【摘 要】
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燕麦是广泛种植的优质粮饲兼用作物,其种子因富含脂肪而易发生劣变,从而降低其利用价值。抗坏血酸(AsA)是种子内主要的生理活性物质,参与许多物质代谢和氧化还原反应。采用AsA等生理活性物质引发是提高其种子活力的重要途径。因此,探索AsA引发种子的调控机制对保持种子活力和发挥其遗传潜能具有非常重要的意义。试验以10%含水量的燕麦种子为材料,经45°C控制劣变后用不同浓度的AsA引发不同的时间作为试验样
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(3170131052); 山西省应用基础研究项目青年科技研究基金(201701D221154); 山西农业大学科技创新基金项目(2016YJ15);
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燕麦是广泛种植的优质粮饲兼用作物,其种子因富含脂肪而易发生劣变,从而降低其利用价值。抗坏血酸(AsA)是种子内主要的生理活性物质,参与许多物质代谢和氧化还原反应。采用AsA等生理活性物质引发是提高其种子活力的重要途径。因此,探索AsA引发种子的调控机制对保持种子活力和发挥其遗传潜能具有非常重要的意义。试验以10%含水量的燕麦种子为材料,经45°C控制劣变后用不同浓度的AsA引发不同的时间作为试验样品,研究其种胚细胞及线粒体脂质过氧化程度、AsA-GSH循环酶活力的变化,并结合DIA蛋白组学技术分析引发修复老化种子的内在原理。研究结果如下:1.外源AsA引发可以提高燕麦种子活力。在AsA浓度为0.5 mmol×L-1引发24 h时,燕麦种子的发芽率、发芽指数、幼苗活力指数均达到最大值,显著(P<0.05)高于对照和浓度为0 mmol×L-1(蒸馏水)引发24 h处理,说明修复种子活力效果最好的组合是AsA在0.5 mmol×L-1下引发24 h,并排除了溶剂对试验结果的影响。AsA引发时间对燕麦种子活力的影响十分明显,短时间(4 h)引发对燕麦发芽率、发芽指数、幼苗活力指数都有明显抑制作用;适宜时间(24 h)引发效果显著(P<0.05)高于其他处理,极大地提高了燕麦种子活力,且随引发时间的延长燕麦种子活力呈现逐渐升高的趋势。同时低浓度AsA引发对燕麦种子活力有促进效果,随浓度升高促进作用逐渐减弱。2.外源AsA引发能提升燕麦种胚细胞和线粒体AsA-GSH循环系统的抗氧化酶活性,并减缓了种子脂质过氧化程度。引发对燕麦种胚细胞和线粒体两个水平上的生理指标影响基本一致,0.5 mmol×L-1 AsA引发24 h时,燕麦种胚细胞和线粒体的CAT、APX、SOD、DHAR、MDHAR和GR活性均达到最大值,MDA和H2O2含量达到最小值,说明该组合处理显著(P<0.05)提高了老化燕麦种子的抗氧化能力,减缓了其脂质过氧化对种子的损伤。浓度为0.5 mmol×L-1 AsA短时间引发时(4和8 h),燕麦种胚细胞中APX、SOD、MDHAR和GR活性与对照无显著(P>0.05)差异,线粒体内DHAR、MDHAR和GR活性与对照无显著(P>0.05)差别,适宜时间引发燕麦种胚细胞和线粒体的抗氧化酶活性显著(P<0.05)高于其他时间处理,MDA和H2O2含量与酶活性变化相反。引发24 h时,随引发浓度增加,燕麦种胚细胞和线粒体的抗氧化酶活性下降而MDA和H2O2含量上升。3.对0.5 mmol×L-1 AsA引发24 h处理(A)、引发4 h处理(B)、老化种子(C)和未老化种子(D)的线粒体蛋白组学进行研究,DIA蛋白质组分析表明在4组中存在5073个差异蛋白,其中A/C比较组中有522个,B/C比较组中有263个,C/D比较组中有1039个,对这些差异蛋白进一步分析,发现其功能主要涉及能量代谢、复制和翻译、信号转导、次级代谢等途径,推测种子引发通过调节氧化磷酸化、植物激素信号转导、DNA修复、抗氧化酶系统、磷脂分解的相关的差异蛋白来修复种子老化,不同时间引发所调控的途径可能也不相同,短时间引发主要进行修复和复制过程,适宜时间引发主要进行能量修复、激素调节、质膜修复、抗氧化酶增强等过程。
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