《硝酸還原酶在NO產生和ABA調節的種子熱休眠中的關鍵作用》是宋松泉為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：硝酸還原酶在NO產生和ABA調節的種子熱休眠中的關鍵作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋松泉
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
種子萌發的熱休眠是一種普遍的生物學現象，在種子萌發的季節選擇中起重要的生態作用；但到目前為止，種子萌發的熱休眠機理仍然不清楚。本項目利用萵苣種子具有典型的熱休眠特性作為研究體系；採用共聚焦顯微技術、氣相色譜-質譜、基因克隆和蛋白質組等技術；研究種子萌發對溫度和光照的回響，確定種子萌發與熱休眠的溫度閾值；研究硝酸還原酶(NR)在一氧化氮(NO)的產生和種子萌發與熱休眠中的作用；脫落酸(ABA)和赤黴素(GA)生物合成與降解的關鍵基因對種子萌發與熱休眠的控制；NO信號對ABA和GA生物合成與降解關鍵基因和ABA水平的調控；以及與種子萌發和熱休眠相關的蛋白質組變化。研究結果將建立NR介導產生的NO是釋放ABA控制的種子熱休眠的關鍵信號的假說，為解釋種子熱休眠的機制和熱休眠的人工控制提供新的知識與技術。
結題摘要
萵苣 (Lactuca sativa L.) 種子具有明顯的熱休眠特性，嚴重製約萵苣的栽培區域和栽培時間。關於種子熱休眠產生的生理生化機制至今仍舊不清楚。本項目以尖葉先鋒1號萵苣 (Lactuca sativa 'Jianye Xianfeng No. 1') 種子為材料，研究了NO信號和ABA信號在種子熱休眠與萌發中的作用及其相關的分子生理機制。 研究結果表明，硝酸鹽明顯地降低種子萌發熱抑制，這種作用被一氧化氮 (NO) 清除劑顯著地阻止。種子萌發對外源ABA的敏感性隨著溫度的上升而增加。種子萌發熱抑制被氟啶酮(fluridone，ABA生物合成的抑制劑) 和GA3明顯降低，被烯唑醇 (diniconazole，ABA 降解代謝酶ABA 8'-羥化酶抑制劑) 和多效唑 (paclobutrazol，GA生物合成的抑制劑) 增加。氟啶酮降低種子萌發熱抑制的作用被多效唑顯著地拮抗；GA3的作用被氟啶酮促進；硝酸鹽的作用被多效唑, 烯唑醇和ABA拮抗，被GA3和氟啶酮促進。 蛋白質組學研究表明， 19個蛋白的累積豐度在萌發的種子顯著高於未萌發的種子。編碼這些蛋白的基因中，有12個基因表達與蛋白積累一致。在這些蛋白中，甲羥戊酸 (MVA) 脫羧酶、3-羥基-3-甲基戊二醯-CoA合酶2 和乙醯-CoA乙醯基轉移酶屬於類異戊二烯生物合成的MVA途徑。與這個途徑有關的許多基因的表達和種子的萌發能力成正相關。施加MVA途徑的抑制劑洛伐他汀延遲種子的萌發，並增加萌發對ABA的敏感性，而激動素促進種子在熱抑制溫度下萌發。 以適宜溫度水中吸脹以及亞適宜溫度水和 SNP中吸脹不同時間的萵苣種子為材料，我們利用Illumina 雙末端測序技術組裝了萌發萵苣種子的轉錄組。一共獲得 51,792 個獨立基因 (unigenes)，其中注釋的 unigenes 有 29,542 個。在這些 unigenes 中，8,810 unigenes 涉及 260 個途徑，被分為 5 個主要表達類型。一些 unigenes，如ABA信號的蛋白，包括11個ABA受體，94 個蛋白磷酸酶2C 和 16 個蔗糖非發酵1-相關蛋白激酶是首次在萵苣中被注釋。 上述結果將幫助我們更好的理解種子萌發和萌發熱抑制，為解決種子萌發熱抑制問題提供重要的理論依據。
