赤霉素代谢与信号转导及其调控种子萌发与休眠的分子机制

种子的萌发能力由胚周围组织(种皮和胚乳)强加的物理限制与胚的生长潜能之间的平衡所决定.覆盖胚根尖端的珠孔端胚乳细胞的弱化被植物激素赤霉素(gibberellin, GA)促进但被脱落酸抑制,是胚根伸出的重要前提.GA是一种调控植物许多关键生理过程,如种子萌发、根和茎的伸长、开花、座果和种子发育的重要激素. GA在种子萌发与休眠解除中的作用主要受其生物合成与分解代谢和信号转导途径的调控.本文主要综述了GA的生物合成与代谢、GA的信号转导以及它们对种子萌发和休眠解除调控的研究进展.此外,本文也提出了本领域需要进一步研究的科学问题,试图为解释GA调控种子萌发与休眠的分子机理提供新的研究信息.     

低温层积与外源GA3对肉苁蓉种子萌发及其内源GA和ABA含量的影响

研究低温层积对肉苁蓉种子胚率、内源赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）含量以及外源赤霉素（GA3）对低温层积不同时间种子萌发率影响的结果表明：低温层积可以提高种子的胚率及其GA的含量,降低其ABA含量;层积120～150d的肉苁蓉种子经外源GA3处理后,其萌发率可以达到70%以上;层积120d是外源GA3促进种子萌发的临界点。     

寄生植物锁阳种子萌发方法及愈伤组织、初生吸器诱导研究

专性寄生植物锁阳以干燥肉质茎入药,为常用中药材。在锁阳的生活史中,需要经历种子萌发、芽管状器管伸长、初生吸器形成、次生吸器形成等过程,其中种子萌发和初生吸器形成是锁阳完成生活史的最基本条件。目前,触发锁阳种子萌发、初生吸器形成的植物生长调节物质的阈值和种类并不清楚,导致人工调控锁阳生活史困难及栽培收益不高。本论文运用组织培养方法,研究赤霉素、生长素和细胞分类素等多种激素交互作用对锁阳种子萌发和吸器形成的影响。研究结果显示：（1）多种激素的共同作用促进锁阳球形原胚的发育。（2）B₅培养基添加1.0 mg·L^-1 2,4-D,0.5 mg·L^-1 KT,1.0 mg·L^-1 GA₃可以高效诱导锁阳种子愈伤组织形成,愈伤诱导率达13.7％±3.1%。（3）B₅培养基添加0.5 mg·L^-1 2,4-D,0.25 mg·L^-1 KT可以高效诱导锁阳愈伤组织分化初生吸器,一些初生吸器继续分化成芽管状气管,延伸3~4 cm后,顶端膨大,形成新的初生吸器。本论文研究结果可为进一步研究锁阳种子萌发、初生吸器形成的内源激素变化规律及发生机制研究奠定基础。     

利用广西杉木良种未成熟胚诱导胚性愈伤组织发生

以杉木不同基因型的未成熟胚为起始外植体,研究不同冷藏时间、不同接种方式、不同基因型和不同激素浓度组合对胚性愈伤组织诱导率的影响。结果表明,冷藏显著影响种子的质量,随着冷藏时间延长,坏死种子比例显著增加,冷藏20 d时坏死种子比例达54.5%;冷藏对胚性愈伤组织诱导率无显著影响。接种方式对胚性愈伤组织诱导具有显著影响,接种方式二(剥去种皮,切开小口)的诱导效果最好,方式一(种子切开小口)和方式三(剥出合子胚)不利于胚性愈伤组织诱导。不同基因型在同一激素组合条件下的胚性愈伤组织诱导率存在显著差异,同一基因型在不同激素组合下的胚性愈伤组织诱导率也存在显著差异。总体看来,6-BA对胚性愈伤组织诱导率的影响最大,其最优浓度为1.0 mg/L;其次为2,4-D和ABA,其较优浓度均为2.0 mg/L;KT较优浓度为1.0 mg/L。     

GA3和变温层积对天女木兰种子萌发及内源激素的影响

用不同质量浓度GA3浸泡天女木兰种子并结合变温层积处理,应用高效液相色谱法对不同时期种子中4种激素GA3、IAA、ABA、ZR含量进行测定,并测量种胚长和萌发率,以探讨天女木兰种胚发育,内源激素含量变化与种子休眠萌发之间的调控关系,为进一步研究种子休眠机理提供理论基础。结果表明:(1)天女木兰成熟种子胚发育不完全,胚乳内高浓度ABA和低浓度GA3是其休眠的主要原因。(2)GA3处理能促使天女木兰种子提前30d完成形态后熟,并以1 500mg·L-1 GA3处理效果最佳。(3)在变温层积过程,天女木兰种胚发育可分三个阶段:阶段Ⅰ(0~70d)完成种胚进一步分化;阶段Ⅱ(70~120d)种胚快速生长时期;阶段Ⅲ(120~150d)休眠完全解除,种子具备发芽能力。种子能否打破休眠主要取决于阶段Ⅰ和Ⅱ的状况。(4)GA3/ABA、IAA/ABA和ZR/ABA在种子后熟期间的变化同胚生长发育存在一致性,认为内源激素的相对水平对种子休眠具有重要的调控作用。     

