植物休眠的分子调控

本文介绍植物季节性休眠尤其是冬季休眠的诱导、建立、维持、解除以及重建的分子机制研究进展。     

中国甜樱桃名贵品种的离体繁殖

植物名称:中国甜樱桃(Prunus pseudocerasus)中的安徽太和名贵品种“大鹰嘴”和“金红”。材料类别:成年樱桃树上的一年生冬季休眠芽和春、夏季生长的新枝。培养条件:1986年冬季、春季及夏季剪取一年生休眠条和生长条。冬季休眠条经冷藏(6±1℃)25天后插在不同溶液中(2％蔗糖液、1mg/L6-BA液、蒸馏水为对照),在室温23～25℃和每日16小时光和8小时暗条件下催芽,然后切取萌发新枝上的芽节,     

被子植物合子的一些休眠表现

受精的卵细胞称为合子。胚的发育是从合子开始的。合子形成以后,通常要经过一个或长或短的“休眠”期才进行分裂,因此胚的开始发育一般较胚乳晚。合子“休眠”期的长短因植物种类不同而异,一般在数小时至几天不等,例如橡胶草传粉后大约4小时初生胚乳核分裂,5小时后合子跟着分裂;水稻在传粉后3小时初生胚乳核分裂,6小时后合子分裂;棉花传粉后24小时才可看到初生胚乳核分裂,而合子分裂要迟至传粉后的第3天。竟有少数植物合子“休眠”期很长,据记载秋水仙在秋季受精后,不久就有多数的胚核形成,而合子在整个冬季的4-5个月期间停留在休眠状态。合子的“休眠”期间发生许多显著的变化:①在电子显微镜下观察到有的植物如荠菜,卵     

竹节参生物学特性研究

通过多年的系统观察认为,竹节参的主要生物学特性是:从种子到种子完成一个生命周期一般需3-4年;种子发芽需经过胚后熟和上胚轴休眠两个过程,室温湿沙贮藏和冬季低温打破上胚轴休眠是解决竹节参种子发芽难的有效措施;竹节参芽的分化是从上年秋开始,越冬前芽苞内茎、叶、花分化已基本完成。因此加强后期管理,特别是越冬管理,对下年竹节参生长具有十分重要的意义。无性繁殖是进行切段繁殖,切段时间在10月以前,用粗根茎切段能增加产量,加快繁殖速度。     

二球悬铃木冬芽休眠的温度特性

为了探讨树木冬芽休眠与分布的相互关系以及悬铃木冬芽休眠机理,研究了悬铃木冬芽休眠的温度特性.结果表明：（1）悬铃木冬芽具有浅冬休眠特性,在25℃条件下即使深休眠期的冬芽也能够部分萌发,萌芽率达到40﹪～60﹪,但在15～20℃低温下不能萌发,而随着经历低温量的增加,休眠逐渐得到解除,在春季的10～15℃低温下也能萌发;（2）悬铃木冬芽的休眠解除的低温范围较大,5℃与12℃具有同样的低温效果,15℃也有较大的低温效果,甚至20℃也有低温效果,不同于温带树种,但与横跨亚热带与暖温带分布的山桐子相似;（3）9～10月份为悬铃木的休眠导入期,10月下旬进入深休眠期,同时进入休眠解除期,经过冬季低温信号的诱导,休眠得以解除,保证春季冬芽的正常萌发;（4）悬铃木冬芽能否萌发取决于芽鳞的阻碍作用力与生长点、叶原基或花原基萌发力的平衡状态,当阻碍力大于萌发力表现为冬芽不能萌发,当阻碍力小于萌发力表现为冬芽的萌发;（5）芽鳞除了具有阻碍作用和抵御冬季寒冷干燥气候外,还具有利用冬季低温解除其休眠的作用,在解除其休眠的过程中既提高了生长点、叶原基或花原基的萌发力,也降低了芽鳞的阻碍力;（6）悬铃木冬芽内的主芽和副芽休眠特性不同,在主芽萌芽能力弱时,副芽的萌芽能力增强,反之,主芽萌芽力强时,副芽的萌发就会受到抑制,当主芽能够经过冬季低温解除休眠能够萌发时,冬芽内的副芽重新进入休眠状态,可能是系统维持的一种生态适应;（7）二球悬铃木能横跨亚热带与暖温带广泛栽培正是由悬铃木冬芽休眠的生理生态特性决定的.     

