低溫調(diào)控‘鳳丹’種子下胚軸萌發(fā)機理的研究.pdf

1、牡丹是集藥、賞、食同源的重要經(jīng)濟作物。油用及藥用牡丹生產(chǎn)過程，多采用播種繁殖。種子在適期播種條件下，播種到發(fā)芽需要6個月以上（大田播種），如非適期播種（或低溫貯存）種子萌發(fā)則需要1-2年的時間，這嚴(yán)重影響了牡丹育種及產(chǎn)業(yè)化進程。本研究以生產(chǎn)上廣泛種植的‘鳳丹’（Paeonia ostii）種子為實驗材料，采用25 ℃和4 ℃處理，通過生理物質(zhì)測定、淀粉粒觀察、蛋白質(zhì)組學(xué)和基因表達分析等手段，探討低溫調(diào)控‘鳳丹’種子下胚軸萌發(fā)的機理。主要

2、結(jié)論有：
　　1.25 ℃處理的‘鳳丹’種子下胚軸能夠正常萌發(fā)，4 ℃處理延緩了種子的萌發(fā)。25 ℃處理，種子含水量、縱徑和鮮重升高，淀粉和可溶性糖含量降低，淀粉粒降解速度快，可溶性蛋白含量先降低后升高；ABA含量逐漸降低，而GA3含量則先升高后降低。4 ℃處理中，種子縱徑、含水量和鮮重在種子吸脹后變化不明顯，淀粉含量變化不大，淀粉粒降解速度慢；可溶性糖和蛋白及GA3變化趨勢與25 ℃處理相似，但GA3在種子播種17 d的含量卻顯

3、著低于25 ℃；ABA含量先降低后升高，在下胚軸萌發(fā)過程中其含量顯著高于25 ℃。本研究認(rèn)為：種子萌發(fā)過程中，淀粉快速分解，為萌發(fā)提供能量；較高含量的ABA抑制‘鳳丹’種子下胚軸萌發(fā)；露白期較高含量的GA3可促進種子萌發(fā)。
　　2.選取兩種溫度處理8個不同時期的‘鳳丹’種子提取總蛋白，經(jīng)雙向電泳，共篩選出100個差異蛋白點（2.5差異蛋白點35個，25 ℃特異的蛋白點39個，4 ℃特異的蛋白點27個）。MALDI-TOF/TOF

4、MS共鑒定出97個蛋白點，這些蛋白點主要涉及糖代謝酶類、蛋白代謝酶類、脂肪代謝酶類、脅迫相關(guān)蛋白等9類。進一步分析發(fā)現(xiàn)，25 ℃處理，種子露白期出現(xiàn)大量蛋白，以糖代謝酶類為主，而4 ℃處理，脅迫蛋白含量高，糖、蛋白代謝酶類少。同時，在25 ℃和4 ℃處理中分別發(fā)現(xiàn)了1個GA合成相關(guān)蛋白和1個ABA誘導(dǎo)蛋白，推測‘鳳丹’種子萌發(fā)可能受GA和ABA調(diào)控。根據(jù)鑒定的葡糖核糖醇脫氫酶和糖酵解酶含量變化趨勢，推測‘鳳丹’種子萌發(fā)存在耗氧模式并受氧

5、化途徑控制。
　　3.選擇4個糖代謝酶類和2個激素相關(guān)的酶類進行轉(zhuǎn)錄水平表達分析。結(jié)果表明：兩個溫度處理種子中烯醇化酶基因以及GAPC的表達量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且在種子萌發(fā)前期，25 ℃處理兩個基因的表達量均顯著高于4 ℃處理，推測高表達的兩種酶可加速糖酵解代謝，為種子萌發(fā)提供能量。蘋果酸酶基因和幾丁質(zhì)酶基因表達量在25 ℃和4 ℃處理中分別呈現(xiàn)降低、先降低后升高的趨勢，但在種子生長后期25 ℃處理顯著低于4 ℃處理。推測4

6、 ℃低溫延緩氧化途徑進程，抑制種子萌發(fā)。25 ℃和4 ℃處理中生長素相關(guān)蛋白編碼基因PCNT115的表達均呈先降低后升高的趨勢；FPPS表達量在25 ℃生長初期比較低，17 d迅速增長（顯著高于4 ℃），而4 ℃處理中FPPS表達呈先升高后降低的趨勢，推測FPPS正調(diào)控GA，促進種子萌發(fā)。結(jié)合蛋白水平分析發(fā)現(xiàn)，GAPC編碼基因的表達趨勢與蛋白水平相似，生長素相關(guān)蛋白和幾丁質(zhì)酶編碼基因的表達趨勢與蛋白水平稍有不同。
　　4.選取4個

7、ABA和GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)鍵基因，探討其在不同溫度處理種子中的表達模式。結(jié)果表明：PobZIP表達趨勢與ABA含量變化相似，4 ℃處理其表達量顯著高于25 ℃；PoGID1a和PoGAI的整體表達模式與GA3變化趨勢類似，均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但25 ℃處理中， PoGID1a表達量在種子萌發(fā)的前期和中期顯著高于4 ℃處理，而PoGAI表達量卻顯著低于4 ℃（21d除外）；PoGAMYB4表達量在25 ℃處理中呈升高的趨勢，在4