茉莉酮酸类物质与块茎形成

一般认为，马铃薯块茎的形成受两种以上的激素调控。赤霉素是促进伸长生长的激素，它对块茎形成起抑制作用。由于块茎只有在短日照条件下才能分化形成，而此时叶片中的赤霉素活性下降，因此，块茎形成的必要条件是赤霉素含量降低。此外，还发现在块茎形成过程中细胞分裂素的含量急剧增加；在马铃薯地下匍匐枝的无菌培养试验中，细胞分裂素可诱导块茎形成；ABA含量在块茎形成完成时达到高峰，它可防止块茎二次生长，使之进入休眠期。Gresory认为在短日照下的马铃薯叶中含有块茎形成物质（tuberinducingsumstance，TIS），由于它向地下部迁…     

高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路

赤霉素是一类重要的植物激素,对植物的生长发育,如种子的萌发、茎的延展、叶片的生长、休眠芽的萌发以及植物的花和种子的发育等生理具有重要的调控作用。从1926年被发现至今,阐明了赤霉素代谢机理及调控机制,明确了赤霉素在植物体内的信号转导途径。本文综述了赤霉素的生物合成途径及其平衡的调节;赤霉素受体GID1、DELLA蛋白在赤霉素信号转导途径中的作用及相关研究;泛素介导的DELLA蛋白降解在赤霉素信号转导中的研究进展。     

新疆干旱区植物藜的种子异型性及其萌发机理

新疆干旱区分布的植物藜(Chenopodium album)的种子有黑色和褐色两种类型。对藜的异型性种子从形态结构、不同环境因素及激素或化学物质对萌发的影响以及同工酶谱等方面进行了研究,并对其萌发及适应异质环境的机理进行了讨论。结果表明:(1)藜的异型性种子在形态结构、萌发休眠特性等方面都存在明显差异:黑色种子种皮厚且硬,休眠,萌发慢,萌发率低;褐色种子种皮薄而软,不休眠,萌发快且萌发率高;(2)黑色种子的休眠可通过切除胚根外缘种皮得以完全解除;(3)赤霉素、乙烯利对黑色种子的萌发无明显促进作用;KNO3可较显著促进黑色种子的萌发;协同使用乙烯利和KNO3时,可显著提高黑种子萌发率,完全打破休眠;(4)黑色种子和褐色种子的酯酶、过氧化物酶及过氧化氢酶同工酶谱带存在差异;(5)黑色种子的萌发需要光照,而褐色种子则对光不敏感;低温贮藏对二者的萌发均无显著影响,尽管黑色种子的萌发率有波动。研究结果初步显示黑色种子的休眠是内源(胚)和外源(种皮)因素共同所致。藜的种子异型性及其萌发机理的形成是其对新疆干旱区异质化环境的高度适应。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid, GA)作为植物生长的必需激素之一, 调控植物生长发育的各个方面, 如: 种子萌发, 下胚轴的伸长, 叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展, 有关赤霉素生物合成及其调控, 赤霉素信号转导途径, 以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究; GA信号转导通道的研究进展, 特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用(derepress)的分子模型; GA受体研究的新进展; 探讨GA与其它激素之间的相互作用, 以及植物在应答环境过程中的作用。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素（gibberellins或gibberellic acid,GA）作为植物生长的必需激素之一,调控植物生长发育的各个方面,如：种子萌发,下胚轴的伸长,叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展,有关赤霉素生物合成及其调控,赤霉素信号转导途径,以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究;GA信号转导通道的研究进展,特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用（derepress）的分子模型;GA受体研究的新进展;探讨GA与其它激素之间的相互作用,以及植物在应答环境过程中的作用。     

赤霉素诱导大麦糊粉层细胞内α-淀粉酶的形成

萌发大麦种子的胚乳内,贮藏淀粉发生水解作用,其启动的早期是合成水解酶类,如α—淀粉酶。α—淀粉酶在干燥的种子内是不存在的,属于诱导酶。Paleg和yomo分别于1960年发现GA_3能增加大麦胚乳内α—淀粉酶的活性。以后的实验陆续揭示,启动α—淀粉酶合成的化学信使是赤霉素。萌发的大麦种子的胚产生赤霉素,然后赤霉素扩散到胚乳的糊粉层中,刺激糊粉层细胞内     

