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。     

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育过程而变化,种子成熟时胚的脱水耐性增强,而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。     

小芸木胚发育过程中脱水耐性的变化

对热带植物小芸木的种子和胚在整个发育阶段的形态学特征、含水量、萌发率和电导率进行了研究。结果显示:(1)小芸木种子在发育过程中形态学特征、电导率、萌发率和胚的脱水耐性有明显的变化;(2)在55~80 d种子鲜重和干重逐渐增加,随后又稍微降低,整个发育过程未经历明显的成熟脱水阶段;种子萌发率从55~85 d逐渐达到最大,随后又稍微降低;(3)胚的脱水耐性从55~90 d逐渐增加,于85~90 d达到最大,在95~103 d时又有所下降。表明小芸木胚的最大脱水耐性的获得时间与种子干物质积累达到最大的时间一致。     

沙芥种子发育过程中的脱水耐性

以发育过程中经脱水和未脱水处理的沙芥种子为试验材料,测定了其含水量、萌发率和抗氧化酶系统,探讨了沙芥种子脱水耐性与抗氧化系统之间的关系。结果表明：在20～60DAF,沙芥种子含水量逐渐下降,干重逐渐增加;60DAF种子具有萌发能力,萌发率为24％;且脱水可促进沙芥种子的萌发,人工脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为56％和44％,自然脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为52％和60％;发育过程中沙芥种子SOD活性逐渐降低,而CAT、POD、LOX活性以及MDA含量均呈上升趋势;在脱水过程中,随着种子含水量的下降SOD活性逐渐降低,CAT和LOX活性逐渐升高,而POD活性呈先降低后升高的变化趋势。脱水后,种子中MDA含量均高于CK。60DAF的沙芥种子已获得脱水耐性。     

种子顽拗性：最新评价

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三种类型。种子脱水耐性和脱水敏感性的鉴定是制定种子的贮藏策略和物种基因资源长期保存的依据。除了物种的内在特性外,种子的发育状态、脱水速率、脱水时和重新水合时的环境是影响种子脱水耐性的重要因子。种子的存活率、电解质渗漏速率和存活种子的萌发生长速率是衡量种子脱水耐性的良好的综合参数。种子的脱水耐性是一种数量性状,用“临界含水量”的概念来判断是不正确的,且在评价种子顽拗性中引起了一些混乱。本文还提出了一种全新的评价种子顽拗性的工作模式。     

种子顽拗性:最新评价

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三种类型.种子脱水耐性和脱水敏感性的鉴定是制定种子的贮藏策略和物种基因资源长期保存的依据.除了物种的内在特性外,种子的发育状态、脱水速率、脱水时和重新水合时的环境是影响种子脱水耐性的重要因子.种子的存活率、电解质渗漏速率和存活种子的萌发生长速率是衡量种子脱水耐性的良好的综合参数.种子的脱水耐性是一种数量性状,用"临界含水量"的概念来判断是不正确的,且在评价种子顽拗性中引起了一些混乱.本文还提出了一种全新的评价种子顽拗性的工作模式.     

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。     

豌豆种子吸胀过程中脱水耐性变化的时间模式

研究了豌豆种子吸胀过程中脱水耐性的变化模式。种子在吸胀初期迅速吸收水分,然后缓慢吸收直到平台期。电解质渗漏速率在吸胀初期增加直到11h,然后随着吸胀下降。在吸胀过程中,种子的萌发率逐渐增加,种子和胚轴的脱水耐性逐渐丧失,10％和50％的种子和胚轴被脱水致死的含水量明显增加。赤霉素和脱落酸处理改变豌豆种子的萌发特性,提高胚轴的脱水耐性。研究结果表明,吸胀的豌豆种子脱水耐性的丧失是一种数量性状,正常性种子吸胀后脱水耐性的变化能够作为种子顽拗性研究的模式系统。     

