活性氧在种子萌发过程中的作用研究进展

种子是农业生产中最基本的生产资料。种子成功整齐发芽是作物生长发育、高产稳产的第1步。活性氧(ROS)是一类多功能化合物,在种子萌发过程中发挥着关键作用。本研究介绍了ROS的种类、产生部位以及对种子萌发的“氧化窗口”效应,总结了ROS调控种子萌发的机制并对未来研究提出展望。目前ROS调控种子萌发的研究集中于:①当条件合适时,ROS维持在一个适当的水平,启动赤霉素(GA)等信号转导途径、抑制脱落酸(ABA)途径,调控细胞膨大,促进种子萌发;②当面临不利环境时,ROS的过量积累会对生物大分子造成氧化损伤,诱导ABA途径,抑制种子萌发。ROS通过生物分子氧化、种皮弱化和胚乳衰退解除种子休眠。今后,需进一步探索对种子萌发起到积极作用的“氧化窗口”范围,同时结合转录组学和代谢组学技术筛选种子萌发中调控ROS含量相关基因,更好地了解ROS促进种子萌发的机制。

硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制

【目的】探究甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫取食对白菜Brassica campestris ssp.chinensis硫代葡萄糖苷质量摩尔浓度及组分的影响,初步明确硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制。【方法】使用高效液相色谱法检测甜菜夜蛾幼虫取食对白菜硫苷质量摩尔浓度和组分的影响,实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析硫苷代谢关键基因表达模式的变化,谷胱甘肽硫转移酶试剂盒检测取食白菜后甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的变化。【结果】白菜中8种硫苷组分在甜菜夜蛾幼虫取食后显著增加(P<0.05),其中吲哚族的4-羟基吲哚-3-甲基硫苷(4OH)、1-甲氧基-3-吲哚基甲基硫苷(NEO)、3-吲哚基甲基(GBC)和脂肪族的4-戊烯基硫苷(GBN)对甜菜夜蛾幼虫取食反应最为强烈;RT-qPCR结果显示:甜菜夜蛾幼虫取食后,白菜脂肪族硫苷合成相关基因BcBCAT4、BcMAM1的显著上调可能与脂肪族硫苷的增加有关(P<0.05),而BcSOT16的上调与4OH、NEO、GBC呈正相关;取食后,甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性显著增强(P<0.05),并呈现与总硫苷和吲哚族硫苷质量摩尔浓度变化规律的一致性。【结论】甜菜夜蛾幼虫的取食能诱导白菜硫苷的合成,而硫苷质量摩尔浓度的升高会诱导幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的增强。甜菜夜蛾幼虫取食胁迫下,白菜BcSOT16、BcBCAT4、BcMAM1等硫苷合成关键基因被激活,4OH、NEO、GBC和GBN显著增加,从而更好地抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫。