高等植物通常从种子萌发开始,经过营养生长和生殖发育后重新形成种子,由此完成世代更迭.种子中积累的碳水化合物、脂质、蛋白质及mRNA等大分子物质对于维持其发芽潜力至关重要,其中部分mRNA可长期保存而不被降解,被称为长寿命mRNA(即long-lived mRNA).在水稻(Oryza sativa)中,与萌发相关的long-lived mRNA在花后10-20天开始转录积累,花后20天至种子完全成熟期间,一些与休眠和胁迫响应相关的long-lived mRNA转录并保存在细胞中.Long-lived mRNA种类繁多,主要包括蛋白质合成类mRNA、能量代谢类mRNA、细胞骨架类mRNA及逆境响应相关的mRNA,如小热激蛋白和LEA家族蛋白.Long-lived mRNA的转录组分析表明,很多基因的启动子区域都包含脱落酸(ABA)或赤霉素(GA)相关的顺式作用元件,拟南芥(Arabidopsis thaliana)atabi5突变体种子中约有500个不同于野生型的差异表达long-lived mRNA,暗示ABA和GA是影响long-lived mRNA种类的关键激素.Long-lived mRNA通常与单核糖体和RBP蛋白交联在一起,以PBs(P-bodies)形式存在于细胞中,保护mRNA不被降解.与种子休眠相关的long-lived mRNA在种子后熟过程中逐渐被降解,而且一些特定long-lived mRNA的氧化修饰是种子打破休眠的一种生物现象.在种子长期贮藏过程中,long-lived mRNA的随机降解直接关系到种子的寿命和活力,保留下来的mRNA在种子吸胀初期被翻译成蛋白质,促进种子在吸胀早期快速萌发.该文综述了种子重要储存物质long-lived mRNA的特征和功能,并提出了本领域需要进一步研究的科学问题,以期为深入理解种子休眠、萌发与寿命的分子机制提供参考.

细菌通过群体感应(QS)分泌信号分子和细胞外聚合物(EPS),使细菌聚集和黏附到生物和非生物表面,在一定条件下形成抗性强、危害性大的生物被膜.目前,生物被膜在医疗、食品和农业等领域中的危害日益严重.尤其是一些致病菌不仅对人类健康构成威胁,甚至会造成较大的社会经济损失.一些传统消毒、杀菌方法难以将其彻底清除,且存在二次污染风险.生物被膜在不同介质表面的强黏附性是其难以被清除的主要原因之一.因此,采用高活性的溶液进行浸泡、清洗是去除生物被膜的有效策略.低温等离子体活化水中的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)能破坏细菌的细胞壁、肽聚糖结构,有效抑制微生物黏附和聚集.低温等离子体活化水作为一种高效消毒抑菌溶液,被广泛应用于生物医学、食品去污和种子萌发领域.但低温等离子体活化水中活性物质易消散,难以长期贮藏,导致其抑菌性能减弱.近年来,通过向低温等离子体活化水中添加不同介质或联合其他技术制备的低温等离子体活化溶液,有效延长了活性物质的衰退,使其逐渐成为消毒、抑菌研究的新方向.本文综述了低温等离子体活化水和低温等离子体活化溶液的杀菌作用机理及其对生物被膜的清除效果,重点介绍了生物被膜的形成过程.旨在为环境、医疗及食品行业的生物被膜清除和控制提供理论参考.

补骨脂Psoraleae Fructus为临床常用中药,是补益类中成药或方剂中的重要组成药味.近年来,补骨脂的肝毒性对其临床用药安全构成威胁,阻碍了含补骨脂方剂的中药新药开发,限制了补骨脂及其中成药的临床应用.通过对补骨脂的化学成分及药理活性,果皮和种子中的化学成分分布特征,在生长、贮藏、加工炮制过程中补骨脂香豆素类成分转化特征,香豆素类成分体内代谢转化特征及潜在的肝毒性成分等质量特征及其在补骨脂减毒工艺中的应用分析,为补骨脂及含补骨脂中成药的提取工艺、质量标准研究提供参考.

