老化处理对大豆种子活力及线粒体抗坏血酸_谷胱甘肽循环的影响

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大豆种子老化MDA和4HNE的含量变化相关性研究

研究报告高琴梅等:大豆种子老化M D A 和4-HN E 的含量变化相关性研究㊃研究报告㊃收稿日期:2018-11-23基金项目:国家自然科学基金项目(31671773);农作物种质资源保护项目(2016NW B 036-08)㊂作者简介:高琴梅(1992 ),女,湖南湘西人;在读博士研究生,主要从事植物学研究;E -m a i l :158********@163.c o m ㊂通讯作者:姜孝成(1964 ),男,博士,教授,主要从事植物发育与分子生物学研究;E -m a i l :j x c l c @h u n n u .e d u .c n㊂大豆种子老化M D A 和4-H N E 的含量变化相关性研究高琴梅1,2, 卢新雄2, 朱凌燕2, 辛霞2, 姜孝成1(1.湖南师范大学生命科学学院, 长沙410081; 2.中国农业科学院作物科学研究所, 北京100081)摘要:研究了大豆中豆27 种子在人工老化和自然老化过程中,电导率㊁丙二醛和4-羟基壬烯醛(4-h y d r o x y-(E )-2-n o n e n a l ,4-HN E )含量,4-HN E 的组织特异性积累及其与合成清除酶系统相关的基因表达调控差异,以探寻大豆种子的老化生理指标㊂结果表明,伴随着老化,大豆种子萌发率逐渐降低,浸泡液电导率逐渐增大;丙二醛含量升高;4-羟基壬烯醛(4-h y d r o x y -(E )-2-n o n e n a l ,4-HN E )在低活力干种子(萌发率10%)中积累量显著升高,且在人工老化和自然老化至中等活力干种子(萌发率50%~80%)和吸胀20h 的种子中,前者含量皆高于后者;免疫组化染色结果表明,老化至萌发率80%的种子中的4-HN E 积累量则是自然老化种子明显高于人工老化种子㊂同时,老化诱导4-HN E 的合成,但与4-HN E 清除相关的乙醇脱氢酶(a l c o h o l d e h y d r o g e n a s e )和谷胱甘肽-S -转移酶(g l u t a t h i o n e -S -t r a n s f e r a s e )基因在人工老化下表达水平显著高于自然老化,即2种老化条件下种子中4-HN E 的清除可能存在差异㊂因此,丙二醛和4-HN E 累积与种子活力呈负相关关系,可作为种子老化程度的生理指标㊂关键词: 大豆;种子老化;脂质过氧化;M D A ;4-HN ED O I 编码: 10.16590/j .c n k i .1001-4705.2019.04.001中图分类号: Q945;S 565.1 文献标志码: A 文章编号: 1001-4705(2019)04-0001-09C o r r e l a t i o nS t u d i e s o n MD Aa n d4-HN EC o n t e n t s i nS o y b e a nS e e dA g i n gG A O Q i n m e i 1,2,L UX i n x i o n g 2,Z H UL i n g y a n 2,X I NX i a 2,J I A N GX i a o c h e n g1(1.C o l l e g e o fL i f eS c i e n c e s ,H u n a nN o r m a lU n i v e r s i t y ,C h a n gs h a 410081,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o fC r o p S c i e n c e s ,C h i n e s eA c a d e m y o fA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s ,B e i j i n g 100081,C h i n a )A b s t r a c t :T oe x p l o r e t h e p h y s i o l o g i c a l i n d i c a t o r s r e f l e c t i n g s o y b e a n s e e d a g i n g ,i n t h i s p a p e r ,s o y b e a nv a r i e t y Z h o n g d o u 27 w a s u s e d a sm a t e r i a l s t om e a s u r e t h e c h a n g e s o f e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y of s e e d s o a k s o l u t i o n ,t h e c o n t e n t o fM D A (m a l o n d i a l d e h y d e )a n d 4-H N E (4-h y d r o x y -(E )-2-n o n e n a l ),t i s s u e s pe c if i c a c c u m u l a t i o n o f 4-H N E ,a n d t h e d i f f e r e n c e s i n t h e e x p r e s s i o n a n d r eg u l a t i o n o f ge n e s r e l a t i v e t o 4-H N Ef o r m a t i o n a n d s c a v -e ng i n g e n z y m e s y s t e mu n d e r n a t u r a l a g i n g a n d a r t i f i c i a l a g i n g .Th e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e ge r m i n a t i o n r a t e of s e e d s o a ks o l u t i o n w a sd e c r e a s e dg r a d u a l l y ,Whi l et h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y a n d M a l o n d i a l d e h yd e (M D A )c o n t e n tw e r e i n c r e a s e d .T h e a c c u m u l a t i o n o f 4-h y d r o x y -(E )-2-n o n e n a l (4-H N E )w a s i n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y i n l o w -a c t i v i t y d