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。     

种子脱水耐性与LEA蛋白

就正常性种子的发育产物ＬＥＡ蛋白的产生,ＬＥＡ蛋白的共同特征、可能作用,ＡＢＡ对ＬＥＡ蛋白基因表达的调节以及正常性种子和顽拗性种子的脱水耐性与类脱水素蛋白之间的关系等问题的研究现状进行了综述。     

种子中的棉子糖半乳糖苷系列寡糖研究进展

棉子糖半乳糖苷系列寡糖广泛分布在许多种植物种子中,并存在于干燥后仍能保持活力的组织内,如禾谷类种子的胚及糊粉层,豆类及其他双子叶植物的子叶和胚轴组织等。棉子糖半乳糖苷系列寡糖在禾谷类种子的非自溶性中央胚乳中不合成,但存在于蓖麻种子的自溶性胚乳细胞中。棉子糖半乳革系列寡糖在种子发育后期累积,并持续到种子大量成熟直到脱水阶段。棉子糖半乳糖苷系列寡糖主要包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖,是种子中最广泛的低分子量α－半乳糖苷。许多植物正常性种子的发育伴随着棉子糖半乳糖苷系列寡糖的累积,这些糖的累积已被认为在种子脱水耐性获得、种子活力、糖的运输及植物的抗冷驯化等过程中起重要作用。本文从种子的脱水耐性获得、植物的冷驯化、细胞内定位及生物合成等方面综述了棉子糖半乳糖苷系列寡糖的研究进展。     

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。     

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。     

种子中的棉子糖半乳糖苷系列寡糖研究进展

棉子糖半乳糖苷系列寡糖广泛分布在许多种植物种子中,并存在于干燥后仍能保持活力的组织内,如禾谷类种子的胚及糊粉层,豆类及其他双子叶植物的子叶和胚轴组织等。棉子糖半乳糖苷系列寡糖在禾谷类种子的非自溶性中央胚乳中不合成,但存在于蓖麻种子的自溶性胚乳细胞中。棉子糖半乳糖苷系列寡糖在种子发育后期累积,并持续到种子大量成熟直到脱水阶段。棉子糖半乳糖苷系列寡糖主要包括棉子糖、水苏糖和毛蕊花糖,是种子中最广泛的低分子量α_半乳糖苷。许多植物正常性种子的发育伴随着棉子糖半乳糖苷系列寡糖的累积,这些糖的累积已被认为在种子脱水耐性获得、种子活力、糖的运输及植物的抗冷驯化等过程 中起重要作用。本文从种子的脱水耐性获得、植物的冷驯化、细胞内定位及生物合成等方面综述了棉子糖半乳糖苷系列寡糖的研究进展。     

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。     

种子脱水耐性的成因及人工诱导

介绍了脱水伤害、形成种子脱水耐性的可能要素、脱水耐性的人工诱导及成功可能性的研究进展。     

种子脱水耐性与糖的关系

糖类在植物种子中的累积随种子的发育阶段和种子类型不同而不同,并与种子脱水耐性的变化相联系。许多正常性植物种子的发育伴随着某些糖的累积,这些糖的累积已被认为在种子脱水耐性获得中起重要作用。但糖对种子脱水耐性的影响不是单独的,而是与ABA和蛋白质等物质协同作用。种子脱水耐性不仅与糖的种类和含量有关,而且与种子所处的生理状态和发育进程有关。本文综述了种子脱水耐性与糖关系的研究进展。     

Heat-stable Proteins and Acquisition of Desiccation Tolerance in Peanut Seeds

The acquisition and induction of desiccation tolerance associated with the expression of heat-stable proteins in the developing peanut (Arachis hypogaea L. ) seeds were studied. Desiccation tolerance of peanut seeds was achieved during 45 to 65 DAP (days after pegging) embryogenesis, while a set of low molecular weight (9 to 15.5 kD) heat-stable polypeptides was preferentially expressed. Slow drying regime applied in vitro to 25 and 35 DAP peanut embryos induced desiccation tolerance and the expression of the same subset of polypeptides. Mature drying treatment enhanced the ability of 65 DAP peanut embryos to withstand fast drying, also increased the heat stability of arachins, the major peanut storage protein, which was heat labile during 45 to 65 DAP embryogenesis. It was concluded that the heat-stable proteins may contribute to desiccation tolerance of the peanut seeds, and the low molecular weight heat-stable polypeptides may confer nonspecifieally heat tolerance on peanut storage proteins which were normally heat labile.     