苹果的过氧化物酶同工酶研究——几种植物激素对过氧化物酶同工酶的影响

植物激素能引起植物体中某些酶系变化已有许多报告。如和研究激素对“安托诺夫卡”苹果种子的萌发和过氧化物酶活性的影响时看到,在经层积后能正常生长的种子上,吲哚乙酸(IAA)能强烈地阻止胚的生长和抑制过氧化物酶的活性;在未经层积的种子上,用赤霉素(GA)、激动素(K)或两者混合液均能刺激胚的生长和提高过氧化物酶的活性。Retic在     

云南红豆杉新采收种子的形态与离体胚的萌发特性

通过云南红豆杉新采收种子形态观察、透水性测定、种子大小以及所带胚乳多少对离体胚萌发率的影响等试验,探讨云南红豆杉种子的休眠与萌发机理。结果表明,云南红豆杉种子呈倒卵形和三棱形;胚酒瓶形,白色;胚乳淡黄色,油质。种子千粒重为72.934g;种皮、种仁和种胚分别占种子鲜重的50.56%、40.45%和8.99%;胚与种子的体积比(E∶S)为0.074。胚的体积为0.156—1.012mm~3,种子为51.658—109.649mm~3,两者呈显著正相关(P0.05,r=0.810)。完整种子的吸水率明显低于破裂种皮、酸蚀40min和酸蚀20min的种子,但差异随着浸泡时间延长而缩小;种子含水量饱和时,完整种子、破皮种子与酸蚀种子的吸水率无显著差异(前者为23.7%,后两者约28.0%)。不同大小种子离体胚的萌发率差异显著(P0.05),特大、大、中、小和特小种子的离体胚的萌发率为80%、77.8%、67.5%、62.0%和44.0%。胚乳抑制离体胚的萌发,不带胚乳离体胚的萌发率为41.3%,显著高于带胚乳的萌发率(P0.05),带部分胚乳的胚为9.7%—13.3%,带全胚乳的胚为0。同时离体胚培养过程中所用种胚的新鲜程度也严重影响胚的萌发率。云南红豆杉种子休眠属于中度生理休眠类型,种子中的抑制物质含量随时间的动态变化和胚乳中抑制物质含量的多少对胚萌发率的影响是以后云南红豆杉休眠研究的重点。     

玉米种胚萌发过程中钙调素含量变化及与赤霉素和脱落酸的关系

用对植物钙调素具有专一性的小麦钙调素抗体建立了定量植物钙调素的酶联免疫吸附测定法。该方法的线性测定范围为２至１４００ｎｇ;批内与批间变异系数分别为７．９和１０．６。用此方法对玉米种胚的测定结果表明,钙调素含量随着萌发时间延长而增加。赤霉素在促进玉米种子萌发的同时,种胚中的钙调素含量也提高;脱落酸抑制玉米种子萌发,同时种胚中的钙调素含量也降低。这些结果说明钙调素可能在种子萌发过程中具有重要作用。     

植物激素对棉花体细胞胚胎发生的诱导及调节作用

选用11种激素研究了外源激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生和发育的调控作用。结果表明不同激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生与发育的影响不同。除2,4-D和BA对棉花胚性愈伤组织的增殖影响不大外,其他激素对棉花胚性愈伤组织的增殖均具有抑制作用,且具有一定的时间效应,同时还受基因型的影响。激素对棉花体细胞胚的形成和发育的影响极大,2,4-D既抑制了体细胞胚的形成,又抑制了体细胞胚的发育;TDZ的作用与2,4-D相似,显抑制了体细胞胚的形成,且诱导获得的体细胞胚均停留在球形胚阶段;GA也抑制了体细胞胚的形成,且不利于体细胞的成熟与萌发;BU-30对棉花体细胞胚形成与发育的影响不大。其他7类生长素类物质和细胞分裂素类物质对棉花体细胞胚的形成均具有促进作用,且依IBA、ABA、IAA、BA、KT、ZT、2iP序增强,其总胚数为对照的1．193—3．852倍;其中2iP的促进作用最大,可使产生的体细胞胚数提高2．852倍。     

濒危植物海南龙血树种子休眠机理及其生态学意义

为明确濒危植物海南龙血树(Dracaena cambodiana)种子的休眠机理,该文对海南龙血树休眠类型及破解方法进行了系统研究,并结合海南龙血树的生境条件,对海南龙血树种子休眠的生态学意义进行了探讨。结果表明:海南龙血树种皮吸水性良好,40 h内达到萌发所需含水量;种胚发育完全,离体胚2 d开始萌发,萌发率达100%;去珠孔端组织种子的萌发情况与离体胚的一致,质密珠孔端组织的机械束缚是种子萌发障碍的直接原因;种子含有萌发抑制物质,其清水粗提物对白菜种子萌发率和幼苗根生长存在显著抑制作用;低温贮藏和快速脱水均能有效解除海南龙血树种子休眠,提高种子的萌发率和整齐度,萌发率可达到100%。分析认为抑制物质的存在致使种胚生长势弱而无法打破质密珠孔端组织的机械束缚,导致海南龙血树种子休眠,属生理休眠;海南龙血树种子休眠特性使其种子萌发或幼苗生长适应生境条件的季节变化,保证种群得以延续与更新。     