为探讨旱、盐胁迫对不同海拔、生长年限和贮藏时间的药用大黄种子萌发和幼苗生长的影响,以采自陕西汉中镇巴县的药用大黄种子为研究对象,纯净水(CK)为对照组,置于用以模拟干旱和盐胁迫的不同渗透势水平(-0.3和-0.5 MPa)的PEG和NaCl处理下,每日记录种子萌发个数并观察幼苗生长情况.结果表明:相比低和高海拔的种子,中海拔1650 m处采集的种子萌发率更高,且海拔1650和1300 m处的种子对干旱和盐胁迫的耐受力强;随着胁迫浓度的增加,干旱胁迫对药用大黄幼苗生长的抑制作用极其显著,在-0.5 MPa PEG处理下所有幼苗均死亡;不同海拔、不同生长年限及不同贮藏期的种子内源赤霉素含量无明显差异,而赤霉素浸种后种子活力和内源赤霉素浓度显著升高;室温贮藏1年的大黄种子发芽率、活力、耐盐性显著低于新采集的种子,而3年生植株种子发芽率、活力、耐盐性均高于2年生且耐旱性更强.综上可知,药用大黄种子不适宜长期室温贮藏,中海拔以及轻度盐胁迫有助于药用大黄种子萌发及幼苗生长,且3年生药用大黄种子质量高于2年生.

氧化铈纳米颗粒(CeO2 NPS),因具有较强的自由基清除能力和抗氧化酶特性,已被证明可提高植物的耐盐性,但其对辣椒种子引发作用和机制尚不明确.为揭示CeO2 NPS种子引发处理辣椒对盐胁迫下的萌发及幼苗生长的影响,以辣椒品种(Capsicum annuum)茂蔬 360 为试验材料,设置了 7 个CeO2 NPS浓度(0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mmol·L-1),以未引发处理组为对照,研究不同浓度CeO2 NPS种子引发处理后对盐胁迫下辣椒种子萌发、幼苗生物量和生理生化指标的影响.结果表明:(1)0.5 mmol·L-1 CeO2 NPS种子引发处理后的种子,其可溶性蛋白质、脯氨酸含量和过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸(AsA)含量和 AsA/DHA比值显著提高,超氧阴离子(O2-)含量显著降低;盐胁迫下,该处理种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数最大.(2)0.4 mmol·L-1 CeO2 NPS种子引发处理的幼苗在盐胁迫下的鲜重、干重和根长最大,幼苗的可溶性蛋白质、AsA含量和AsA/DHA比值均显著提高.综上认为,CeO2NPS引发处理不仅可通过降低种子水势、促进贮藏物质代谢和提高抗氧化能力提高种子在盐胁迫下的发芽率,还可在苗期通过增强蛋白合成和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)促进盐胁迫下幼苗的生长.

为探索贵州石笔木(Tutcheria kweichowensis Chang et Y.K.Li)的种子特性及种苗繁育规律,对种子的生物学特征和贮藏方式对种子萌发的影响及幼苗年生长规律进行了研究.结果表明,贵州石笔木种子的千粒重、生活力、含水量分别为0.92 kg、66.17%、11.75%,吸水率最高可达15.62%.长期贮藏适宜采用低温湿沙层积方式,短期催芽适宜在25℃、相对湿度80%的湿沙层积贮藏40 d左右,种子萌发率可达80%以上.幼苗出土后1年的生长节律表现为"慢-快-慢",5-9月为生长盛期,这一时期的苗高、地径的生长量分别占全年的65.48%、42.02%.根据幼苗的生长特性,采取阶段性育苗措施,适时加强田间管理和水、肥定向供给,对提高苗木质量和生产效益具有重要意义.

不同植物种子依靠不同的方式实现扩散,啮齿动物对林木种子搬运后在取食点微生境和贮藏方式的选择存在偏好,研究其贮藏行为与微生境的关系是探究幼苗建成的关键.在秦岭中段火地塘林区,采用标签标记法,以锐齿槲栎、华山松和油松种子为材料,探究了小型啮齿动物对松栎混交林建群种种子扩散过程的影响.结果表明:1)油松种子原地取食率显著高于锐齿槲栎和华山松种子,且啮齿动物更倾向于搬运后取食(60％)和埋藏(4.33％)华山松种子,搬运后取食距离也为华山松最大(2.49 m);锐齿槲栎小种子被搬运后埋藏的距离最大(4.92 m).2)除华山松种子外,其他类型种子被搬运后单个取食的比例均在85％以上;油松种子不存在埋藏点,而其他类型种子90％以上均以单个形式被埋藏.3)大部分种子被啮齿动物搬运后选择在裸地丢弃;锐齿槲栎大种子(87.5％)、小种子(78.57％)和华山松种子(53.33％)较大比例被啮齿动物埋藏在灌丛下方,埋藏在裸地的种子较少.4)大部分种子在灌丛下方被取食,仅华山松种子被啮齿动物搬运到洞穴取食;除油松种子被大量原地取食外,其他类型种子被搬运到取食点的种子比例基本呈现由微生境植被复杂到简单(灌丛-草丛-灌丛边缘-裸地)而逐渐减小的趋势.种子的营养价值及取食和搬运过程中啮齿动物付出的成本是影响种子命运的关键性因子,且啮齿动物对种子埋藏和取食地点的微生境存在较明显的选择性.