对于中国柞蚕(Antheraea pernyi Guer)蛹在休眠后的水分代谢的了解

下面所引用的均系国立莫斯科大学无脊椎动物教研组生态实验室于1939年收集所得的材料,它所以要加以发表的理由有以下几点:1.直到现时关于休眠的生理本质问题已引起了许多研究者对它的注意,并远不能算是最终地解决,因而关于鳞翅目的蛹在休眠期中及休眠期后的生理学方面的新材料均值得加以叙述;2.中国柞蚕是一种有经济价值的昆虫,我国(苏联)集体农庄内工业上的饲养柞蚕是自1939年开始的,并且它的休眠直接关系到蛹的冬季保藏问题。     

盐度和低温冷藏对桡足类休眠卵萌发的影响

休眠卵是桡足类渡过不良环境的重要生存策略,是水体桡足类种群的重要潜在补充来源。通过采集珠江口南沙海域表层沉积物,研究了不同盐度和低温冷藏对桡足类休眠卵萌发的影响。结果表明:南沙沉积物中休眠卵萌发量和萌发率在盐度为20和盐度为5的实验组中最高;用50μm孔径筛绢过滤后,50μm粒径沉积物中休眠卵萌发量显著高于50μm粒径的休眠卵(P0.05);冷藏30 d后休眠卵萌发量显著高于冷藏前休眠卵萌发量(P0.05);冷藏前的休眠卵主要是静止卵和已渡过不应期的滞育卵,而冷藏后的休眠卵主要是未渡过不应期的滞育卵,表明50μm粒径沉积物中休眠卵主要以滞育卵为主。研究结果为进一步了解河口桡足类受到盐度干扰后的潜在补充机制提供了基础数据,对揭示河口桡足类种类演替规律具有重要科学意义。     

泡果沙拐枣种子在原生境休眠状态的变化

研究种子在原生境休眠状态的变化,有助于了解种子萌发时机和休眠解除在自然条件下是如何被控制的。泡果沙拐枣(Calligonum junceum)是蓼科沙拐枣属的超旱生灌木,是达坂城荒漠的优势种,是荒漠地区植被恢复重要的候选植物种。于2015年7月,将鲜种子埋放在达坂城自然群落的地表和土中(3~5 cm),定期取回(第1年每6周取一次,第2年每8周取一次,直至2017年9月),在模拟原生境生长季4个变温(15/5、20/10、25/15、30/15℃)下培养萌发。结果表明:成熟的鲜种子在4个温度下萌发率很低,说明种子具有初生休眠;大部分种子具有非深度和中度两种水平的生理休眠;种子的休眠在晚秋和冬季以及来年春季得以解除;3月取出的种子萌发率较高;在夏季高温时节,大部分种子(70%)再次进入次生休眠;在达坂城原生境,泡果沙拐枣的种子处于休眠/非休眠循环,这与达坂城季节性水、热条件的变化及长期大风有关;埋放于土中种子的萌发率高于地表,冬季降雪时地表种子的萌发率高于土中,这与不同部位土壤温度和湿度的波动幅度不同有关。     

以色列二穗短柄草(Brochypodium distachyon)种子的休眠与萌发特性

对以色列3个群体的二穗短柄草(Brochypodium distachyon)种子的休眠与萌发进行了研究.结果表明:以色列二穗短柄草种子都具有休眠的习性,且不属于外源休眠(种壳休眠)类型;储藏温度和时间等因素对不同群体的二穗短柄草种子的休眠和萌发有着极显著的影响,高温(40℃)储藏可以加快种子后熟,打破种子的休眠;3个群体的二穗短柄草种子休眠深度不同,依次是:Sede Boqer>Yatk>Mt.carmel;且休眠深度与群体生长地年平均降雨量呈负相关关系.二穗短柄草的这些休眠和萌发特性可能是其长期与环境相互作用,在自然选择压力下进化形成的存活机制.     

