石蒜种子发育过程中形态及内含物的变化规律

为探究石蒜种子发育过程中的形态及内含物变化规律,更好地确定适宜的采种期,以花后7,14,21,28,35,42,49,56,63,70 d的新鲜石蒜种子为研究材料,在形态观测的基础上,结合烘干法、考马斯亮蓝G-250法和蒽酮比色法测定种子的含水量和内含物(可溶性糖、可溶性蛋白质和淀粉)含量。结果表明:石蒜的种子成熟脱落时含水量仍较高(72.47%),且生活力(83.33%)和可溶性糖(61.40 mg·g^(-1))、淀粉(35.65 mg·g^(-1))的含量均较高,而可溶性蛋白质含量极少(0.70 mg·g^(-1)),符合顽拗性种子特性。依据种子形态变化特征,可将其发育过程划分为空泡化时期(花后7~14 d)、液态化时期(花后21~28 d)、胶质化时期(花后35 d)、胚发育时期(花后42~56 d)和成熟期(花后63~70 d)共5个时期,持续时长约为70 d。在整个发育期间,种皮的颜色由初始的透白色变为褐色,最终转为黑色;胚乳内的淀粉、可溶性糖和蛋白质含量均随发育时间的延长显著上升,而含水量显著下降。其中,花后42 d是石蒜种子发育的重要节点,开始出现种胚结构,花后56~70 d时种胚发育成熟,发芽率分别为8.67%、14.33%和23.33%。结合石蒜种子在发育过程中的内、外部的形态特征变化及内含物的变化规律,确定适宜的采收期为花后63~70 d,即宜在种皮由褐色转为黑色,含水量为72.47%~74.13%时采收,此时种子已完成干物质积累且具备萌发力。

濒危植物峨眉含笑种子发育的形态解剖研究

【目的】探究峨眉含笑种子发育过程中的形态解剖特征变化,解析其种子繁殖的生物学机制和濒危原因,为濒危植物的生态保育提供理论依据。【方法】以不同发育阶段的峨眉含笑种子为实验材料,采用石蜡切片法在显微镜下观测形态学变化和解剖结构特征,并用植物生理学方法对营养物质含量进行测定。【结果】种子发育初期为黄绿色圆球形,成熟后圆形子弹头状。外种皮红色革质,由3~4层表皮细胞构成;中种皮为橘红色肉质,由薄壁组织构成,细胞内后含物丰富,油脂感显著;内种皮中的扁平细胞分化成厚壁细胞,逐渐坚硬木质化,颜色由白色变为黑色。胚乳由薄壁细胞组成,胞内染成红色的后含物越来越多,形态从透明液态逐渐发育为坚实凝固态。种胚经历了球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚4个阶段,种子掉落时子叶形胚已发育完全。可溶性糖含量随种子发育呈先上升后下降的变化;淀粉和可溶性蛋白含量初期缓慢上升,中后期逐渐稳定;粗脂肪含量前期快速上升、后期积累放缓。【结论】种子发育过程中出现外种皮色彩鲜艳、中种皮油脂含量高、内种皮通透性差、种子早期停止生长、中后期胚乳发育异常和含胚率低等问题,导致峨眉含笑种子质量低下,限制了种子自然萌发和天然更新进程,是种群衰退甚至濒危的重要原因之一。

毛竹种子发育过程中形态和生理特性变化

【目的】揭示毛竹Phyllostachys edulis种子发育过程中形态和生理特性的动态变化规律,为人工进行宏观调控、获得优质毛竹种子提供理论参考。【方法】以桂林海洋山一带的开花毛竹为材料,采集开花后不同时期的毛竹种子,对其发育过程中的形态和生理指标进行观察测定。【结果】1)花后10~30 d毛竹种子胚和胚乳细胞分裂分化活动剧烈,种子长、宽、厚等性状增长速度较快;花后40~60 d种子胚和胚乳细胞形态发育成熟,种子长、宽、厚等性状增长速度减缓。2)不同发育时期毛竹种子的可溶性糖、粗淀粉及可溶性蛋白含量存在显著性差异(P <0.05),可溶性糖与粗淀粉含量均呈单峰曲线变化,可溶性蛋白含量在4.89%~5.82%范围内波动变化。3)不同发育时期毛竹种子的活性氧含量和抗氧化酶活性具有显著性差异(P <0.05),H_(2)O_(2)含量与POD、CAT活性呈单峰曲线变化,而O_(2)^(-)含量与SOD活性变化趋势相似。4)不同发育时期毛竹种子的内源激素含量存在显著性差异(P <0.05),IAA、GA_(3)及ZR含量均呈先升后降再升的趋势,ABA含量则呈单峰曲线变化,(IAA+GA_(3)+ZR)/ABA的比值呈先降后升的趋势,在花后40 d达到最小值,为1.001。【结论】花后10~30 d抗氧化酶活性以及内源激素含量逐渐升高,有效促进毛竹种子细胞代谢与分裂分化;花后30~60 d毛竹种子的分化活动基本结束并进入营养积累阶段,该时期抗氧化酶活性和内源激素逐渐下降,营养物质含量进一步增加。

