番茄rin突變體胎萌的生理機制及rin在胎萌中的作用.pdf

1、一粒成熟種子能否萌發(fā)與其自身所處的生理狀態(tài)以及周圍的環(huán)境條件有關(guān)。并且仍處于母體植株上正在發(fā)育中的種子通常是不能萌發(fā)的。但在玉米、高粱、小麥、水稻等部分大田作物上，出現(xiàn)了種子在收獲之前于穗上提前萌發(fā)的現(xiàn)象，即所謂的穗發(fā)芽現(xiàn)象。另外，像甜瓜、佛手瓜、木菠蘿、番木瓜、黃瓜、辣椒、茄子、擬南芥、大豆等此類作物也報道過種子在其果實內(nèi)或莢內(nèi)早熟萌發(fā)的現(xiàn)象。而目前對種子在母體植株上過早萌發(fā)的現(xiàn)象，其研究焦點主要集中在禾本科作物上，通過對這種現(xiàn)象的研

2、究鑒定了多種遺傳突變體，豐富了育種工作中種質(zhì)資源的多樣性，拓展了種子休眠與萌發(fā)的基礎(chǔ)理論知識。在蔬菜作物番茄rin果實突變體中也存在這種現(xiàn)象，即果實（種子）在母體植株上發(fā)育到一定階段時，種子在果內(nèi)已經(jīng)萌發(fā)甚至長出子葉;即使在植株上沒有萌發(fā)的種子，其果實采收后置于常溫下一段時間，種子也能在果實內(nèi)萌發(fā)。這是作物的一種品種特性，并受外界環(huán)境條件的影響。
　　過早萌發(fā)影響作物的采種與貯存，研究其機理對抑制早熟萌發(fā)的應(yīng)用研究具有指導(dǎo)意義;同

3、時作為一項基礎(chǔ)研究，對其機理的揭示再結(jié)合頑拗性種子萌發(fā)的特點與基礎(chǔ)知識，可以對種子休眠和萌發(fā)的理論做進一步補充;另外，對過早萌發(fā)現(xiàn)象的研究具有十分重要的生態(tài)意義:萌發(fā)抑制物質(zhì)的存在有利于種子壽命的延長與保存，這一點對于保護稀有野生植物更有意義。
　　本試驗立足于番茄rin果實突變體種子的胎萌現(xiàn)象，研究了番茄種子的發(fā)育特性，闡釋了與種子早熟萌發(fā)相關(guān)的生理機制，并對轉(zhuǎn)錄因子LeMADS-rin進行了擴增、分析及轉(zhuǎn)化。本論文主要結(jié)論如下

4、:
　　通過連續(xù)幾年的觀察及統(tǒng)計分析，番茄rin突變體的部分果實在開花授粉之后大約45天開始發(fā)生胎萌現(xiàn)象，此時胎萌種子比例大約為7％左右;開花授粉之后50天時，胎萌種子大約為10％;開花授粉55天時，胎萌種子比例大約為15％-20％;在開花授粉55天之后，果實繼續(xù)在植株上發(fā)育或者采收后置于常溫下幾周后，胎萌種子繼續(xù)增多，達到種子總數(shù)的45％左右，且此時果實內(nèi)的黏膠物質(zhì)被消耗殆盡，出現(xiàn)小的空腔。
　　番茄對照品種發(fā)育到一定階段

5、的種子在脫離果實組織、去掉種子周圍包裹的黏性膠原物質(zhì)之后，置于充足的水分和適宜的溫度等條件下即能萌發(fā)，這初步表明番茄果實組織對于阻止種子在果實內(nèi)的萌發(fā)起到一定的作用。
　　番茄對照品種各發(fā)育階段的種子在脫離果實組織之后，重新置于被分離的膠原物質(zhì)中進行離體培養(yǎng)孵育，種子的萌發(fā)被完全抑制，這進一步驗證了番茄果實組織對種子提前萌發(fā)的抑制作用。
　　番茄rin突變體及對照品種發(fā)育中的種子能在低濃度的ABA、PEG溶液、PEG和ABA

6、的混合溶液中萌發(fā)，隨著處理溶液濃度的升高，種子萌發(fā)率下降;并且隨種子成熟度的增強，其對處理溶液抑制作用的耐受性增強;另外，番茄rin基因突變體比對照品種種子的萌發(fā)率低，對ABA及滲透抑制更敏感;同時PEG和ABA二者的混合溶液對種子萌發(fā)的抑制更接近于果實膠原物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響，且抑制作用主要來源于二者中的PEG提供的滲透抑制。
　　試驗表明在幾種番茄突變體中，ABA缺失型突變體的種子萌發(fā)速度最快;GA缺失型突變體的種子萌發(fā)最慢，

7、萌發(fā)率最低;而番茄rin突變體和對照品種的種子萌發(fā)率相似，介于中間。這表明，種子內(nèi)源激素(ABA)的缺失會導(dǎo)致種子萌發(fā)能力的增強。
　　在整個發(fā)育過程中，ABA缺失型突變體種子內(nèi)的ABA含量是供試品種中最低的，且整個發(fā)育過程中沒有劇烈的變化;其它三個品種種子內(nèi)的ABA含量呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律:先升高，于開花授粉之后50天左右達到最大值，再降低，其含量均高于ABA缺失型突變體種子內(nèi)的ABA。番茄rin突變體種子內(nèi)ABA的含量與其胎萌現(xiàn)

8、象的發(fā)生沒有必然的相關(guān)性。
　　在整個發(fā)育過程中，ABA缺失型突變體膠原物質(zhì)內(nèi)ABA的含量一直處于最低;其它三個品種果實內(nèi)ABA的含量彼此存在差異，但與番茄rin突變體種子的胎萌現(xiàn)象沒有直接關(guān)系。
　　隨著果實的不斷發(fā)育成熟，番茄對照品種果實內(nèi)果汁的滲透摩爾濃度不斷升高，而番茄rin突變體果實內(nèi)果汁的滲透摩爾濃度先升高再降低。在開花授粉45天之后的發(fā)育階段，番茄rin突變體的果實滲透摩爾濃度開始小于對照品種果汁的滲透勢，且到

9、果實發(fā)育后期，rin突變體果實內(nèi)果汁的滲透摩爾濃度非常接近于允許種子萌發(fā)的最大滲透閾值。這表明rin突變體果實內(nèi)較低的滲透摩爾濃度為其胎萌現(xiàn)象的發(fā)生提供了有利條件。
　　對rin進行擴增，并用swiss-model對其核苷酸序列及所編碼的氨基酸序列進行了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能區(qū)的分析，該基因編碼397個氨基酸，包含兩類結(jié)構(gòu)域，分別是MADS-box結(jié)構(gòu)域和K-box結(jié)構(gòu)域。其中有4個氨基酸發(fā)生了變化，第一、第二個氨基酸變化發(fā)生在MADS