低温下光周期诱导半闭弯尾姬蜂蛹休眠研究

本实验研究目的是在低温下诱导半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum Hellen休眠,为半闭弯尾姬蜂蜂蛹的保存技术提供科学依据。试验方法在室内温度10℃、设置4个光周期：L:D=10:14、L:D=12:12、L:D=14:10、L:D=16:8,观察半闭弯尾姬蜂蛹休眠诱导的光周期反应。结果表明,蛹是半闭弯尾姬蜂休眠的敏感虫态,休眠蛹表现出对光周期的数量反应特征,休眠诱导的临界日长在14-16 h之间。不同光周期具有不同的诱导效果,短光照促进休眠,蛹在光周期为L:D=10:14时休眠率最高,达73.03%;光周期为L:D=16:8时,则仅为10.67%。半闭弯尾姬蜂感受休眠信号的敏感期为预蛹期,进入休眠,蛹感受休眠信号以后,需要在发育条件中发育到预蛹后期,蛹才能全部进入休眠。将室内诱导的休眠蛹在10℃左右环境条件下冷藏42 d,休眠蛹仍有64.13%可以正常羽化。结论：低温和短光照是诱导该种天敌昆虫休眠的主要因子。     

不同需冷量桃树对周年光温变化的生长和生理响应研究

以'青州冬雪蜜'(高需冷量)、'春雪'(中需冷量)和'春捷'(低需冷量)桃树品种的3年生幼树为试材,研究不同需冷量桃树对周年光温变化适应性反应的差异.结果表明:在周年季节变化过程中,'青州冬雪蜜'生长停止时间、冷适应发展时间和休眠发展时间分别比'春捷'约早31、30和30 d,而其休眠解除时间比'春捷'约晚60 d;'青州冬雪蜜'冬季芽半致死温度比'春捷'低5.4℃,而其春天萌芽和生长开始时间分别比'春捷'晚11和13 d.研究发现,高需冷量桃树生长停止、冷适应发展和休眠发展的时期早于低需冷量桃树,而其休眠解除比低需冷量桃树迟缓;高需冷量桃树冬季抗冻性强于低需冷量桃树,而其春天芽萌发和生长开始的时期晚于低需冷量桃树.     

葡萄休眠解除过程中冬芽组织活性氧与抗氧化系统的变化特征

以酿酒葡萄‘赤霞珠’(红)和‘霞多丽’(白)为试材,通过考察其自然休眠过程和打破休眠(单氰胺处理)过程中冬芽组织活性氧及抗氧化系统的变化,探讨葡萄休眠机制。结果表明:(1)在陕西杨陵地区,早熟品种‘霞多丽’在12月20日左右进入深度休眠,第2年1月29日进入休眠解除阶段;晚熟品种‘赤霞珠’在1月9日左右达到深度休眠,2月18日左右进入休眠解除阶段;单氰胺处理可促进葡萄休眠的解除。(2)葡萄休眠过程中,活性氧O2.-和H2O2含量在休眠初期逐渐增加,深度休眠时含量最高,休眠解除过程中含量降低,从而促进休眠的解除;超氧化物歧化酶(SOD)活性在休眠中一直降低,休眠解除后活性上升;过氧化物酶(POD)活性在休眠前期较低,随后活性上升,休眠解除过程中活性又降低;过氧化氢酶(CAT)活性在休眠过程中持续上升,随后维持在较高水平;抗坏血酸-还原态的谷胱甘肽(ASA-GSH)循环在休眠前期较弱,休眠解除过程中逐渐增强。研究发现,葡萄进入休眠后,其冬芽抗氧化能力逐渐降低,至深度休眠时抗氧化能力降至最低,随着低温积累需冷量得到满足,活化了抗氧化系统进而抗氧化能力迅速提高,休眠被解除。     

果樹的生長期和相对休眠期

在科学和生产中曾经长时期有过这样一种观念:乔木和灌木在冬季处于休眠状态,在这个相当长的时期内植物没有生命活动,在其体内似乎不进行生物学过程。俄罗斯植物学家热列兹诺夫1851年首次在科学中证明了,植物的冬季休眠是不存在的,而只能说乔木和灌木在冬季处于相对休眠状态。我们来看看果树生长期和相对休眠期的主要的生物学特性。果树在一年的生活当中通常可以分为四个主要时期:两个较长的——生长期和相对休眠期,两个较短的——从生长期过渡到相对休眠期和从相对休眠期过     

盾叶莓的生物学性状及开发前景

盾叶莓为蔷薇科悬钩子属的多年生落叶灌木,主要分布区在我国苏、浙、皖等省,生长于海拔700 m以上到1 350 m的山区。其地上枝条为两年生,当年生枝条可生长到1～2 m高,秋季落叶经冬季休眠后,次年的5～7月份开花结果后迅速枯死。其果实大,且营养价值高,繁殖容易,是一种具有开发利用价值的野生水果资源。     

树木是怎样渡过严寒冬季的

秋季来临时,树木大都停止生长,脱去树叶,进入休眠,在形态上形成或加强保护组织（如芽鳞、木栓层等）,以适应冬季的低温环境。然而,仅凭以上的变化,树木是很难逃脱冰冻伤害的,它们是怎样渡过严寒的冬季的呢？笔者想从以下两个方面予以解释。１树木可以利用深过冷现...     

