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种子活力和DNA甲基化关系的研究进展

植物生理学报 2018年第2期54卷 213-220页

作者：刘建姚丹青顾芹芹楼坚锋张春庆徐瑞斌张安鹏上海市种子管理总站上海201103 山东农业大学农学院泰安271018 中国农业大学农学院北京100094 沈阳农业大学农学院沈阳110866

种子活力在发育中逐渐形成,成熟期随着水分的减少,种子获得最大活力。期间发生了许多重要的生理生化反应,如营养物质大量积累、酶和mRNA的钝化等,为种子活力的保持和萌发做好准备。植物中有20%~30%的核基因组DNA胞嘧啶处于甲基化状态,DN... 详细信息

种子活力在发育中逐渐形成,成熟期随着水分的减少,种子获得最大活力。期间发生了许多重要的生理生化反应,如营养物质大量积累、酶和mRNA的钝化等,为种子活力的保持和萌发做好准备。植物中有20%~30%的核基因组DNA胞嘧啶处于甲基化状态,DNA甲基化可以调节基因的表达,维持植物基因组稳定。而植物的DNA甲基化状态在不同器官、不同组织、甚至发育的不同阶段都是不同的,这与遗传和外界环境的刺激相关。在种子的活力形成和萌发过程中,DNA甲基化状态也发生了复杂的变化,这种变化具有种属特异性。种子活力的遗传基础复杂,且受到环境因素的影响。种子经历逆境胁迫时,DNA甲基化状态会发生改变,种子活力水平也会下降,这可能是由于逆境胁迫相关基因的DNA甲基化状态发生变化引起的。

关键词：种子活力 DNA甲基化激素表观遗传

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复羽叶栾树植冠种子库种子活力变化机制

南京林业大学学报（自然科学版） 2023年第2期47卷 35-41页

作者：刘相泉赵仁菲朱艳芳邓仕明李吉涛邓志军湖北民族大学生物资源保护与利用湖北省重点实验室恩施州特色植物资源种质工程技术研究中心林学园艺学院植物种质资源实验室湖北恩施445000

【目的】探明植冠种子库中种子活力变化的生理生态机制,准确认识植冠种子库的生态意义。【方法】以复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)植冠种子库为研究对象,在果实进入成熟期后每隔一定时间从植冠种子库中采集种子,分别进行萌发测试,... 详细信息

【目的】探明植冠种子库中种子活力变化的生理生态机制,准确认识植冠种子库的生态意义。【方法】以复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)植冠种子库为研究对象,在果实进入成熟期后每隔一定时间从植冠种子库中采集种子,分别进行萌发测试,种子干质量、含水量、浸出液电导率、丙二醛(MDA)含量测定,以及超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)等4种主要抗氧化酶活性的测定,并对种子萌发率和各生理指标进行相关性分析。【结果】在研究期内,复羽叶栾树植冠种子库中的种子先后经历了生理成熟、成熟脱水、休眠诱导和休眠解除4个生理时期;各生理时期的种子总体上在模拟的秋季变温条件下萌发最好,其次为春季变温,再次为夏季变温;完成成熟脱水的种子在植冠种子库中宿存期间始终保持着高活力水平;4种抗氧化酶的活性与模拟的春、夏、秋季节变温条件下的萌发率间具有显著或极显著的正相关性,且均随着种子休眠的诱导而下降,随着种子休眠的解除而升高,表明抗氧化酶在植冠种子库中种子活力的获得和保持中起着重要的积极作用,并证实了种子休眠与萌发的“胚胁迫学说”。【结论】本研究促进了对植冠种子库的深入认识,还发现复羽叶栾树植冠种子库中种子具有较强的活力保持能力,建议在森林经营管理和植被恢复中充分利用其植冠种子库。

关键词：复羽叶栾树植冠种子库种子活力休眠萌发抗氧化酶

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基于氧传感技术测定燕麦种子活力的初步研究

草地学报 2023年第6期31卷 1714-1719页

作者：叶文兴孔令琪内蒙古农业大学草业与资源环境学院内蒙古呼和浩特010011 中国农业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010010