LEC1等转录因子基因在花生小种子突变体种子发育过程中的表达分析

花生突变体ssm1与其对照亲本鲁花11号(LH11)相比,种子皱缩变小,百仁重、单株生产力和含油量显著降低。为了探究导致该突变体种子变小且含油量降低的原因,本试验研究了种子发育关键转录因子基因LCE1等在突变体ssm1及其对照LH11合子受精及种子发育不同阶段的表达情况。结果表明,AhLEC1在花生未受精子房(DBP0)时期表达量较低,且在ssm1和对照LH11中无明显差异,在受精后的子房(DBP1)和入土10 d(DAP10)和20 d(DAP20)种子中表达量上调,并且在LH11中的表达量极显著高于突变体ssm1;转录因子基因AhFUS3、AhABI3、AhAGL15和AhWRI1在ssm1中表达均有不同程度下调。其中,与脂肪酸合成和糖酵解关系密切的AhWRI1基因在ssm1中的表达量显著下调。因此推测,ssm1中AhLEC1基因的表达量显著下调,影响AhFUS3、AhABI3和AhWRI1等基因的表达,进而导致ssm1种子胚胎发育和油脂积累的异常。

文冠果种子发育基因表达分析内参基因的选择

[目的]验证ACT基因是否适用于文冠果种子发育的相关基因表达分析,并筛选出在文冠果基因表达分析中最稳定的内参基因。[方法]本研究采用了4种数学算法(ΔCT、BestKeeper、NormFinder、geNorm)评估12个候选内参基因的表达稳定性,并利用在线工具RefFinder综合评价。[结果]在文冠果不同发育时期种子内参基因综合评分排名为PP2A>Tip41> EF-1α>18r>UCE>β-TUB>UBQ>α-TUB>CYP>SAM>ACT>GADPH;在文冠果不同组织内参基因综合评分排名为PP2A>Tip41>CYP>18r>UBQ>SAM>EF-1α>UCE>GADPH>α-TUB>ACT>β-TUB。[结论] PP2A和Tip41基因是文冠果基因表达分析最稳定的内参基因。

被子植物种子发育的激素调控研究进展

种子是植物的繁殖器官,也是农作物的主要收获部分,因此种子的正常发育对于保障人类的粮食安全至关重要。被子植物种子由胚、胚乳和种皮3部分组成,其发育过程受不同信号通路的调控。其中植物激素对于种子各组织发育有着至关重要的影响,是调节种子发育的重要因素。将生长素、细胞分裂素、赤霉素和油菜素内酯4类植物激素作为重点,对其调控网络的分子机制进行梳理,综述了模式植物拟南芥及其他作物种子发育相关基因的研究进展,总结了特定基因对胚、胚乳及种皮发育的作用机理,讨论了种子发育进程的分子机制与植物育种的发展,为了解被子植物种子发育的激素调控机理及作物的品质改良和产量提升提供理论依据。

水稻OsLEC1基因突变对种子发育的影响

水稻胚胎发育对种子休眠性的获得、种子活力和储藏物质的积累具有重要意义。OsLEC1/OsHAP3E基因被报道参与了水稻愈伤组织再生和种子活力调控。由于品种差异,其表型略有不同,且其他文献未对突变致死的表型进行深入的研究。通过CRISPR/Cas9技术敲除水稻日本晴品种、Kitaake品种和Kasalath品种的OsLEC1基因,发现日本晴和Kitaake背景下的oslec1突变体种子有“绿胚”现象,虽不具有干燥耐受能力,却能在无菌培养条件下存活下来。电镜观察发现这些提前萌发的突变体种子的胚乳淀粉粒有的呈现椭圆形,间隙较大,表面粗糙。而Kasalath背景下oslec1突变体种子活力正常,TTC染色表明该oslec1胚胎具有较强活力。使用基因编辑技术研究不同遗传背景下OsLEC1基因调控种子休眠、晚期胚胎发育及耐干燥能力的差异化表型,对于水稻种子休眠性研究以及小麦、玉米、高粱等作物穗发芽抗性基因的克隆具有一定的意义。