温度、GA3和乙烯对中国水仙休眠的解除

自然条件下,4月至7月下旬期间,中国水仙鳞茎的呼吸速率逐渐下降,7月底至8月底开始上升之后又下降。30℃高温下的鳞茎发芽延缓,发芽率下降;15℃低温有利于打破休眠,7月下旬前的鳞茎,其休眠解除所需的低温处理时间长,GA3不能破除,还延缓其休眠时间,萌发率也下降;而7月下旬后的鳞茎,短时间低温或施用GA3均能破除其休眠,提高鳞茎的发芽率和发芽整齐度;乙烯在任何阶段都有助于水仙鳞茎休眠的解除。自然条件下7月下旬前水仙鳞茎可能是内生休眠,其休眠较难打破,需要长时间的低温或施用适当浓度的乙烯,7月下旬后可能是环境休眠,短时间的低温、GA3或乙烯都能破除其休眠。     

桂花不同花期蒸腾作用和光合作用日变化研究

对不同花期桂花的光合作用、蒸腾作用日变化及二者与环境因子的相互作用进行研究.结果表明:处于不同花期的桂花净光合速率日变化为典型的双峰曲线,有明显的"午休"现象;蒸腾速率日变化总体趋势是先升高后降低.盛花期桂花净光合速率(Pn)最大,蒸腾作用最强,而且蒸腾作用的日变化最大.水分利用率最高.气孔导度与光合速率呈显著的正相关.叶面温度、光照强度、水蒸气压浓度差与蒸腾速率有明显正相关性.     

自然降温对桂花叶片形态和生理特征的影响

叶片是植物对自然降温响应最敏感的器官之一.2017年7月至翌年6月间以西安市园林绿化植物桂花(Osmanthus fragrans(Thunb.)Lour.)为材料,探究自然降温对桂花叶片形态和生理特征的影响,阐明桂花叶片对自然降温过程的适应策略,为北方森林城市建设物种筛选提供理论基础.结果显示:(1)桂花叶面积与月均...     

云南石林地区喀斯特山地种子休眠分类和生态关系的初步研究

种子休眠是植物自身调节后代繁殖时间节律以适应生长环境的最重要方式,喀斯特是一种特殊的植物生长环境,植物种子休眠对这种生境适应的研究缺乏.为探讨种子休眠与种子大小、散落时间之间的联系,揭示喀斯特植物在长期的适应过程中的生殖对策,对滇中喀斯特岩溶地区的19科35种植物的种子萌发和休眠类型进行了初步研究.结果表明:(1)35种植物中,休眠物种(19种,54.29％)比不休眠物种多(16种,45.71％);(2)19种休眠的物种中,15种具生理休眠,4种具物理休眠,没有形态休眠、形态-生理休眠和联合休眠的植物;(3)具物理休眠的植物种子明显大于不休眠和生理休眠的植物种子;(4)雨季初期(4～7月)散落的种子不休眠比例很高(75.00％),而雨季后期(10月)和旱季(11月至次年3月)散落的种子的休眠比例很高,分别达80.00％和61.54％;(5)68.75％的乔木休眠;灌木的休眠比例为33.33％;藤本植物休眠和不休眠的物种比例相差不大;草本植物大部分(66.67％)不休眠.     

裕民贝母种子形态休眠解除过程中的形态学研究

为掌握裕民贝母种子休眠的形态响应机制,判断外源GA_3能否有效解除种子形态休眠,对CK和GA_3:30 mg/L处理下种子的形态结构及亚微结构变化规律进行比较。结果表明:(1)GA_3:30 mg/L处理下种子的形态休眠时间为60 d,比CK处理提前20 d,胚率从22.33%提高到87.67%,然后种子进入生理休眠阶段;(2)种子具翅,质轻型小,胚完成形态休眠后结构分化仍不明显;(3)随种子形态休眠的打破,种皮颜色不断加深,胚乳不断水解,胚不断生长发育,胚率提高至恒定;(4)随种子形态休眠的解除,种皮气孔器结构稳定,但叶绿体数量持续增加,种皮、胚乳及胚的亚微结构变化不明显,仅胚乳表皮细胞破损严重。