脱落酸对水稻种子萌发及相关基因表达的影响

植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)调控着植物发育过程中的许多重要事件。实验以水稻(嘉育948)种子为材料,通过3种不同的外源ABA处理方法,观察萌发过程中根和芽的生长变化。结果表明,外源ABA对水稻种子的萌发率没有明显的影响,而对种子萌发过程中根和芽的生长速率具有显著的抑制作用(1A3A和1N3A);外源ABA对种子萌发过程中的抑制作用可部分逆转和恢复(1A3N);种子在低浓度的ABA中浸泡1d后再萌发,对根的生长有轻微的促进(1A3N)。通过RT-PCR和Northern杂交分析了水稻促有丝分裂原蛋白激酶5(OsMAPK5)、水稻酪蛋白激酶I1(OsCKI1)和β-葡糖苷酶2(BGLU2)3个基因在水稻种子萌发过程中(1A3A)转录水平上的表达差异,发现ABA抑制了这3个基因的表达,同时也影响了它们在根和芽中的表达模式。     

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。     

GA诱导NaCl胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗耐盐性效应

研究外源GA对NaCl胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗生长的影响.结果显示:(1)0和75mmol·L-1NaCl处理可促进种子萌发,浓度为100mmol·L-1及以上时,随着浓度的增加,种子萌发受抑程度越严重;(2)150mmol·L-1NaCl胁迫下,添加外源GA可显著提高黄瓜种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和a-淀粉酶活性;促进种子萌发,以100和150mg·L-1GA处理效果较好;(3)外源GA显著提高幼苗生物量,提高SOD和POD活性,降低MDA含量,以100mg·L-1GA处理效果较好.研究表明一定范围的外源GA可缓解盐害对黄瓜种子萌发和幼苗生长的抑制作用,诱导其耐盐性的提高.     

干旱胁迫下外源钙对石灰岩地区复羽叶栾树种子萌发的影响

以石灰岩生态恢复优选树种复羽叶栾树种子为试材,采用聚乙二醇(PEG6000)设置0％(CK)、5％、15％、25％、30％模拟石灰岩山区不同干旱环境,以CaCl2设置0(CK)、15、20、25、30 mmol·L-1为外源钙离子梯度,模拟石灰岩地区的土壤高钙环境,研究不同浓度CaCl2、PEG及二者交互作用对种子萌发特征的影响.结果表明:单纯CaCl2作用下,中低浓度的外源钙对复羽叶栾树种子萌发参数无显著影响,而高浓度的外源钙对种子萌发具有抑制作用,中低浓度CaCl2可以增加萌发后幼苗的鲜质量.PEG浓度从0％增至25％,各处理组的种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均与对照呈显著递减趋势,幼苗鲜质量明显减小.对各干旱处理组施加一定浓度的外源钙后,中低浓度的CaCl2可提高种子的萌发特性,而当CaCl2浓度达到30 mmol·L-1时,种子难以萌发.PEG浓度达到30％时,种子无萌发.施加一定的外源钙可以提高PEG胁迫下幼苗的鲜质量,使幼苗更加适应干旱缺水的环境.     

外源Glu和GABA对梭梭种子萌发及呼吸速率的影响

通过不同浓度外源谷氨酸(Glu)和γ-氨基丁酸(GABA)以及不同比例Glu/GABA处理梭梭种子,研究它们对梭梭种子萌发率、胚根长度和呼吸速率的影响.结果显示:(1)不同浓度的外源Glu均能显著提高梭梭种子的萌发率,促进胚根的伸长并增强其呼吸速率;(2)外源GABA在低浓度(0.1~5mmol·L-1)时能降低种子萌发率,促进胚根伸长,而高浓度(10mmol·L-1)的效应则相反;不同浓度GABA均抑制种子呼吸速率,且低浓度时抑制效果更明显;(3)不同比例Glu/GABA均能降低种子萌发率,抑制胚根伸长,增强呼吸速率.研究发现,梭梭种子的萌发和呼吸受到外源谷氨酸的促进,却受到外源γ-氨基丁酸的抑制.     