羌活种子发育过程中形态及生理生化指标动态变化特征

【目的】探讨羌活种子发育过程中形态及生理生化指标变化规律,为羌活引种驯化、优质种质资源培育提供理论依据。【方法】采用定期观测采样及冷冻切片法,对不同发育阶段的羌活种子形态及生理生化指标进行测定。【结果】羌活种子发育过程中,种子大小、果翅厚度先升后降,果翅宽度升高,外种皮颜色由明亮的蓝绿色转为黄褐色;贮藏物质淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白含量升高;淀粉酶活性小范围波动,琥珀酸脱氢酶活性升高,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性交替升降,丙酮酸激酶活性呈“M”形变化,POD活性降低,而SOD活性先降后升;GA3、IAA和ZR含量降低,ABA含量升高;种子形态指标与SOD活性极显著负相关,贮藏物质含量与种子厚度极显著负相关,而与果翅宽度极显著正相关。【结论】在羌活种胚发育至心形胚前期过程中,外种皮由蓝绿色转为黄褐色,贮藏物质含量升高,关键酶活性波动变化,促生长激素含量波动降低,而胁迫激素含量升高。

紫梗籽银桂种子发育过程中内源激素含量的动态变化研究

[目的]通过分别测定紫梗籽银桂种子发育过程中胚和胚乳的4种内源激素含量的变化,探讨该过程中内源激素的变化规律。[方法]以紫梗籽银桂种子为研究材料,分别测定其种子发育过程不同时期胚和胚乳内源激素生长素(IAA)、赤霉素(GA_(3))、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)含量的变化。[结果]紫梗籽银桂种子发育过程中胚的GA_(3)含量整体呈下降趋势,ABA含量呈不断上升的趋势,IAA、ZR含量均呈先上升后下降再上升的趋势;GA_(3)/ABA比值不断下降,IAA/ABA、ZR/ABA的比值先下降后上升,胚中GA_(3)/ABA比值的变化幅度大于IAA/ABA、ZR/ABA的比值变化;胚乳中GA_(3)、IAA、ZR含量总体呈下降的趋势,ABA含量呈先下降、后上升并保持平稳的趋势;GA_(3)/ABA、IAA/ABA、ZR/ABA_(3)个比值总体均呈现下降趋势,胚乳中GA_(3)/ABA比值的变化幅度大于IAA/ABA、ZR/ABA的比值变化。[结论]紫梗籽银桂种子发育过程中胚和胚乳的4种内源激素含量的动态变化呈现一定的规律性,胚及胚乳中GA_(3)/ABA比值均呈下降趋势,变化幅度均大于IAA/ABA、ZR/ABA的比值变化,GA_(3)/ABA水平的高低可能是影响种子发育的关键因素。

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。

向日葵种子发育过程中油脂合成相关miRNA的挖掘和表达分析

为探究miRNA(microRNA)在向日葵种子油脂合成中的作用,解析植物油脂合成分子调控机制,基于前期高油酸向日葵种子三个发育时期(开花后7 d、22 d、37 d)miRNA测序的结果,对影响油脂合成代谢的miRNA进行挖掘和表达分析。结果发现L7d vs L22d、L7d vs L37d和L22d vs L37d三组比较中参与油脂代谢通路的差异表达miRNA共有22个。表达量聚类热图分析发现,22d vs 37d比较组中大部分miRNA下调表达,表明油脂代谢相关的大部分miRNA在开花后37 d相比于22 d表达量降低。将靶基因注释到脂肪酸和三酰甘油合成通路中的22个差异表达miRNA在种子发育不同时期的表达量与种子含油量和脂肪酸组分进行相关性分析,结果分别发现己酸与miR172a3,十三烷酸与miR171b2均呈极显著负相关,油分含量与miR167d5p呈显著正相关,表明这些miRNA可能参与油脂的合成。通过共表达分析发现,有6对油脂代谢相关的miRNA(miR166u、miR171b_2、miR397a_3、miR157d、miR167a-5p、miR169v_1)与其靶基因呈负相关的共表达关系,表明这些基因的差异表达可能是miRNA调控的结果。

ABA调控种子发育的研究进展

种子发育是一个复杂的生物学过程,受各种遗传和外界因素的调节,显著影响农作物特别是禾谷类作物的种子活力和产量与质量。脱落酸(ABA)是调控种子发育和萌发最重要的植物激素之一,其活性水平、信号转导及其LAFL网络在种子发育包括胚胎发生和成熟过程的调控中起关键作用。该文主要综述了近年来ABA调控种子发育的研究取得的重要进展,包括ABA代谢和信号转导对种子发育的调控,ABA与种子成熟转录因子(AFL-B3、FUS3、ABI3、LEC2等)的作用,以及ABA在种子发育中的作用机制,并提出了需要进一步研究的科学问题,为深入理解种子发育的分子机制提供参考,从而提高种子的活力、产量和质量。