为探索氧传感技术在燕麦(Avena sativa L.)种子活力测定中的应用,分别将不同含水量(4%,10%,16%和28%)燕麦种子进行室温及低温贮藏6—18个月以及45 oC,48 h控制劣变处理,通过对燕麦种子的发芽率以及氧传感进行测定,结果表明,燕麦种子可... 详细信息

为探索氧传感技术在燕麦(Avena sativa L.)种子活力测定中的应用,分别将不同含水量(4%,10%,16%和28%)燕麦种子进行室温及低温贮藏6—18个月以及45 oC,48 h控制劣变处理,通过对燕麦种子的发芽率以及氧传感进行测定,结果表明,燕麦种子可维持相对较高活力的贮藏条件为:4%和10%含水量室温贮藏短于6个月,低温贮藏少于18个月;16%和22%含水量低温贮藏短于6个月。发芽率与非低氧胁迫条件下的理论萌发时间呈极显著负相关,与氧气消耗速率呈显著正相关,与萌发启动时间呈负相关,但相关关系不显著;非低氧胁迫条件下的理论萌发时间是测定不同处理燕麦种子活力的最佳指标。

关键词：燕麦种子活力氧传感种子发芽率

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基于TDLAS的批量种子活力检测装置设计

工程设计学报 2022年第2期29卷 231-236页

作者：徐云杰沈俞胡飞贾良权祁亨年湖州师范学院工学院浙江湖州313000 湖州市机械工程学会浙江湖州313000

针对我国缺乏对批量种子活力检测装置的研究,以及传统检测方法可能会对种子样品造成不可逆损伤的问题,提出了一种通过可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术检测种子呼吸强度来判定其活力... 详细信息

针对我国缺乏对批量种子活力检测装置的研究,以及传统检测方法可能会对种子样品造成不可逆损伤的问题,提出了一种通过可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术检测种子呼吸强度来判定其活力等级的无损检测方法,并设计了相应的检测装置,以实现对种子活力的批量检测。首先,从整体上设计了批量种子活力检测装置的结构,确定了上料—检测—分选—复位的工艺流程和要求。然后,对该检测装置的关键部件——种子盒进行了结构设计,同时对其内部光路进行了理论设计,并结合Zemax光学设计软件对内部光路进行了仿真分析。接着,对该检测装置控制系统的软、硬件进行了设计。最后,搭建了检测装置样机,并开展了上料、检测和分选试验。试验结果表明,所设计的批量种子活力检测装置样机的稳定性较好,其综合成功率达96.67%。研究结果可为批量种子活力检测装置的商品化和市场化提供参考。

关键词：可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术种子活力批量检测光学设计

不同成熟度正红431种子物理特性及种子活力差异研究

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四川农业大学学报 2023年第2期41卷 282-286,324页

作者：贺振余学杰曲比伍合李仁飞刘好好柯永培石海春四川农业大学农学院成都611130 四川正红生物技术有限责任公司成都610213

【目的】种子物理特性和种子活力是衡量种子质量的重要指标,研究不同成熟度种子的物理特性及种子活力变化,有助于指导生产高质量的种子。【方法】以玉米品种正红431为材料,研究其在四川成都(授粉后20~55 d)和四川西昌(授粉后20~75 d)不... 详细信息

【目的】种子物理特性和种子活力是衡量种子质量的重要指标,研究不同成熟度种子的物理特性及种子活力变化,有助于指导生产高质量的种子。【方法】以玉米品种正红431为材料,研究其在四川成都(授粉后20~55 d)和四川西昌(授粉后20~75 d)不同成熟度种子的粒长、粒宽、百粒重和比重等物理特性以及种子活力的变化。【结果】随着成熟度的增加,正红431种子的粒长、粒宽、百粒重和比重逐渐增加,最终趋于稳定,其中四川成都正红431种子物理特性于授粉后45 d趋于稳定,四川西昌于授粉后55 d趋于稳定;通过标准发芽试验和人工老化发芽试验分析种子活力发现,四川成都正红431种子在授粉后45 d种子活力最高,四川西昌在授粉后60 d种子活力最高。【结论】在四川西昌和成都基地生产玉米杂交种子时,分别于授粉后60 d和45 d开始收获,效果更佳;四川西昌生产的种子质量优于四川成都。