萌发玉米种子脱水耐性与胚根细胞超微结构的变化

玉米种子脱水试验表明,25℃下萌发24h种子脱水耐性开始丧失,丧失50％和100％的时间分别为33h、58h。萌发过程中随着吸胀时间增加,玉米种子脱水耐性逐步丧失。显微观察显示,种子吸胀过程中,胚根细胞的贮藏物质逐步减少,线粒体等细胞器的分化程度则不断提高,尤其是脂类物质的分解程度与脱水耐性变化的关系似乎更明显。     

云南栘[木衣]MADS-box基因家族鉴定与表达分析

MADS-box基因家族是一类重要的转录因子家族,在调控植物的生长发育、信号传导等过程中发挥着重要作用。为研究云南栘[木衣][Docynia delavayi(Franch.)Schneid.]MADS-box基因家族的特征及其在种子不同萌发时期的表达情况,本研究以云南栘[木衣]不同萌发时期的种苗为材料,在转录组测序的基础上利用生物信息学方法从云南栘[木衣]转录组数据库中筛选MADS-box转录因子,分析其理化性质、蛋白保守基序、系统进化及表达模式,并采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)实验验证云南栘[木衣]MADS-box基因家族成员在种子不同萌发时期的表达情况。在云南栘[木衣]转录组数据中共鉴定出81个MADS-box转录因子,其编码的氨基酸序列分子量分布范围在6211.34–173512.77 Da之间,等电点介于5.21−10.97之间。系统进化分析显示,81个云南栘[木衣]MADS-box基因可分为15个亚组,其中DdMADS27、DdMADS42、DdMADS45、DdMADS46、DdMADS53、DdMADS61、DdMADS76、DdMADS77和DdMADS79可能参与对云南栘[木衣]胚珠的发育调控。结合云南栘[木衣]种子转录组数据与qRT-PCR实验分析发现,DdMADS25和DdMADS42可能参与调控种子发育,DdMADS37和DdMADS38可能对种子休眠有负调控作用。前人报道中MIKC*亚组多参与调控花器官发育,本研究首次发现MIKC*亚组的转录因子在种子萌发前期具有较高表达量,由此推测MIKC*亚组在种子萌发过程中起到调控作用。为验证该推测准确性,挑选了MIKC*亚组的DdMADS60和DdMADS75进行qRT-PCR实验,实验结果与转录组测序的表达趋势一致。本研究可为进一步从分子进化角度研究云南栘[木衣]MADS-box基因家族的生物学功能提供参考。     

Two new oleosin isoforms with altered expression patterns in seeds of the Arabidopsis mutant fus3

Oleosins are proteins associated with lipid bodies mainly synthesised during seed development. Using a subtractive hybridisation approach two new members of the oleosin gene family of Arabidopsis thaliana have been isolated. The quantitative and temporal expression patterns of both genes are found to be affected in the fus3 mutant defective in late embryogenesis. This pattern is interpreted as a molecular marker for a mutant specific developmental change from a seed maturation toa germination pathway.     

In vitro assay for 2,4-D resistance in transgenic cotton

Summary 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) resistant plants of transgenic cotton (Gossypium hirsutum L.) were produced using Agrobacterium tumefaciens containing a plasmid carrying the neomycin phosphotransferase II (npt II) and 2,4-D monooxygenase (tfd A) genes. An in vitro assay was performed to determine the sensitivity of seed germination, and the growth of seedlings of transgenic and non-transgenic cotton to various concentrations of kanamycin and 2,4-D. The results indicated that kanamycin caused the cotyledons of non-transgenic plants to turn white, but transgenic plants grew normally. Seed germination and seedling growth of non-transgenic plants were strongly inhibited by 2,4-D, but only slightly for transgenic plants. Transgenic plants and non-transgenic plants can be clearly distinguished by the use of 2 mg l⁻¹ 2,4-D in seed germination medium. There was a high correlation between the response of seed germination and the growth of seedlings to kanamycin or 2,4-D, based on the germination ration, albino ratio, dry weight or fresh weight. On this basis, we development a rapid method for identifying transgenic plants that has been verified in the field. These findings will allow identification of cotton transformants at an early stage of plant development, saving time and improving cultivars containing the 2,4-D resistance trait.