葡萄PLATZ家族基因鉴定及其在种子发育过程中的表达分析

【目的】鉴定葡萄PLATZ(Plant AT-rich sequence and zinc-binding protein)家族转录因子,并探究其在种子发育过程中与IAA处理下的表达模式变化。【方法】基于葡萄基因组数据,通过多种生物信息学方法对葡萄PLATZ家族成员进行鉴定和分析,利用qRT-PCR分析其在葡萄种子不同发育时期及IAA处理下的表达模式。【结果】葡萄全基因组范围内共鉴定到13个PLATZ成员,分布于9条染色体上。系统进化分析结果表明,葡萄PLATZ蛋白成员分为4组(A、B、C、D),无其他物种聚类的E组成员。蛋白保守基序分析表明葡萄PLATZ蛋白具有较强保守性,内含子-外显子分布表明葡萄PLATZ基因在进化上具有多样性。同线性分析发现,VvPLATZ7~VvPLATZ8和VvPLATZ5~VvPLATZ11存在并联重复。顺式作用元件分析发现该基因家族的启动子包含生长发育、光响应、激素响应及胁迫响应相关作用元件。qRT-PCR结果分析表明,VvPLATZ5在无核葡萄种子发育过程中表达水平显著高于有核葡萄,VvPLATZ2和VvPLATZ6在有核葡萄种子发育过程中表达水平显著高于无核葡萄;8个VvPLATZ基因均响应IAA处理,且VvPLATZ5和VvPLATZ12基因在处理后6 h表达水平上调幅度显著。【结论】在葡萄基因组共鉴定到13个PLATZ基因,进化上同组成员保守基序数目及类别具有保守性,基因内含子-外显子结构具有多样性。PLATZ基因在有核、无核葡萄种子发育不同时期表达模式存在差异,且显著响应IAA处理,推测其在葡萄种子发育过程中发挥作用。

水稻种子发育过程中耐热性研究进展

高温热害已成为限制水稻产量与品质的重要因素之一,然而灌浆期高温对水稻种子发育的影响及其内在机制仍缺乏深入研究与总结。本文综述了灌浆期高温对水稻种子发育的影响,其中主要包括水稻种子物理特性、种子萌发、淀粉代谢、多胺、活性氧系统等内容,并阐述了水稻种子高温制种的防治措施,以期为水稻产业中制种安全提供理论支撑与实践指导。

植物种子发育过程中关键转录因子的研究进展

种子是高等植物所特有的生殖器官,是人类获取脂质和蛋白质的主要来源.种子发育过程主要分为胚胎形态发生和种子成熟2个阶段,此过程受到严格的时空调控,由诸多转录因子构成的复杂调控网络调控该过程,如HAP3家族、B3家族、MADS-BOX家族、AP2家族、PcG家族、Dof家族等的转录因子均在种子发育的多个途径中调控基因的表达.对这些在种子发育中起重要的调控作用的关键转录因子以及它们之间的蛋白互作调控网络进行阐述,以期为今后该类转录因子的挖掘和利用提供新思路.

无土栽培中不同基质对盐地碱蓬种子发育与幼苗生长影响的实验研究

开发和利用盐地碱蓬具有巨大的生态价值及经济价值。然而,无土栽培中不同土壤基质对盐地碱蓬种子发育与幼苗生长的影响可能不同。该实验以2种碱蓬种子(黑色与褐色)为实验材料,研究5种不同的基质(灭菌草炭灰、未灭菌草炭灰、灭菌水、自制霍格兰氏营养液、标准霍格兰氏营养液)对盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长的影响,并从中选出最合适盐地碱蓬种子萌发的基质。实验结果表明草炭灰基质对于种子发芽有抑制作用而对幼苗生长有促进作用,加入营养液的基质对种子发芽有促进作用而对幼苗生长有抑制作用。

种子发育过程中的氨基酸代谢

研究发现,种子中含有的一些氨基酸如赖氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和组氨酸,是以自由氨基酸形式存在的,其含量较低。但这些自由氨基酸在种子的新陈代谢中起着至关重要的作用。此外,还有一些氨基酸在种子发育过程中也起着重要作用,比如脯氨酸以及非蛋白氨基酸γ-氨基丁酸。文章对这些氨基酸在种子发育过程中的积累、运输和代谢作了简要概述。

