種子萌發(fā)調(diào)控的分子機理及生態(tài)因素

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1、種子萌發(fā)調(diào)控的分子機理與生態(tài)條件姓名：賈兆輝學(xué)號：2010016035學(xué)院：農(nóng)學(xué)院專業(yè)：2010級種子科學(xué)與工程1班種子萌發(fā)調(diào)控的分子機理與生態(tài)條件摘要：休眠時植物種子對環(huán)境變化的適應(yīng)性特征，受許多基因調(diào)控與環(huán)境因子的影響，至今仍未能闡明這種調(diào)控機制。近年來通過從各種植物的突變體中鑒定與種子萌發(fā)有關(guān)的因子，初步闡明種子萌發(fā)的分子機制；而且也通過對各種生態(tài)因子的不斷研究，闡明了種子萌發(fā)與環(huán)境因素的密切聯(lián)系，并且這些研究對促進種子萌發(fā)成一個正常的植株做出了巨大的貢獻。現(xiàn)綜述光及植物激素對種子萌發(fā)萌發(fā)調(diào)控的分子機理以及環(huán)境因素的

2、研究進展。關(guān)鍵詞：種子萌發(fā)、光、植物激素、環(huán)境因素引言種子萌發(fā)是種子植物個體發(fā)育中最為關(guān)鍵的時期，是植物為適應(yīng)環(huán)境以保持自身繁殖而形成的一種生物特性。它關(guān)系到是否能夠保證種群順利繁衍和進化,具有非常重要的生物學(xué)意義。種子萌發(fā)是指有活力的種子，當(dāng)其受潮吸水后，開始進行呼吸、物質(zhì)合成及其它代謝活動，經(jīng)過一定時期種胚突破種皮，露出胚根的過程。種子萌發(fā)在本質(zhì)上是將胚軸恢復(fù)到靜止或休眠期間暫時停止的連續(xù)生長狀態(tài)，開始進行新的遺傳程序即基因的相異轉(zhuǎn)錄。種子萌發(fā)一直都是人們重點研究的問題之一。目前在這些研究領(lǐng)域已取得了長足的進步。研究表

3、明種子的萌發(fā)和萌發(fā)后幼苗的建成是內(nèi)外因素相互作用的結(jié)果。外因是指適宜的光照、溫度、水分和氧氣,內(nèi)部因素是指種子自身是否具有足夠的儲備和是否具有利用這些儲備在接受外部信號后啟動各種生命活動的生物化學(xué)反應(yīng)的能力。主要內(nèi)容：1光對種子萌發(fā)的作用大多數(shù)高等植物種子萌發(fā)時對光反應(yīng)不敏感，在光照或黑暗條件下一般都能正常發(fā)芽。但有一些種子萌發(fā)時對光敏感，需要在光照或黑暗條件下才能正常萌發(fā)。根據(jù)各種子發(fā)芽時對光反應(yīng)的敏感性不同，把種子分為三類：發(fā)芽時必需光或光可促進發(fā)芽、發(fā)芽時對光反應(yīng)不敏感、光抑制發(fā)芽。種子萌發(fā)對光的要求和反應(yīng)，與種子中

4、存在光敏素有關(guān)。一般認(rèn)為光對種子發(fā)芽的影響與種子中激素含量或狀態(tài)的變化有關(guān)，發(fā)芽是通過各種內(nèi)源激素及光敏素系統(tǒng)的相互作用而調(diào)整的，任何一種或全部激素的變化，都會導(dǎo)致發(fā)芽的變化；光對種子萌發(fā)的作用取決與波長。促進發(fā)芽的為紅黃光，波長在660nm附近，白光同樣有效；而對發(fā)芽有抑制作用的為遠(yuǎn)紅光，波長為730nm；綠、青、紫光附近也能抑制萌發(fā)，但抑制作用較遠(yuǎn)紅光弱。在眾多的植物光受體中只有光敏色素被證明直接參與了對種子萌發(fā)的誘導(dǎo)。而且有證據(jù)證實,光敏色素是通過影響赤霉素的生物合成以及對赤霉素的敏感性來影響種子的萌發(fā)。2植物激素對

5、種子萌發(fā)的調(diào)節(jié)作用激素執(zhí)行其生物學(xué)功能的過程,實質(zhì)上是一個細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。信號首先通過細(xì)胞受體被識別,識別后通過一系列細(xì)胞內(nèi)下游信使將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到“靶酶”或細(xì)胞核內(nèi)“靶基因”上,最終直接引起酶活性的變化或基因表達的改變,從而發(fā)生生理效應(yīng)。激素能通過信息傳導(dǎo)對種子內(nèi)的各種生理變化做出反應(yīng),調(diào)節(jié)種子內(nèi)部一系列蛋白質(zhì)、酶的代謝,從而控制種子的萌發(fā)。與種子生理活動有關(guān)的主要激素種類是赤霉素(GA),脫落酸(ABA)、細(xì)胞分裂素(CTK)和乙烯。其它的如內(nèi)酯、固醇等也有類似激素的性質(zhì),也和一些種子的生理活動有復(fù)雜的關(guān)系。2.1脫落酸

6、(ABA)對種子萌發(fā)的調(diào)控作用ABA在植物種子成熟、休眠和萌發(fā)以及對非生物脅迫做出反應(yīng)等方面都發(fā)揮著重要的作用。同時,ABA也參與萌發(fā)后植物幼苗的發(fā)育調(diào)控,如地上部分的伸長,形態(tài)建成、維持根的生長等。在ABA如此眾多的功能中研究的較為深入的是其對種子萌發(fā)和萌發(fā)后幼苗生長發(fā)育的抑制作用。ABA對種子的萌發(fā)有抑制作用的直接例證是對ABA不敏感的擬南芥突變體表現(xiàn)為沒有休眠狀態(tài)就可以直接萌發(fā)。ABA對種子萌發(fā)和萌發(fā)后的與貯藏物代謝有關(guān)的某些酶活性有抑制作用。用從大麥糊粉層中分離的核酸研究表明,ABA不僅阻礙α2淀粉酶的積累,而且抑

7、制GA調(diào)控的相關(guān)轉(zhuǎn)錄。已知與萌發(fā)相關(guān)的許多酶(如磷酸酶、β2葡聚糖酶等)的表達受GA調(diào)節(jié)。植物內(nèi)源性的ABA水平是通過生物合成和分解代謝來調(diào)控的。最近的分子遺傳學(xué)研究表明擬南芥中的92順2環(huán)氧類胡蘿卜素2雙加氧酶(92cis2epoxycarotenoiddioxygenaseAtNCED)家族的5個成員在種子發(fā)育和萌發(fā)過程中對ABA的合成有明顯的調(diào)控作用。其中AtNCED6和AtNCED9在這一過程中發(fā)揮著主要作用,而AtNCED3主要參與了萌發(fā)過程中高滲透壓下對ABA的合成調(diào)控。脫落酸8′2羥化酶(ABA8′2hydr

8、oxylase)被認(rèn)為是許多代謝途徑中比較重要的分解代謝酶。在擬南芥中由CYP707A基因家族的基因編碼ABA8′2羥化酶。其中CYP707A2在種子吸水后表達量明顯上調(diào),從而降低種子中ABA的水平,對萌發(fā)起到了間接的促進作用。到目前為止通過遺傳學(xué)研究方法對ABA超敏感突變體的篩選表明很多生理過程如法呢