 5.0 cm³ m^-3). The fluorescence maximum at 530 - 550 nm disappeared in carotenoid-containing pollen of Philadelphus grandiflorus and Epiphyllum hybridum and new maximum at 475 - 480 nm arose that correlated with lipofuscin-like substances observed in the extracts from the pollen grains. The carotenoid-less pollen of Plantago major showed only the increase of the maximum at 470 nm, and no lipofuscin in the extracts. It is supposed that main indicator of the pollen damage by ozone in carotenoid-containing microspores are the lipofuscin-like compounds. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

种子与花粉的随机迁移对植物群体遗传结构分化的影响

将Ｗｒｉｇｈｔ的经典岛屿模型拓广到植物群体上,同时考虑了含有花粉和种子随机迁移的影响。并给出了３种不同遗传方式的基因（双亲遗传,父本和母本遗传）频率的期望均值和方差。理论结果证明花粉或种子的随机迁移可增加基因频率方差,其幅度取决于迁移率和迁移基因频率的方差。同绝对迁移率一样,花粉和种子的迁移率方差及迁移基因频率的方差对群体遗传结构的分化有着同样的重要。一个重要结论就是花粉或种子的随机迁移率和随机迁     

Cell Membrane Potentials of Higher Plants: Changes Induced by Wounding

Cell membrane potentials of cultured soybean cells, freshlycut soybean cotyledons, and freshly cut Jerusalem artichoketubers ranged from –20 to –45 mV. Readings fromthe cultured soybean cells remained within this range over aperiod of several days after the cells were subcultured. However,the membrane potentials of the soybean cotyledonary chlorenchymaand of the Jerusalem artichoke storage parenchyma exhibiteda striking hyperpolarization over a period of hours after thesetissues were sliced. The soybean cotyledons exhibited a morerapid hypopolarization than the artichoke tubers, developinga maximum average potential of –80 mV within 3 h afterwounding. These readings were obtained with the cells bathedin a complete culture medium known to permit sustained cellproliferation from soybean cotyledons. However, the wound-inducedhyperpolarization was not dependent upon any particular componentof the medium, including auxin or cytokinin. The hyperpolarizationwas observed even when cotyledon slices were incubated in isosmoticKCl.     

Membrane Fusion Induced by Phospholipase C and Sphingomyelinases

In the past decade lipid vesicle fusion induced by either bacterial PC-preferring phospholipase C, phosphatidylinositol-specific phospholipase C, sphingomyelinase, or a combination of phospholipase C and sphingomyelinase has been demonstrated. In the present paper, the experimental evidence is reviewed, and discussed in terms of the underlying molecular mechanisms of fusion, and of the possible physiological relevance of these findings.