種子萌發(fā)調(diào)控的分子機(jī)理及生態(tài)因素

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1、種子萌發(fā)調(diào)控的分子機(jī)理與生態(tài)條件姓名：賈兆輝學(xué)號(hào)：2010016035學(xué)院：農(nóng)學(xué)院專業(yè)：2010級(jí)種子科學(xué)與工程1班種子萌發(fā)調(diào)控的分子機(jī)理與生態(tài)條件摘要：休眠時(shí)植物種子對(duì)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(jī)制。近年來(lái)通過(guò)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(jī)制；而且也通過(guò)對(duì)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(duì)促進(jìn)種子萌發(fā)成一個(gè)正常的植株做出了巨大的貢獻(xiàn)。現(xiàn)綜述光及植物激素對(duì)種子萌發(fā)萌發(fā)調(diào)控的分子機(jī)理以及環(huán)境因素的

2、研究進(jìn)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(gè)體發(fā)育中最為關(guān)鍵的時(shí)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(jìn)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(kāi)始進(jìn)行呼吸、物質(zhì)合成及其它代謝活動(dòng)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)期種胚突破種皮，露出胚根的過(guò)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(shí)停止的連續(xù)生長(zhǎng)狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)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(diǎn)研究的問(wèn)題之一。目前在這些研究領(lǐng)域已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)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(chǔ)備和是否具有利用這些儲(chǔ)備在接受外部信號(hào)后啟動(dòng)各種生命活動(dòng)的生物化學(xué)反應(yīng)的能力。主要內(nèi)容：1光對(duì)種子萌發(fā)的作用大多數(shù)高等植物種子萌發(fā)時(shí)對(duì)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(shí)對(duì)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(shí)對(duì)光反應(yīng)的敏感性不同，把種子分為三類：發(fā)芽時(shí)必需光或光可促進(jìn)發(fā)芽、發(fā)芽時(shí)對(duì)光反應(yīng)不敏感、光抑制發(fā)芽。種子萌發(fā)對(duì)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(duì)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(guò)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(huì)導(dǎo)致發(fā)芽的變化；光對(duì)種子萌發(fā)的作用取決與波長(zhǎng)。促進(jìn)發(fā)芽的為紅黃光，波長(zhǎng)在660nm附近，白光同樣有效；而對(duì)發(fā)芽有抑制作用的為遠(yuǎn)紅光，波長(zhǎng)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(duì)種子萌發(fā)的誘導(dǎo)。而且有證據(jù)證實(shí),光敏色素是通過(guò)影響赤霉素的生物合成以及對(duì)赤霉素的敏感性來(lái)影響種子的萌發(fā)。2植物激素對(duì)

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(guò)程,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。信號(hào)首先通過(guò)細(xì)胞受體被識(shí)別,識(shí)別后通過(guò)一系列細(xì)胞內(nèi)下游信使將信號(hào)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(dá)的改變,從而發(fā)生生理效應(yīng)。激素能通過(guò)信息傳導(dǎo)對(duì)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(dòng)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(dòng)有復(fù)雜的關(guān)系。2.1脫落酸

6、(ABA)對(duì)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(duì)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(shí),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(zhǎng),形態(tài)建成、維持根的生長(zhǎng)等。在ABA如此眾多的功能中研究的較為深入的是其對(duì)種子萌發(fā)和萌發(fā)后幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用。ABA對(duì)種子的萌發(fā)有抑制作用的直接例證是對(duì)ABA不敏感的擬南芥突變體表現(xiàn)為沒(méi)有休眠狀態(tài)就可以直接萌發(fā)。ABA對(duì)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(dá)受GA調(diào)節(jié)。植物內(nèi)源性的ABA水平是通過(guò)生物合成和分解代謝來(lái)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(gè)成員在種子發(fā)育和萌發(fā)過(guò)程中對(duì)ABA的合成有明顯的調(diào)控作用。其中AtNCED6和AtNCED9在這一過(guò)程中發(fā)揮著主要作用,而AtNCED3主要參與了萌發(fā)過(guò)程中高滲透壓下對(duì)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(dá)量明顯上調(diào),從而降低種子中ABA的水平,對(duì)萌發(fā)起到了間接的促進(jìn)作用。到目前為止通過(guò)遺傳學(xué)研究方法對(duì)ABA超敏感突變體的篩選表明很多生理過(guò)程如法呢