关键词：正红431 杂交种子成熟度物理特性种子活力

不同脱绒方式及PEG胁迫下对棉花种子活力及幼苗性状的影响

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新疆农业科学 2023年第7期60卷 1561-1568页

作者：米尔扎提·木塔力甫石秀楠柏军兵祖拜代·阿布都克日木吾勒加勒哈斯·阿扎提石书兵新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052

【目的】研究不同脱绒方式对PEG胁迫下棉花种子活力及幼苗性状的影响,为生产高活力棉花种子提供理论依据。【方法】以新陆早64号棉籽为材料,设T_(1)(硫酸脱绒)、T_(2)(激光脱短绒)、T_(3)(激光脱长绒)3个脱绒处理,在CK(0%)、P_(5)(5%)、... 详细信息

【目的】研究不同脱绒方式对PEG胁迫下棉花种子活力及幼苗性状的影响,为生产高活力棉花种子提供理论依据。【方法】以新陆早64号棉籽为材料,设T_(1)(硫酸脱绒)、T_(2)(激光脱短绒)、T_(3)(激光脱长绒)3个脱绒处理,在CK(0%)、P_(5)(5%)、P_(15)(15%)和P 25(25%)4个PEG-8000浓度模拟干旱处理下,进行标准发芽试验。【结果】随着PEG-8000浓度的升高,各处理棉花种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗营养器官干重、苗长、可溶性糖含量及过氧化物酶活性下降,丙二醛、脯氨酸含量显著增加,幼苗茎平均直径、根体积及平均直径呈先增加后减少的趋势。不同脱绒方式对棉花种子发芽率和发芽势影响显著,其中,发芽率、发芽势、根体积、根平均直径、脯氨酸含量、过氧化物酶活性表现为T_(1)>T_(2)>T_(3),发芽指数、活力指数、幼苗茎平均直径、根长、根表面积等表现为T_(1)>T_(3)>T_(2),可溶性糖和丙二醛含量表现为T_(3)>T_(2)>T_(1)。【结论】与硫酸脱绒方式相比,激光脱绒降低了棉籽的发芽率和发芽势,但提高了种子活力及抗旱性。

关键词：棉花脱绒方式干旱胁迫种子活力

糯玉米种子活力性状的主基因+多基因混合遗传分析

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2023年第2期51卷 22-29,42页

作者：蒋锋闫艳黄正刚梁日朗梁泽恩刘鹏飞仲恺农业工程学院农业与生物学院广东广州510225 广州市岭南特色作物种质资源研究与利用重点实验室广东广州510225

【目的】探索鲜食型糯玉米种子活力的遗传模型,为糯玉米种子活力研究提供理论基础。【方法】以种子活力有显著差异的糯玉米自交系N34(P_(1))和N56(P_(2))为亲本,配制F1、B_(1)、B_(2)、F_(2)群体,利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法... 详细信息

【目的】探索鲜食型糯玉米种子活力的遗传模型,为糯玉米种子活力研究提供理论基础。【方法】以种子活力有显著差异的糯玉米自交系N34(P_(1))和N56(P_(2))为亲本,配制F1、B_(1)、B_(2)、F_(2)群体,利用主基因+多基因混合遗传模型分析方法,对种子活力3个相关指标(发芽势、电导率和活力指数)的遗传模型进行分析。【结果】鲜食糯玉米发芽势最佳遗传模型为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为66.62%,49.10%和92.94%;电导率最佳遗传模型为1对加性-显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为57.75%,57.96%和65.14%;活力指数最佳遗传模型是2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型,B_(1)、B_(2)和F_(2)主基因遗传率分别为66.49%,48.02%和89.49%。3个性状均以主基因遗传为主。【结论】在育种实践中,对糯玉米种子活力的遗传改良和选择可在低世代进行,同时可采用聚合回交或轮回选择来积累有效修饰基因和微效基因,以提高育种效率。