r y s e e d s (g e r m i n a t i o n r a t e 10%)d u r i n g t h e a r t i f i c i a l a n dn a t u r a l a g i n gp r o c e s s .T h e c o n t e n t o f a r t i f i c i a l a n d n a t u r a l a g i n g t om e d i u mv i g o r d r y s e e d s (ge r m i n a t i o n r a t e 50% 80%)a n d i m b i b i t i o n s e e d sf o r 20hw e r e h igh e r t h a n t h a t o f t h e l a t t e r .T h e c o n t e n t o f 4-h y d r o x y -(E )-2-n o n e n a l I m m u n o hi s t o c h e m i c a l s t a i -n i n g s h o w e d t h a t t h e a c c u m u l a t i o no f 4-H N E i n t h e s e e d s a g e d t o80%g e r m i n a t i o nr a t ew e r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a n t h a t o f t h e a r t i f i c i a l l y a g e ds e e d s .A t t h e s a m e t i m e ,a g i n g i n d u c e s t h e s yn t h e s i so f 4-H N E ,b u t g e n e s o f a l c o h o l d e h y d r o g e n a s e a n d g l u t a t h i o n e -St r a n s f e r a s e a s s o c i a t i n g w i t hs c a v e n g i n g 4-H N Ee x p r e s s e d s i g n i f i c a n t l y h i g h e r i n t h e a r t i f i c i a l l y a g e d s e e d s t h a n t h a t o f n a t u r a l l y a g e d s e e d s .T h a tm e a n t t h e s c a v e n g i n g of 4-H N E i n s e e d s u n d e r t h e t w o ag i n g c o n d i t i o n sm a y be d if f e r e n t .T h e r e f o r e ,M D Aa n d 4-H N Ea c c u m u l a t i o n w e r e n eg a t i v e l y c o r r e l a t e dw i th s e e d vi g o r .I t c o u l db e u s e d a s p h y s i o l o g i c a l i n d i c a t o r s o f s e e d a g i n g.K e y w o r d s : s o y b e a n ;s e e d a g i n g ;l i p i d p e r o x i d a t i o n ;M D A ;4-H N E ㊃1㊃种子 (S e e d )第38卷第4期 2019年4月V o l .38 N o .4 A pr . 2019表1 用于检测大豆老化种子胚中4-HN E 合成及清除相关的基因转录水平的引物途径酶基因名称基因功能正向引物(5'-3')反向引物(5'-3')合成15-脂氧合酶L O X 1.1种子亚油酸13S -脂氧合酶-1G G G C C G T A G T G T C T C C C T T CT G C A G A C T C T C C T G C T C C C A氢过氧化物裂解酶L O C 100810890类9二乙烯醚合酶G C G C A G G G T G G G T T A G T G A A C T G A T C C A A C G C C C G G A G A C 烯醛加氧酶L O X 1.2脂氧合酶-2A T G G A T G A C C G A T G A A G A AA A T A A C C T C C G A C T T G C T AL O X 1.3脂氧合酶-3A T T G A G G A T C C A T C G T G C C C G C A G G C T T G G A G T T C A G G A T L O X 1.4种子亚油酸9S -脂氧合酶G G C C A A G G C G T C A G C T T A G TA T C C T G C C T T G C T C C C A A C G 环化酶L O C 100802743类环化酶2G G G C A A A G C A T G G A A G T G A C A T G T G C C A C A G C T C C T T C A A L O C 100799842未标记蛋白G C T G T C C G T T G G A G G T G C T AG T G T C A C T G C C G T G T T T G C C L O C100800915可能的环化酶4A A A G G A A A A T T C T G C A C G C A A A A C T T C G C C A C C C T T G A A C A L O C 100800378可能的环化酶5G C T T C C T C T C A T G C C T C A G A A A A G G A A G C C A A G A T C C C A T T C CL O C 100306686未标记蛋白G C A A G C A T G G A A G T G A C T C T G G T G C T A G C A A G C C A T C C A G C G T A L O C 106794499可能的环化酶4C G A C A G G A A C C A C G A T G G C A G T C A A A G T A C C G G G C G G G T T L O C 100813066环化酶2T T G G C T G G G C T G C C A G T A A G T C A A A G C A A C G C C T C A C A G C 清除醇脱氢酶L O C 100783318醇脱氢酶A G G T A G C T C C A C C A C A G G C A G C