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。     

玉米种子萌发能力和耐脱水能力的形成

以玉米品种“粤单9117”为材料,研究了种子发育过程中萌发能力和耐脱水能力的获得。玉米种子的生理成熟期约为43DAP（授粉后天数）。胚萌发能力的获得是在14－21DAP、耐脱水能力的获得出现在25－28DAP。胚的耐脱水能力在28DAP后仍不断得到加强。耐脱水能力的获得与细胞膜的发育及受保护的程度密切相关。脱水有利于不同发育时期的胚和种子的萌发。     

白木香种子脱水耐性的发育变化及贮藏特性

研究白木香种子发育进程中种子性状、萌发能力和脱水耐性的变化,以及不同光温条件对种子萌发的影响和种子的贮藏特性。结果表明：白木香种子在花后78d获得最大干重,进入生理成熟期,此时萌发率接近最大值;胚在花后57～85d,脱水耐性逐渐增强,并在花后85d获得最大脱水耐性。种子萌发的适宜温度范围为25℃-35℃,光照对种子萌发有一定的抑制作用。新鲜自木香种子（含水量27．45％）在4℃低温条件下贮藏1个月后萌发率仅为30％左右,而含水量7．38％的干燥种子在4℃低温条件下贮藏120d,萌发率仍有53．33％,因此,4℃低温和适度脱水有利于种子短期贮藏。白木香种子能忍耐一定程度的脱水,但干燥至含水量7．50％以下时种子会发生损伤,因此推测白木香种子是一种中间性种子。     

苔藓植物耐旱机制研究进展

耐旱藓类快速脱水并存活的能力可由快速建立起来的对环境变化的耐受机制来反映,保护细胞完整性的组成型机制与修复细胞损伤的诱导机制协同作用使苔藓植物渡过干旱胁迫.再水化时光合系统原初恢复非常迅速;ABA处理可显著改变PSⅡ的生理特征;基因表达的变化主要由翻译调控引起;脱水组织中贮存mRNPs既保护了mRNAs,又加快了再水化修复速度.山墙藓(Tortula ruralis)是耐旱研究较多的一个种,已建立了表达序列文库(EST),将会成为耐旱研究的重要模式植物.     

玉米胚发育过程中脱水耐性的变化

对离体玉米胚脱水耐性的变化以及不同脱水速率对其脱水耐性的影响进行了研究。授粉后16d的玉米胚能耐轻微脱水,含水量从1.45降低到0.28gH2Og-1DW时胚的萌发率为100%,但含水量低于0.1gH2Og-1DW时胚死亡。胚的脱水耐性随着发育逐渐加强,表现为电解质渗漏速率逐渐降低,萌发率和幼苗干重逐渐增加。授粉后20d胚内超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性较高,过氧化氢酶(CAT)活性较低;授粉后24d,这些酶的活性与授粉后20d的正好相反。脂质过氧化产物丙二醛(MDA)在种子发育过程中呈下降趋势。不同脱水速率明显地影响胚的脱水耐性:在慢速脱水到含水量0.1~0.18gH2Og-1DW时,胚的萌发率和幼苗干重比快速脱水高,电解质渗漏速率比快速脱水低;在快速脱水条件下胚中的SOD、APX活性和MDA含量也比慢速脱水高;CAT活性的变化不明显。     

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。     

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。     

萌发中花生胚轴的耐干性与热稳定蛋白

成熟花生种子吸胀１８ ｈ 发芽率达１００ ％ 。在这１８ ｈ 的范围内,胚轴即使经干燥处理,萌发生长率仍保持１００ ％ ,而热稳定蛋白含量变化很小。吸胀２４ ｈ 后,经干燥的花生胚完全丧失萌发生长能力。ＳＤＳＰＡＧＥ和双向电泳表明,花生胚轴的热稳定蛋白主要是贮藏蛋白,该蛋白中的花生球蛋白大亚基,伴花生球蛋白Ｉ和２Ｓ 蛋白的降解与胚轴的耐干性丧失有关。