关键词：糯玉米种子活力主基因+多基因混合遗传模型主基因遗传

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超声波处理对小麦种子活力影响的转录组分析

中国农业大学学报 2022年第12期27卷 116-126页

作者：刘鹏飞麦嘉埼刘君李坪遥周捷成蒋锋仲恺农业工程学院农业与生物学院广州510225 广州市特色作物种质资源研究与利用重点实验室广州510225

为分析超声波处理对小麦种子活力及相关基因表达的影响,设置不同时长超声波(0(CK)、10、20、30、40和50min)处理小麦种子,同时借助转录组测序技术筛选与小麦种子活力相关的差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,超声波处理3... 详细信息

为分析超声波处理对小麦种子活力及相关基因表达的影响,设置不同时长超声波(0(CK)、10、20、30、40和50min)处理小麦种子,同时借助转录组测序技术筛选与小麦种子活力相关的差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,超声波处理30min的小麦种子活力最高,且显著高于其他处理和CK。30min处理的小麦幼苗萌发0h的脯氨酸含量以及SOD、CAT、POD的活性均显著高于CK,萌发72h的幼苗SOD、CAT活性与脯氨酸含量均显著高于CK。转录组分析表明,与CK相比,超声波处理30min的小麦种子萌发0和72h共有1723个差异表达的基因。GO富集分析表明,在生物过程上,超声波处理对种子活力的影响主要集中在氧化还原过程、碳水化合物代谢过程、氧化应激响应与过氧化氢分解代谢过程;在细胞组分上,主要集中在胞外区、质外体、细胞壁和细胞外间隙等质膜外区域;在分子功能上,主要集中在氧化还原酶活性、单加氧酶活性和过氧化物酶活性。KEGG富集分析发现,富集最为显著的3个通路依次为谷胱甘肽代谢(ko00480)、代谢途径(ko01100)与色氨酸代谢(ko00380),其中谷胱甘肽代谢通路共富集32个差异表达基因(DEGs)。

关键词：超声波处理小麦种子活力转录组分析

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磷脂酶及其调控种子活力研究进展

南方农业学报 2022年第9期53卷 2612-2623页

作者：史敬芳张琪宋松泉刘军广东省农作物种质资源保存与利用重点实验室/广东省农业科学院农业生物基因研究中心广东广州510640

磷脂酶可水解膜双分子层的主要成分磷脂,在植物生长发育及逆境胁迫响应方面发挥着重要作用。磷脂酶在种子生长发育、贮藏和萌发阶段调控种子活力,影响植物遗传资源保存和农作物产量。文章归纳总结了磷脂酶在种子各阶段对其活力的影响,... 详细信息

磷脂酶可水解膜双分子层的主要成分磷脂,在植物生长发育及逆境胁迫响应方面发挥着重要作用。磷脂酶在种子生长发育、贮藏和萌发阶段调控种子活力,影响植物遗传资源保存和农作物产量。文章归纳总结了磷脂酶在种子各阶段对其活力的影响,包括在种子生长发育期间调控淀粉合成影响种子活力的形成,在种子成熟阶段调控膜完整性影响种子的耐脱水能力,在贮藏期间可能调控细胞中的氧化损伤程度影响种子活力,在萌发阶段参与脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)信号传导,调控种子的萌发及幼苗建成。然而由于磷脂酶多样且复杂的生物学功能,其调控种子活力的机制仍不明确。利用基因编辑及多组学技术手段,深入研究磷脂酶调控种子活力的生物学功能及调控机制,不仅有助于阐明种子老化的分子机制,还可为种质创新提供有价值的基因资源,具有重要的理论和实践意义。

关键词：磷脂生物学功能种子活力磷脂酶