西南獐芽菜种子萌发对温度、光照和外源生长调节物质的响应

研究不同温度、光照和外源生长调节物质处理种子对西南獐芽菜种子萌发特性的结果表明,西南獐芽菜种子为休眠型种子,其最适合萌发温度为20℃。光照促进种子的萌发,但影响并不显著。低浓度（10mg·L-1）6-BA促进西南獐芽菜种子萌发,而高浓度（50mg·L-1）的则抑制其萌发,不同浓度和浸种时间的赤霉素（GA）和IAA均促进种子萌发,GA的效果更好。     

燕麦糊粉细胞在种子萌发前后的亚显微结构

对燕麦糊粉细胞在种子萌发0,1,2,3,4,5,6,7天的亚显微结构进行了观察。重点观察了有关燕麦糊粉细胞内的蛋白体和糊粉细胞的胞壁在萌发过程中的变化情形。种子未萌发时,糊粉细胞内的蛋白体含有浓密的蛋白质基质和植酸钙镁以及蛋白-糖复合体两种内含体。种子萌发时,蛋白体内的蛋白质基质和植酸钙镁逐渐消失,而蛋白-糖复合体的消失则稍为缓慢。到萌发7天时,蛋白体都基本转化为液泡。糊粉细胞的胞壁在种子未萌发时具有内外两层壁结构。但在种子萌发时,外壁逐渐被水解而消失;但内壁则保持不变。文中还描述和讨论了有关糊粉细胞内壁和外壁的一些特性和功能。     

干旱胁迫下外源钙对石灰岩地区复羽叶栾树种子萌发的影响

以石灰岩生态恢复优选树种复羽叶栾树种子为试材,采用聚乙二醇(PEG6000)设置0%(CK)、5%、15%、25%、30%模拟石灰岩山区不同干旱环境,以CaCl₂设置0(CK)、15、20、25、30 mmol·L^-1为外源钙离子梯度,模拟石灰岩地区的土壤高钙环境,研究不同浓度CaCl₂、PEG及二者交互作用对种子萌发特征的影响.结果表明: 单纯CaCl₂作用下,中低浓度的外源钙对复羽叶栾树种子萌发参数无显著影响,而高浓度的外源钙对种子萌发具有抑制作用,中低浓度CaCl₂可以增加萌发后幼苗的鲜质量.PEG浓度从0%增至25%,各处理组的种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均与对照呈显著递减趋势,幼苗鲜质量明显减小.对各干旱处理组施加一定浓度的外源钙后,中低浓度的CaCl₂可提高种子的萌发特性,而当CaCl₂浓度达到30 mmol·L^-1时,种子难以萌发.PEG浓度达到30%时,种子无萌发.施加一定的外源钙可以提高PEG胁迫下幼苗的鲜质量,使幼苗更加适应干旱缺水的环境.     

植物种子植酸研究进展

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。在种子发育过程中,植酸是磷的贮存库,对维持植物体内磷平衡有重要的作用。在种子萌发过程中,植酸酶分解植酸盐,释放磷、矿质营养和肌醇供幼苗生长。本文综述了近年来植物(作物)种子中植酸的生物合成途径、种子植酸含量的遗传、低植酸作物的育种等研究进展。首先,植酸生物合成途径中最初的反应底物为葡萄糖-6-磷酸,形成肌醇后,以肌醇为底物合成植酸共有两条路径:依赖脂类与不依赖脂类,目前,已分离鉴定若干植酸合成所需的关键酶及其编码基因,包括肌醇-3-磷酸合成酶、肌醇激酶、肌醇多磷酸盐激酶,以及参与植酸运输的ATP结合盒转运子。其次,利用作图群体及关联分析群体,分别在水稻(Oryza sativa L.)、白菜(Brassica rapa L.)、菜豆(Phaseolus vulgaris L.)等植物中鉴定出多个与种子植酸磷含量相关的遗传位点。第三,筛选获得有价值的低植酸突变体是培育低植酸作物的主要途径。当把低植酸作为育种目标时,可能会忽略种子植酸含量的降低给植物带来的不利影响,如何消除低植酸造成的不利影响,成为科学家们亟需解决的问题。     

