种子休眠的现象普遍存在于高等植物中,植物种子的休眠方式也因植物为了适应不同的环境变化而演变得千变万化。重点从生理生化和分子生物学水平上综述了植物种子休眠与萌发调控机理研究领域的最新研究成果,以期为深入开展植物种子休眠与萌发研究及解除休眠与种子人工萌发的生产实践工作指明方向并提供理论依据。

种子休眠是许多植物在长期系统发育进程中获得的一种适应环境变化的特性,是调控种子萌发和幼苗形成的最适时空分布的一种有效方式,也是物种成功繁衍与传播的一种选择性策略。种子休眠与萌发的激素调控可能是一种高度保守的机制,其中脱落酸(ABA)在种子休眠解除与萌发中起关键作用,赤霉素(GA)在休眠被解除后促进种子萌发。ABA在种子休眠与萌发中的作用主要受ABA代谢(生物合成和分解代谢)和信号传递途径的调控。为此,本文在综述ABA代谢和信号传递研究进展的基础上,阐述了ABA在种子发育、休眠与萌发中的作用,以及种子休眠特异性基因DOG1(萌发延迟1)与ABA信号组分的关系。研究表明,C40环氧类胡萝卜素是ABA生物合成的前体,玉米黄质环氧化酶和9-顺式-环氧类胡萝卜素二加氧酶是ABA生物合成的主要调节酶;ABA的分解代谢包括羟基化作用和与葡萄糖结合,CYP707A家族催化ABA C-8’位置上的羟基化作用,这是ABA分解代谢的重要步骤。在核心ABA信号传递途径中,ABA与PYR/PYL/RCAR受体结合并触发受体发生构象变化,从而允许受体-ABA复合物与2C类蛋白磷酸酶(PP2C)结合并抑制其活性,导致激酶如蔗糖非发酵-1相关的蛋白激酶2(SnRK2)的去抑制和活化。然后,这些激酶磷酸化和活化转录因子(transcription factors,TF),TF与靶启动子结合和诱导下游的ABA反应基因表达。ABA在种子成熟中后期积累,合子组织中合成的ABA诱导初生休眠和促进种子成熟;在发育中积累和在干种子中存留的ABA含量在种子吸胀初期下降。ABA是种子休眠诱导和维持的正调控因子,是萌发的负调控因子。DOG1在种子成熟过程中表达和发挥作用,其表达受可变剪接和可变多腺苷酸化调控。反义DOG1是种子休眠的一种抑制因子,通过干扰转录和转录延伸负调控DOG1的表达和种子休眠。种子的休眠与萌发除了被核心ABA信号途径调控外,也被DOG1-AHG1(ABA过敏感萌发1)/AHG3途径调控。DOG1能与AHG1/AHG3结合,通过结合ABA信号传递的负调控因子和增加对ABA的敏感性而引起种子休眠。最后,提出了该领域需要进一步研究的科学问题,包括ABA代谢中ABA 8’-羟化酶、ABA葡糖基转移酶和β-葡糖苷酶及其基因怎样响应发育和环境的变化以维持正常的ABA水平。ABA的重要调控因子例如Ca2+或者活性氧对核心ABA信号传递途径的影响,核心ABA信号传递途径与DOG1-AHG1/AHG3途径的下游重叠组分PP2C在整合生理条件或者环境信号时优先响应哪一条途径、这两条途径怎样被协调、以及PP2C有哪些新的靶组分。本文将为深入研究ABA调控种子休眠与萌发的分子机理提供参考。

该文对银鹊树种子休眠和萌发特性进行了研究。结果表明:银鹊树种子成熟时胚形态发育正常,但种子无论在光照和黑暗条件下,恒温或变温中均不能萌发;离体胚培养时,发育不正常,子叶能长大、胚轴能伸长并增粗,而胚根却不伸长,说明种子的胚根具休眠特性。内果皮和外种皮含抑制物质和透气性差是引起胚根休眠的主要因素。低温(5℃)层积120d可以解除休眠,但在恒温中无论给予光照和黑暗条件仍不能萌发,最适的萌发条件是光照下30℃(日)/20℃(夜),其次是30℃(日)/15℃(夜)变温。