该研究以新疆本地审定且大面积推广应用的陆地棉品种'新陆早33'、'新陆早36'、'新陆早50'种子为研究材料,采用高温高湿(40℃,RH100%)人工老化方法获得不同活力种子,双向电泳分离'新陆早50'活力劣变种子总蛋白并对差异蛋白点进行二级质谱(MALDI-TOF/TOF)鉴定分析,以明确棉花种子活力劣变过程中蛋白质组表达的变化,探讨棉花种子老化的分子机制.结果显示:(1)经人工老化获得不同活力水平的种子,经生活力检测发现'新陆早50'的种子活力随老化时间的延长呈线性下降,可作为蛋白质组研究材料.(2)T C A-丙酮法分别提取'新陆早50'对照和劣变种子的总蛋白,经2-DE分离,获得了分辨率和重复性较好的蛋白质组差异表达图谱,在等电点4~7、分子量14.4~97.4 kD之间发现约350个肉眼可辨的蛋白点,其中上调2倍以上且达到99%统计学显著水平的差异表达蛋白点30个.(3)二级质谱分析发现,有29个蛋白点被成功鉴定,生物信息学分析和功能分类结果表明,与贮藏相关的蛋白有13个,免疫相关蛋白2个,脂代谢相关蛋白1个,能量代谢相关蛋白1个,肌动蛋白2个,功能未知蛋白5个,调控相关蛋白2个,次级代谢物1个,细胞修复防御相关蛋白1个,分泌性蛋白1个.研究认为,分离鉴定的29个差异蛋白的变化可能与棉花种子活力劣变有关.

为明确濒危植物海南龙血树(Dracaena cambodiana)种子的休眠机理,该文对海南龙血树休眠类型及破解方法进行了系统研究,并结合海南龙血树的生境条件,对海南龙血树种子休眠的生态学意义进行了探讨.结果表明:海南龙血树种皮吸水性良好,40 h内达到萌发所需含水量;种胚发育完全,离体胚2 d开始萌发,萌发率达100%;去珠孔端组织种子的萌发情况与离体胚的一致,质密珠孔端组织的机械束缚是种子萌发障碍的直接原因;种子含有萌发抑制物质,其清水粗提物对白菜种子萌发率和幼苗根生长存在显著抑制作用;低温贮藏和快速脱水均能有效解除海南龙血树种子休眠,提高种子的萌发率和整齐度,萌发率可达到100%.分析认为抑制物质的存在致使种胚生长势弱而无法打破质密珠孔端组织的机械束缚,导致海南龙血树种子休眠,属生理休眠;海南龙血树种子休眠特性使其种子萌发或幼苗生长适应生境条件的季节变化,保证种群得以延续与更新.

目的 测定贮藏过程中广金钱草种皮色素及相关酶活性变化,探讨种子贮藏过程中发生的生理生化变化,为揭示种子劣变机理,控制和评价种子质量提供依据.方法 用紫外分光光度法测定叶绿素、类胡萝卜素、黑色素、花色素及络氨酸酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶活性.结果 广金钱草种子在贮藏期间,叶绿素和类黄酮类色素含量随贮藏时间的延长而降低,类胡萝卜素含量变化不显著,黑色素含量随时间的延长而增加;从种皮颜色来看,叶绿素含量表现为绿色＞黄色＞黄褐色＞深褐色＞褐色,类胡萝卜素和类黄酮类色素表现为黄色＞黄褐色＞褐色＞深褐色＞绿色,黑色素表现为深褐色＞褐色＞黄褐色＞黄色＞绿色.络氨酸酶和多酚氧化酶活性随着贮藏时间的延长呈现上升趋势,苯丙氨酸解氨酶活性呈现降低趋势.从颜色来看,深褐色种皮络氨酸酶、多酚氧化酶分别是黄褐色种皮的1.43,2.47倍,黄褐色种皮苯丙氨酸解氨酶活性是褐色种皮的1.11倍.结论 广金钱草在贮藏过程中,种皮络氨酸酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶活性的变化导致种皮色素含量的改变,从而引起种皮颜色的变化,最终导致种子发生劣变.