光信号与激素调控种子休眠和萌发研究进展

休眠是种子植物在长期进化过程中产生的适应性性状, 通过抑制种子在不适宜的环境中萌发进而保证植物能够在逆境中生存。此外, 休眠有助于种子的长距离运输和扩散, 因此休眠对种子延续和物种保存具有重要意义。种子由休眠向萌发的发育转变不仅关系到物种的繁衍, 而且对保证农业生产中作物的产量和品质也具有重要作用。种子的休眠和萌发受到内源激素和外源光信号的共同调控。其中, 外源光信号主要通过调控内源ABA和GA的生物合成及信号转导进而调控种子休眠和萌发。该文系统综述了外源光信号和内源激素调控种子休眠和萌发的作用通路以及两类信号通路之间的交互作用, 旨在为农业生产中利用光和激素调控种子休眠与萌发提供参考。     

外源葡萄糖、果糖和NO供体(SNP)对盐胁迫下水稻种子萌发的影响

单独采用一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)、葡萄糖和果糖浸种均不同程度地提高盐胁迫下水稻种子早期发芽率和发芽指数,SNP预处理可以不同程度地提高果糖和葡萄糖的含量;进一步采用葡萄糖和果糖分别与SNP混合后浸种,发现葡萄糖与SNP处理对盐胁迫下水稻种子的萌发有正协同效应,而果糖和SNP的组合处理对盐胁迫下水稻种子的萌发可能受到SNP一定程度的负调控.此外,SNP对盐胁迫下幼苗生长的促进效应可以被葡萄糖和果糖处理所加强,其中葡萄糖的效应更明显.     

Reduced phytic Acid content does not have an adverse effect on germination of soybean seeds

Altering the level of phytic acid phosphorus by nutritional means had no effect on the ability of soybean (Glycine max L. [Merr.], cv `Williams 79') seeds to germinate under laboratory or greenhouse conditions. Dry matter moved out of the cotyledons at similar rates whether the germinating seeds initially contained low (0.19), medium (0.59), or high (1.00 milligram per seed) phytic acid phosphorus. Growth of roots and shoots from 3 to 9 days after planting was similar for seeds containing low and medium levels of phytic acid phosphorus. The medium level of phytic acid resembles that found in field-grown seed, so it is clear that soybean seeds normally contain a phosphorus reserve far above that needed for germination and early seedling growth.     

Ascorbic acid and reactive oxygen species are involved in the inhibition of seed germination by abscisic acid in rice seeds

The antagonism between abscisic acid (ABA) and gibberellin (GA) plays a key role in controlling seed germination, but the mechanism of antagonism during this process is not known. The possible links among ABA, reactive oxygen species (ROS), ascorbic acid (ASC), and GA during rice seed germination were investigated. Unlike in non-seed tissues where ROS production is increased by ABA, ABA reduced ROS production in imbibed rice seeds, especially in the embryo region. Such reduced ROS also led to an inhibition of ASC production. GA accumulation was also suppressed by a reduced ROS and ASC level, which was indicated by the inhibited expression of GA biosynthesis genes, amylase genes, and enzyme activity. Application of exogenous ASC can partially rescue seed germination from ABA treatment. Production of ASC, which acts as a substrate in GA biosynthesis, was significantly inhibited by lycorine which thus suppressed the accumulation of GA. Consequently, expression of GA biosynthesis genes was suppressed by the low levels of ROS and ASC in ABA-treated seeds. It can be concluded that ABA regulates seed germination in multiple dimensions. ROS and ASC are involved in its inhibition of GA biosynthesis.     

