本文關(guān)鍵詞：外源生長素和赤霉素信號(hào)調(diào)控?zé)煵莘N子休眠與萌發(fā)的機(jī)理

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【摘要】：通過改變種子吸脹階段激素信號(hào)的水平,外源添加激素調(diào)節(jié)種子休眠和萌發(fā)狀態(tài)對(duì)于人工控制種子萌發(fā)和幼苗發(fā)育具有重要的意義。本研究以煙草品種南江3號(hào)的種子為材料,通過轉(zhuǎn)錄組和激素含量研究了種子萌發(fā)的生理發(fā)育過程。在此基礎(chǔ)上,從轉(zhuǎn)錄代謝網(wǎng)絡(luò)和激素平衡水平揭示了吸脹階段赤霉素信號(hào)促進(jìn)種子休眠釋放和萌發(fā),吸脹階段生長素信號(hào)促進(jìn)種子次生休眠和抑制萌發(fā)的作用機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:種子萌發(fā)起始階段β-1,3葡聚糖酶(βGluⅠ)活性逐漸升高,在72h左右達(dá)到最高值,隨后又逐漸降低。脫落酸ABA含量在干種子中最高,在胚根突出種子中最低,整個(gè)萌發(fā)過程中呈下降趨勢(shì);而活性赤霉素(GA_(1+3))含量在胚乳破裂前顯著升高,生長素(IAA)含量在種子萌發(fā)過程中無顯著差異。通過四個(gè)發(fā)育時(shí)期轉(zhuǎn)錄組水平的兩兩間差異分析和時(shí)間序列分析,結(jié)果表明干種子在吸水過程中代謝逐漸恢復(fù),在吸水階段細(xì)胞壁水解代謝已經(jīng)開始,吸脹后,細(xì)胞分裂、增殖和分化代謝活躍。在胚根突出中的種子光合作用代謝已經(jīng)處于活躍狀態(tài)。而氧化應(yīng)激反應(yīng),激素信號(hào),能量代謝在整個(gè)種子萌發(fā)過程中均保持活躍狀態(tài)。煙草種子在100mg/L GA3溶液引發(fā)24h后萌發(fā)胚根突出更加整齊一致。在萌發(fā)起始和胚根膨大階段赤霉素引發(fā)處理的種子內(nèi)源GA_(1+3)含量和βGluⅠ酶活性顯著高于水引發(fā)和未引發(fā)種子。以未引發(fā)種子為對(duì)照,轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明水引發(fā)與赤霉素引發(fā)種子差異表達(dá)基因在萌發(fā)時(shí)有93.90%和胚根膨大時(shí)有83.89%表達(dá)模式相同。GO和KEGG富集結(jié)果表明,GA促進(jìn)種子萌發(fā)是基于萌發(fā)起始時(shí)與激素信號(hào)通路,氨基酸和谷胱甘肽代謝相關(guān);在胚根膨大階段和光合作用,氧化應(yīng)激代謝、糖代謝、苯丙烷生物合成代謝有關(guān)。煙草種子浸泡在1000mg/l生長素溶液24h比低濃度生長素溶液浸泡或者水浸泡的種子萌發(fā)明顯降低。與ddH_2O處理的種子相比,1000mg/l生長素溶液處理后種子的液泡不能正常展開,胚根表型也較弱。梯度濃度的生長素溶液與水溶液等不同處理之間β-1 3葡聚糖酶活性和ABA含量無顯著差異,但外源生長素浸泡后的種子GA含量明顯提高,在高濃度外源生長素存在的情況下,種子保持為休眠,當(dāng)生長素濃度降低時(shí)種子又開始逐漸萌發(fā)。主成分分析表明,生長素響應(yīng)的次生休眠種子的轉(zhuǎn)錄組更類似于吸脹種子而不是初生休眠種子，生長素響應(yīng)的萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)錄組更類似于常規(guī)萌發(fā)的種子而不是生長素誘導(dǎo)次生休眠的種子。差異表達(dá)基因富集分析的結(jié)果表明,生長素響應(yīng)的種子次生休眠與黃酮醇生物合成的過程,赤霉素代謝過程,腺苷甲硫氨酸還原酶活性,硫氧還蛋白的活性,谷氨酸合酶活性和染色質(zhì)的修飾有關(guān)。生長素響應(yīng)的萌發(fā)與脫落酸、生長素、茉莉酸和水楊酸介導(dǎo)的激素信號(hào)通路,紅光、遠(yuǎn)紅光、藍(lán)色光等的光信號(hào)通路,谷胱甘肽和蛋氨酸代謝有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S572

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