大花四照花种子休眠解除过程中种皮和胚乳结构变化

为探讨种皮、胚乳对大花四照花种子萌发的影响,以不同解除休眠处理后大花四照花种子为材料,开展了种皮透水性试验,并分别对其种皮和胚乳进行了扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察。结果表明:大花四照花种皮存在透水性障碍。扫描电镜观察发现,其种皮由外到内依次为表皮层、栅栏层、薄壁细胞层以及纤维细胞层。表皮层由多层排列紧密的厚壁细胞组成。栅栏层则由单层紧密排列的长柱状大石细胞构成,栅栏层可能是阻碍种子吸水的主要原因。酸蚀和低温层积对种皮结构都会产生一定影响。低温层积处理能破坏种皮表层结构,同时还能改变内部栅栏层细胞结构,种子低温层积90 d后,种皮出现裂缝直达内部薄壁细胞层。透射电镜观察发现,低温层积过程中,胚乳细胞内大分子营养物质不断降解,细胞内物质代谢速度逐渐加快,低温层积90 d,营养物质基本降解,线粒体、内质网、高尔基体等细胞器相继出现,种子休眠解除。浓硫酸酸蚀能加快大花四照花种皮结构的改变和胚乳细胞内物质代谢,促进该种子休眠的解除。

乌桕种子成熟过程中种皮和胚乳超微结构观察

为探讨乌桕种子成熟过程中种皮结构和胚乳内部营养物质的变化,进一步了解该种子休眠形成的机制,以不同采收期的乌桕种子为材料,分别对种皮和胚乳进行了扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察。结果表明:随着种子的不断成熟,种皮的厚度不断增加;同一种子不同部位种皮的厚度不相同,胚根处、子叶端的种皮较其他部位厚,这可能是种子萌发时胚根难以突破种皮的主要原因。乌桕种皮坚硬革质化,由外到内依次为角质层、栅栏层、骨状石细胞层及薄壁组织层,栅栏层细胞排列紧密,这不仅增加了种皮的坚硬度,还可对种子与外界水、气交换造成影响;乌桕种皮表面和内部均含有蜡质,其含量随着种子的成熟而增多,提高了种子对外界不良环境的抵御能力。透射电镜观察发现,在种子成熟前期,胚乳细胞中存在较多大液泡,各种细胞器结构完整,细胞中散布着一些较小的高电子致密物质。种子成熟过程中,水分含量不断降低,部分细胞器消融,细胞核因失水而缩小变形,脂滴逐渐消融,变成透明状,高电子致密物质大量累积、聚集,脂蛋白含量增加,同时淀粉转化成糖类物质,表明乌桕种子已完全成熟,进入休眠期。

内源抑制物对乌桕种子萌发的影响

2020年11月份,以采集于江苏省南京市情侣园的乌桕(Sapium sebiferum)种子为供试材料,将种子与湿润细沙按体积比V(种子)∶V(湿润细沙)为1∶3混匀,置于0~5℃低温层积处理(0(未层积)、40、80、120 d),在光照培养箱中(25℃)进行发芽试验,计算发芽率;用甲醇溶液(分析纯),在0~4℃对低温层积处理不同阶段种子胚乳密闭浸提,用系统分离法对提取液进行分离为5个组分(石油醚相、乙醚相、乙酸乙酯相、甲醇相、水相),并以市售白菜矮脚黄(Brassica rapa)种子为对照,在培养皿中加入提取液(以相同体积蒸馏水为对照)进行发芽试验,计算发芽指数,对各分离相的提取液进行乌桕种子浸提液生物活性测定;应用高效液相色谱仪(美国Agelient HP1100)对层积不同阶段种子胚乳中2,6-二叔丁基对甲酚和邻苯二酚的质量浓度进行动态检测、应用气相色谱质谱联用仪(美国Agelient 6890N/5973N)对层积不同阶段种子胚乳中棕榈酸和亚油酸的质量浓度进行动态检测;筛选种子休眠的内源抑制物,分析内源抑制物质对乌桕种子萌发的影响。结果表明:胚乳各分离相中,甲醇相对白菜籽发芽的抑制作用最强,其次是乙醚相。从这两相中筛选出邻苯二酚、棕榈酸、2,6-二叔丁基对甲酚、亚油酸4种抑制种子萌发的物质。在休眠解除过程中,这4种物质的质量浓度,下降幅度均大于50.0%。除亚油酸外,其他3种物质的质量浓度与层积时间、发芽率呈显著负相关。结合发芽抑制物质的有效抑制中质量浓度(即半抑制质量浓度)及层积过程中抑制物质质量浓度的变化,在试验范围内邻苯二酚、棕榈酸是抑制乌桕种子萌发的主要物质,2,6-二叔丁基对甲酚有较弱的抑制作用。

一氧化氮调控种子休眠与萌发的研究进展

作为一种生物活性分子,一氧化氮(Nitric oxide,NO)对植物许多生理过程都具有重要影响,包括对植物种子的休眠解除和萌发的促进作用。简要综述了NO及其相关化合物在种子休眠解除和萌发上的研究进展,对NO在种子休眠解除和萌发过程中与植物激素、活性氧(Reactive oxygen species,ROS)及光照等因子的互作加以讨论,以此阐述它们在休眠解除和萌发过程中的关系,同时讨论NO的生态学意义,并且展望未来种子休眠与萌发中NO的研究重点和方向。

种子休眠分子调控机理的研究进展

休眠是种子的生物适应习性,受到许多因素的调控。前人对种子的休眠进行了大量的、多方面的研究,其广度和深度也在不断地扩大和深入。目前为止,随着数量遗传学方法和突变体等手段在种子休眠研究中的广泛使用,大量与休眠相关的数量性状位点(QTL)和突变基因已被识别,这些对于进一步揭示植物种子休眠与萌发的详细机制具有十分重要的意义。本文介绍了近年来关于种子休眠遗传变异研究,并从休眠特异性基因、染色质、种子生长发育及激素这4个不同角度简述了植物种子休眠的诱导形成,同时试图从基因和分子水平上阐述环境因素对于种子休眠的作用机制,以及休眠解除的调控机理,以期为种子休眠的研究提供一定的参考。

珙桐种子层积过程中抑制物活性的变化

为探明珙桐种子不同部位内源抑制物含量及其在层积过程中的变化情况,分别取层积12、16个月的珙桐种子,以甲醇和丙酮为提取剂,制备其种仁(胚和胚乳)、种壳的浸提液,分析各浸提液对白菜籽发芽的影响。结果表明:珙桐种仁和种壳中均含有发芽抑制物质;随着浸提液质量浓度的升高,抑制物生理活性增强;种仁浸提液抑制物的生理活性显著高于种壳浸提液;种仁甲醇浸提液抑制物的生理活性显著高于丙酮浸提液,而两种提取剂中,种壳浸提液的生理活性差异不显著。低温层积12个月再变温层积4个月后,珙桐种子内源抑制物的生理活性显著降低,但此时种仁0.09 g/m L的甲醇浸提液对白菜籽的发芽指数仍有显著的抑制作用,表明此时种仁中仍含有一定量的抑制物质。