外源CO和NO对水稻种子萌发过程中干旱胁迫损伤的缓解效应

选用水稻品种‘Ⅱ优128’种子为材料,以1.0μmol.L-1高铁血红素(Hematin,H)和200μmol.L-1硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)分别作为CO和NO供体,采用PEG-6000模拟干旱胁迫,研究外源CO和NO对干旱胁迫下水稻种子萌发和萌发过程中抗氧化能力的影响。结果表明:高铁血红素和硝普钠处理可以显著提高干旱胁迫下水稻种子的发芽率、芽长和根长;同时显著提高种子淀粉酶活性,显著增加其可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量;还不同程度地诱导增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性,同时降低质膜相对透性和丙二醛(MDA)含量。研究证实,外源CO和NO可通过调节渗透调节物质含量和保护酶活性来有效缓解干旱胁迫对萌发水稻种子造成的氧化伤害,促进种子萌发生长。     

水稻种子萌发和苗期ABA敏感性的QTL定位分析

植物激素ABA参与不同的生理过程,尤其是在种子发育和非生物逆境的适应都需要ABA的调控.以水稻珍汕97和旱稻IRAT109为亲本的重组自交系群体为材料,分别调查种子发芽和苗期对ABA的敏感程度.种子发芽阶段以ABA处理下的相对发芽势（Relative germination vigor,RGV）和相对发芽率（Relative germination rate,RGR）为指标,苗期以ABA喷施处理下的卷叶程度（Leaf rolling scores by ABA spaying,LRS）和含ABA水培条件下的卷叶程度（Leaf rolling scores by ABA culturing,LRC）为指标.性状相关分析表明发芽阶段的相对发芽势与苗期卷叶程度呈显著正相关.用复合区间作图法和混合线性模型对ABA敏感性QTL定位和上位性效应分析.两种软件检测到的主效QTL位点大致相同.共检测到5个单位点QTL和6对上位性QTL与发芽阶段的ABA敏感性有关;8个单位点QTL和5对上位性QTL与水稻苗期对ABA的敏感性有关;在苗期,两种ABA处理条件下共检测到两个共同的QTL;仅一个共同的QTL同时控制发芽阶段和苗期对ABA的敏感性.这些研究结果说明,水稻对ABA的敏感性同时受单位点的多基因和上位性基因控制;而且控制种子萌发阶段发芽势和苗期对ABA敏感性的遗传基础有很大的不同.     

Identification of Quantitative Trait Loci for ABA Sensitivity at Seed Germination and Seedling Stages in Rice

Abscisic acid (ABA) is one of the important plant hormones, which plays a critical role in seed development and adaptation to abiotic stresses. The sensitivity of rice (Oryza sativa L.) to exogenous ABA at seed germination and seedling stages was investigated in the recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between irrigated rice Zhenshan 97 and upland rice IRAT109, using relative germination vigor (RGV), relative germination rate (RGR) and leaf rolling scores of spraying (LRS) or culturing (LRC) with ABA as sensitivity indexes. The phenotypic correlation analysis revealed that only RGV at germination stage was positively correlated to ABA sensitivity at seedling stage. QTL detection using composite interval mapping (CIM) and mixed linear model was conducted to dissect the genetic basis of ABA sensitivity, and the single-locus QTLS detected by both methods are in good agreement with each other. Five single QTLs and six pairs of epistatic QTLs were detected for ABA sensitivity at germination stage. Eight single QTLs and five pairs of epistatic QTLs were detected for ABA sensitivity at seedling stage. Two QTLs were common between LRS and LRC; and one common QTL was detected for RGV, LRS and LRC simultaneously. These results indicated that both single and epistatic loci were involved in the ABA sensitivity in rice, and the genetic basis of ABA sensitivity at seed germination and seedling stage was largely different.