为了解桂花Osmanthus fragrans种子的休眠原因以及掌握解除休眠的最佳方法,对紫梗籽银桂'Zigeng Ziyin'种子种皮和种实的甲醇浸提液的生物测定和不同质量浓度赤霉素(GA3)处理后种子发芽率进行测定。结果表明:紫梗籽银桂种子的种皮和胚乳中均含有抑制白菜Brassica campestris籽萌发的物质,抑制作用随质量浓度增大而增加。综合前期研究结果,认为桂花种子的休眠不是外源休眠和综合休眠,而是由于由抑制物质引起的内源休眠。赤霉素处理结合低温层积可有效解除种子的休眠,其中以1000mg·L-1赤霉素浸种,低温层积75d的发芽率最高。

对秤锤树种子基本性状作了测定， 并对种子进行酸蚀、药剂处理和低温层积等实验处理。结果表明， 种皮占种子风干质量的８８ ％ ～９４ ％ ， 透水性良好； 种子经浓硫酸处理２ ｄ ， 再用５００ ｍｇ· Ｌ－ １ 赤霉酸（ Ｇ Ａ３） 处理后， 在室外低温层积一冬， 发芽率可达４００６ ％ ， 对照种子则未萌发。秤锤树种子的休眠， 除了种皮机械束缚和透气性差的原因外， 种胚还需要一段低温的生理后熟过程， 属于综合休眠类型。图２ 表３ 参９

为了研究低温层积处理在打破种子休眠、促进萌发过程中的作用机理,对层积不同时间的种子进行生活力和抗氧化酶系统测定、胚轴发育观察、抑制物检测。结果表明:随着香叶树种子层积时间的增长,种子萌发力及抗氧化酶活性均呈逐渐增加的趋势,而丙二醛含量呈不断下降的趋势;层积过程中水分条件的变化对层积结果有较大影响;香叶树的萌发抑制因素主要来源于种皮的内源抑制物,种胚存在后熟作用,而低温层积处理对香叶树种子较快打破休眠具有重要的生理作用。

研究结果表明：紫荆种子用浓Ｈ２ＳＯ４酸蚀３０ｍｉｎ后，再于１３～１７℃条件下混湿沙层积２０～３０ｄ即可解除休眠。最佳发芽条件为２０℃夜／３０℃昼，黑暗变温培养，其发芽率８２％，成苗率８０％，发芽指数９．４１，活力指数７３．７８，根茎长７．９２ｃｍ／株。若用２５０ｍｇ／Ｌ赤霉素水溶液浸泡种子２４ｈ，可代替湿沙层积，即发芽率９０％，成苗率８３％，发芽指数９．０９，活力指数７１．００，根茎长８．８１ｃｍ／株。很明显地促进了种子萌发和幼苗生长。

种子休眠是内在和环境因素综合影响的结果,种子结构、淀粉酶活性、内源激素等是导致种子休眠的内在原因;温度、相对湿度、光照、外源 GA3,ABA 及可溶性糖分均具有在不同程度上打破休眠和促进发芽的作用.利用分子生物学方法对影响休眠的遗传位点进行定位是今后研究的重要方向,并具有很好的应用前景.

扁蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本、园林草坪绿化的优良地被植物。本研究对扁蓄种子形态特征进行观察,并在5℃/15℃、10℃/20℃、15℃/25℃、20℃/30℃、25℃/35℃(黑暗12 h/光照12 h) 5个变温周期下进行种子萌发试验。结果表明:1)同一植株上产生两种在形状、大小、颜色上存在着明显差异的扁蓄果实,一种为黄褐色狭卵形,有光泽,长3.15 mm,千粒重1.77 g;另一种为黑褐色卵形,无光泽,长1.91 mm,千粒重1.33 g。2)黄褐色种子在5个变温条件下的萌发率都大于80%,萌发率高,萌发速度快,而黑褐色种子萌发率低,萌发缓慢,最终萌发率小于50%,存在休眠现象。3)划破种皮及低温层积处理能显著提高黑褐色种子的萌发率,表明黑褐色种子处于非深度生理休眠状态。通过研究扁蓄种子异型性及其萌发行为,为开发利用这一地被植物资源提供了基础资料。