红松种子发育过程中内源激素含量的动态变化

【目的】生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸等植物内源激素在促进种子胚胎发育进程的演变过程中有重要作用。本研究通过分析红松胚胎发育过程中4个重要阶段雌配子体(含合子胚)的IAA,ZR,GAs,ABA 4种内源激素的动态变化,拟为解释红松胚胎发育机制提供证据,为体胚诱导过程中添加外源激素及红松种子园种子发育过程的外源激素调控提供参考。【方法】以处于原胚期、裂生多胚期、柱状胚期、子叶胚前期的红松雌配子体作为研究材料,监测红松胚胎发育形态演变过程,同时采用酶联免疫法(ELISA)测定2个无性系不同发育时期红松种子内源激素生长素(IAA)、赤霉素(GAs)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)含量的变化。【结果】2个无性系的内源激素含量变化趋势相似,红松胚胎发育4个阶段IAA和ABA含量均维持在较高的水平,GAs含量全程较低。其中ZR含量在胚胎发育全程呈现下降的变化趋势,原胚期ZR含量最高,无性系057和059中平均含量分别为12.901和13.622 4 ng·g^(-1)FW;IAA的含量先缓慢上升随后急剧上升,柱状胚期至子叶胚期含量急剧下降,柱状胚期含量达到整个发育过程中的最高值,无性系057和059平均含量分别为101.923 0和107.256 4 ng·g^(-1)FW;GAs含量呈现先降低后增加的变化趋势,原胚期至裂生多胚期的GAs含量呈现递减的变化趋势,裂生多胚期含量最低,无性系057和059含量分别为4.823 5和5.588 8 ng·g^(-1)FW,发育至柱状胚期含量呈现上升趋势,并且该趋势一直持续至子叶胚前期,子叶胚前期与原胚期GAs含量差异不显著;ABA含量呈现先上升后递减的变化趋势,具体表现为在原胚期含量为4个发育期的最低,无性系057和059含量分别为88.497 4和94.847 3 ng·g^(-1)FW,随后一直保持上升的趋势直至发育至裂生多胚期达到最高水平,无性系057和059含量分别为133.200 1和139.983 9 ng·g^(-1)FW,在随后的发育过程中ABA含量逐渐降低,2个无性系的ABA含量分别接近各自原胚期的水平;GAs+IAA+ZT/ABA的值呈现先增加后降低趋势,柱状胚期达到最大值。【结论】红松种子发育过程中内源激素的含量变化随着胚胎形态发育而发生动态变化,各呈现不同的变化格局;IAA,ABA,ZR在红松胚胎发育过程中起重要调节作用,而GAs对发育过程没有明显的作用。

花生种子发育过程中脂肪酸累积模式研究

通过对花生种子脂肪酸累积模式的研究,揭示花生脂肪酸组成的形成规律。研究结果显示,下针后10d内的花生种子可检测到9种脂肪酸,C16∶1和C18∶3在发育过程中由高到低,逐渐消失,其他7种脂肪酸含量则随着花生种子的发育逐渐积累增高。成熟的花生种子中油酸和亚油酸含量占脂肪酸总含量的81%左右。脂肪酸总量在接近成熟时有所下降。不同脂肪酸在累积过程中显示了高度相关性,C16∶1和C18∶3之间呈正相关,属于第一类;其余7种脂肪酸之间也均呈正相关,属于第二类。第一和第二类脂肪酸之间呈负相关。主成份分析表明,9种脂肪酸可以分成三类:C18∶1与C18∶2各为一类,其他7种脂肪酸为另一类,C18∶1与C18∶2之比是花生脂肪酸组成的决定性因素。综合分析表明,决定花生脂肪酸组成的关键基因主要是脂肪酸去饱和酶FAD2基因和SAD基因,有目的地对这两个基因的表达进行调控对于花生脂肪酸组成的改良有着重要的价值和意义。

芝麻种子发育过程中脂肪酸积累模式的研究

以中熟品种鄂芝2号为材料对芝麻种子发育过程中脂肪酸的累积过程进行了分析。分析显示,芝麻种子发育早期有7种脂肪酸,成熟期减少为4种。成熟期的种子亚油酸和油酸占全部脂肪酸的80%以上,亚麻酸和棕榈亚油酸发育中途消失。芝麻品种脂肪酸总量变化呈S形模式,脂肪酸总量达到峰值以后有一段显著回落,导致含油量降低。鄂芝2号含油量回落时间出现在开花后38d左右。芝麻种子发育过程中油酸与亚油酸呈同步积累,正相关极显著,在脂肪酸组成中具支配地位,推测FAD2和SAD两种酶在决定芝麻脂肪酸组成方面可能具有决定性作用。