珍稀濒危植物金丝李种子的休眠机理

珍稀濒危植物金丝李(Garcinia paucinervis)种子的萌发十分缓慢,探讨其休眠机理,可为该物种的种质资源保育与可持续利用提供理论依据。本文对金丝李种子种皮结构及其透水性,剔除部分种皮和胚乳后种子的萌发情况,胚乳和胚等粗提物的活性,储藏、层积和不同温度下种子萌发情况,萌发过程中内源激素含量等进行了研究。结果表明:金丝李种皮无栅栏细胞层,下表面的角质层较薄;种皮对种子的吸胀阻碍小;随着种孔端剔除种皮和胚乳程度的加深,金丝李种子的萌发进程逐渐延长,甚至降低其萌发率,种脐端削除处理对种子萌发影响不大;内果皮、种皮、胚乳和胚中可能存在抑制金丝李种子萌发和生长的内源抑制物;新鲜种子胚率达86.12%,低温层积后胚率无显著变化;低温层积处理延缓其萌发进程,对萌发率无显著影响,4℃低温层积是储藏金丝李种子的较好方法;种子萌发对温度敏感,在32℃培养下可打破种子休眠,萌发速度显著加快。种子萌发过程中ABA含量降低,GA与ABA、IAA与ABA的比值随种子萌发显著升高,萌发促进与抑制物比例逐渐趋于提高。因此,金丝李种子存在内源抑制物,同时缺乏萌发促进物质,导致生理休眠。该种子休眠特性使其幼苗生长能应对生境的季节变化,种群在风险环境中得以延续,避免大量幼苗竞争。植被破坏导致种子萌发阶段受阻是造成金丝李濒危的原因之一。     

溶氧、pH及其他理化因子对蓖齿眼子菜种子萌发的影响

研究了溶氧、pH、光强、冷处理、温度、营养以及激素处理等条件对蓖齿眼子菜种子萌发的影响。结果表明:溶氧对种子的最终萌发率有影响,缺氧条件下比正常条件和氧饱和条件下的萌发率高,但缺氧条件下萌发的幼苗为白化苗,不能正常生长发育;光照和pH对种子萌发的影响不显著。4℃冷处理能够使种子萌发时间提前和提高种子的萌发率;在15—27℃之间,提高温度能够加快种子的萌发速度,但温度过高则萌发率降低,在15℃、20℃和27℃下的最终萌发率分别为90.0%、90.0%和56.7%;不同的营养水平对种子萌发影响不显著。生长素NAA(0.1—5.0mg/L)、细胞分裂素6-BA(0.1—5.0mg/L)、赤霉素GA3(0.1—5.0 mg/L)不能加快蓖齿眼子菜种子萌发的速度和提高萌发率。     

玉米种胚萌发过程中钙调素含量变化及与赤霉素和脱酸的关系

用对植物钙调素具有专一性的小麦钙调素抗体建立了定量植物钙调素的酶联免疫吸附测定法。该方法的线性测定范围为２至１４００ｎｇ;批内与批间变异系数分别为７．９和１０．６。用此方法对玉米种胚的测定结果表明,钙调素含量随着萌发时间延长而增加。赤霉素在促进玉米种子萌发的同时,种胚中的钙调素含量也提高,脱落酸抑制玉米种子萌发,同时种胚中的钙调素含量也降低。这些结果说明钙调素可能在种子萌发过程中具有重要作用。     

蝴蝶兰红花系品种杂交种子形态及胚培养研究

对21个蝴蝶兰自交或杂交组合的种子形态进行观察和无菌培养,结果表明,蝴蝶兰不同组合的种子形态有一定差异,平均种子长、宽及种胚长、宽分别为0.292±0.025 mm、0.073±0.003 mm及0.151±0.009 mm、0.069±0.003 mm。种子萌发率及萌发所需时间因组合而异,平均萌发率为72.4%,原球茎及第一片叶出现所需时间分别为22±3 d、78±6 d,杂交组合启动萌发早、萌发率高。种子启动萌发所需时间、萌发率与果实、种子大小相关不显著,而种子启动萌发所需时间与种胚长、宽呈极显著负线性相关,表明种胚越大,萌发越快。