云南蓝果树(Nyssa yunnanensis W.C.Yin)又名毛叶紫树,为蓝果树科蓝果树属落叶大乔木,主要生长于热带北缘季雨林,阳光较充足的溪边沟谷地段,为中国热带北缘的特有种[1],是国家一级保护植物[2],IUCN极度濒危种[3],目前仅在云南省西双版纳州景洪市普文镇发现2个天然种群(共8株)和1

Influencing factors to seed dormancy and germination characteristics of Sorbus pohuashanensis were studied. These factors included the morphological development of embryos,the mechanical obstruction of the seed coat,the water and air permeability of seed coat,and the biologic inhibition of extracts ...

[目的]确定乌苏里鼠李种子休眠类型,探索有效解除种子休眠的方法,为其种质资源利用、种子扩繁等提供理论指导。[方法]以2018年9月采集的乌苏里鼠李种子为材料,研究种子的生物学特性、吸水特性、休眠特性以及种子内源抑制物活性,确定种子的休眠类型;用体积分数98%H_2SO_4、质量分数5.5%NaClO、热水和不同浓度(1,2,3 mol/L)NaOH对乌苏里鼠李种子进行处理,探索解除种子休眠的有效方法。[结果]乌苏里鼠李种子成熟后,种皮为黄褐色至黑褐色,种皮有蜡质,种子长形卵圆状,表皮光亮、质地坚实、结构致密、种胚紧密;千粒质量为(19.6±1.0) g;纵径为(5.0±0.2) mm,横径为(3.8±0.2) mm。在室温条件下,乌苏里鼠李种子的吸水率随浸种时间的增加呈抛物线型变化,表明其种皮透水性良好,对种子的吸水阻碍较小。乌苏里鼠李种子的生活力平均值为96%,但发芽率和发芽势均为0%,种子本身具有休眠特性。随着乌苏里鼠李种子浸提液质量浓度的增加,内源抑制物对白菜种子发芽率和根长的抑制作用均明显增加,对白菜种子根长的抑制活性呈上升趋势。采用体积分数98%H_2SO_4和质量分数5.5%NaClO处理乌苏里鼠李种子,均不能解除其种子休眠;分别采用40～60℃热水浸种20 min或者1～3 mol/L NaOH浸种20～120 min,均具有破解其种子休眠的作用。[结论]种皮障碍和内源抑制物是限制乌苏里鼠李种子发芽的主要原因,乌苏里鼠李种子属于综合休眠型;40℃热水处理20 min或1 mol/L NaOH处理40min可有效解除种子休眠。

木本植物芽的内休眠是植物经过长期演化而获得的一种对环境及季节性变化的生物学适应性,其机制较为复杂。了解内休眠的机制,调控芽的休眠与萌发,具有重要的理论意义和应用价值。在探讨内休眠概念的基础上,重点阐述内休眠诱导及解除的影响因素、内休眠过程中的代谢变化、顶端分生组织内细胞间通讯及细胞周期调控、内休眠相关基因等方面的研究进展,提出今后内休眠调控机制的研究重点。

选择具有长期休眠特性的3种冬青属Ilex树种铁冬青Ilex rotunda,冬青Ilex chinensis和全缘冬青Ilex integra种子,以无休眠的小果冬青Ilex micrococca种子为对照,开展低温层积过程中种子内含物质量分数、酶活性和内源激素质量分数等生理变化研究,以揭示冬青属种子休眠的可能生理机制。测定结果表明,铁冬青、冬青和全缘冬青种子在低温层积过程中代谢活跃,脂肪质量分数不断下降,淀粉和还原糖质量分数明显增加;过氧化物酶(POD)活性显著增强,而过氧化氢酶(CAT)活性明显降低;脱落酸(ABA)质量分数大幅降低,赤霉素(GA3),生长素(IAA)和玉米素核苷(ZR)质...