水稻胚乳贮藏物代谢相关基因响应花后高温胁迫的微阵列分析

【目的】揭示花后高温条件下水稻灌浆过程中胚乳淀粉和蛋白贮藏物代谢相关基因的表达谱,并阐明部分重要功能基因对花后高温胁迫的响应表达模式。【方法】利用人工气候箱设高温(日均温度32℃,日最高温36℃/日最低温28℃)和适温(日均温度22℃,日最高温26℃/日最低温18℃)2个温度处理,并在水稻开花后的不同时期取样,对水稻胚乳贮藏物代谢各类相关基因的表达谱与表达模式进行高通量的cDNA微阵列检测。【结果】在水稻胚乳贮藏物代谢的相关基因中,以对高温胁迫响应表现较迟钝的基因居多,其高温处理与低温处理之间的杂交信号(nARVOL)比值(称R值)大致在0.8—1.2,但随高温处理时间的持续,呈上调或下调差异表达的基因数量均有明显增加;花后高温对胚乳糖代谢和淀粉合成类基因表达的调控效应,不仅随各个基因的功能类型、代谢途径和灌浆进程的差别变化而异,而且其表达丰度及其上调或下调幅度在很大程度上还与该功能基因的同工型(或酶亚基)有关;高温处理下水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白类基因多呈下调表达特征,但也会随其所调控的蛋白亚基组分的不同而异,从而对胚乳贮藏蛋白的亚基构成和组分变化产生较大影响;与胚乳白贮藏物代谢密切相关的糖信号传导类基因、核糖体蛋白类基因和逆境防御蛋白类基因普遍比直接参与胚乳贮藏物合成路径的功能基因对高温胁迫响应表现敏感。【结论】花后高温胁迫对水稻胚乳灌浆贮藏物代谢的调控相当复杂,涉及到众多的功能基因位点。

油松种子萌发初始阶段物质代谢的研究

将油松种子置于(25±1)℃培养箱中培养,通过分析种子含水量、呼吸速率和胚乳内含物的变化,探讨油松种子萌发初始阶段的代谢规律。结果表明:油松种子中含水量和呼吸速率在萌发初始阶段的变化趋势完全一致,呈"S"型曲线,并可分为3个阶段,即快速升高阶段、滞缓阶段和重新迅速升高阶段。胚乳中的内含物质在培养最初27h降解不明显。可溶性糖在培养45h后含量大幅度降低,并于培养63h降为最低值1.23%;淀粉含量经36～45h短暂回升后迅速降低,培养72h降为最低值17.98%;蛋白质和粗脂肪比淀粉及可溶性糖动员稍快,在培养27h后含量就大幅度下降,是油松种子首先利用的贮藏物质,蛋白质和粗脂肪分别于培养54和72h时降为最低值15.84mg/g和47.44%。油松种子萌发初始阶段胚乳贮藏物质的降解主要在置床27h后,但贮藏物质代谢的启动时间略有差异。胚乳内含物在降解的同时相互转化,是一个复杂的代谢过程。