A C A T G A T C A C C G G G C T T G L O C 100775490类2环化酶脱氢酶1T C A T C G T C G T G G C T T T G T G A G A A G G G T G A G A G A T G C C A C T L O C 100800668类醇脱氢酶1A C T A C A A A C C A C G C A C C G A T C A T C T C A C T C T T G C A T G C G GL O C 100783858A D H2醇脱氢酶家族蛋白质C G C A C T G A C C T T C C T T C T G TT G C A T C T G A T G G A C T C C C C TL O C 547658醇脱氢酶1T T C A G G G A T T G T G G A G A G C G C A C T C A G C A T A A C A C C C C T G T醛脱氢酶L O C 100803104醛脱氢酶家族3成员H1A C T G A G C C A C A T T A G C G T T G A T A T A T A C T A C A C G A G A G A G A C G CL O C 100811186醛脱氢酶家族7成员A1T T C C C C A T C C C A T G T G T G T CC C A A T G T T G G A G G A G C C C A A L O C 100811501醛脱氢酶家族2成员B 4A T G C G A G C A C T G A G G G T T G GA C C C T T C T C C C T G C C A A T G CL O C 100782019醛脱氢酶家族2成员B 7T G T G C T G A G C A G A G A T G T C AC C C T T T A C C C C A T T G T G A A C G 细胞色素P 450G L Y MA 11G 06381类细胞色素P 45082A3T C A A A T C G T G G T T T G T C G T C T A C C A C G G G T T T T C A C G A T C A G L Y MA 17G 01110类细胞色素P 45071D8A C T G G C A T G A T G C A G A C A G CC C C G G G C A C A T T C T C C T T C CG L Y MA 19G 32880类3,9-二羟基紫檀酸6A 单加氧酶T T C C G A G G G C T A A C C C C A T A T C T C T C T T T C A C T G G G T A T T G A T G A G L Y MA 03G 29950类细胞色素P 45093A1A C T C T G C A T G T C C G A G C T T CT G A C T C A G C G T C A T T C T G G A T G L Y MA 07G 05820细胞色素P 45078A3T G T G A A A T G G C T A A C C C G C T G G C C A T G C A C C T G C T A C T T A谷胱甘肽转移酶G L Y MA 15G 40260类3谷胱甘肽S 转移酶3T G G C A G A C G A G G T T G T T C T A G G G C A A G A T G G G A G C T T T G T G L Y MA 07G 16810可能的谷胱甘肽S 转移酶C C C T T T T G T G C A C G A A G T C C A C A G C A A T A A C T C A A C A A G A C A C A G L Y MA 07G 16830可能的谷胱甘肽S 转移酶T C A A A G C C C G C T A T G A A A G T C TA C T G A A A T G G C C A A A A C G A A A种子的老化或劣变是指随着种子贮藏时间的延长而发生的不可逆的种子活力或萌发力下降的过程㊂大量研究表明,种子老化过程中,细胞膜磷脂中的多不饱和脂肪酸在活性氧(R O S )的作用下发生脂质过氧化,其终产物包括一些小分子醛类物质,丙二醛(M D A )和4-羟基壬烯醛(4-H N E )等,会产生细胞毒害作用,影响信号转导和正常生理活动甚至导致细胞凋亡[1]㊂大豆种子含有大约40%的蛋白质和20%的油脂,属短命种子[2],在储藏过程中容易老化或劣变,导致种子质量下降,给农业生产造成巨大损失㊂由于种子自然老化历时长,因此,通常采用人工加速老化法模拟自然老化来预测大豆种质的储藏耐性及探讨有关的生理生化机制[4-9]㊂在前期研究中发现,与未老化种子相比,自然老化的水稻种子中4-H N E 含量显著升高,可作为水稻种子老化早期的预警指标[3],但迄今鲜见对大豆中4-HN E 等小分子醛类的研究报道㊂因此,本试验比较了大豆种子在人工老化和自然老化过程中,脂质过氧化产生的M D A 和4-H N E 等的含量变化㊁4-H N E 积累的组织特异性及其合成和清除相关的基因表达调控的差异,以期为生产实践中监控大豆种子活力提供合适的生理生化指标㊂1 材料和方法1.1 实验材料及处理大豆[G l yc i n em a x (L .)M e r r .]品种中豆27 ,由中国农业科学院作物科学研究所提供㊂大豆种子置于25ħ㊁75%R H 条件下平衡1周,测得种子萌发率为99%,含水量为11.6%㊂人工老化处理:种子用铝箔袋密封包装,于40ħ老化箱中分别人工老化8,12,19d ,种子萌发率分别降至80%㊁50%和7%;自然老化处理:种子用铝箔袋密封包装,于室温条件下分别贮藏60,75,150d,种子萌发率分别降至80%㊁50%和4%㊂1.2 实验方法1.2.1 电导率检测每个处理选取大小一致且无损伤的种子10粒,5次重复㊂用去离子水冲洗3次,滤纸吸干种子表面水分后装于洁净试管中,加入25m L 去离子水,25ħ保温,用电导仪测定种子浸泡液的初始电导率(a 1),然后分别测定种子浸泡6,12,18h 和24h 的浸泡液电导率(a 2),再将装有种子连同浸泡液的试管置于100ħ水浴中15m i n ,取出冷却至25ħ,再次测定种子浸泡液电导率(a 3)㊂㊃2㊃研究报告高琴梅等:大豆种子老化M D A和4-HN E的含量变化相关性研究相对电导率(%)=[(a2-a1)/(a3-a1)]ˑ100㊂1.2.2丙二醛检测采用王爱国等[10]的T B A比色法㊂取0.1g(干重,DW)的大豆胚轴,每个处理3次重复㊂M D A含量(μm o l㊃g-1)=Cˑ(V/W)㊂1.2.34-H N E的提取及检测采用F uS Z[4]的方法㊂1.2.44-H N E免疫组化染色大豆种子吸胀20h,胚轴经脱水,透明,浸蜡,包埋后连续切片获8μm厚的薄片,切片于50ħ烘烤后经二甲苯脱蜡,70%乙醇,85%乙醇,95%乙醇,100%乙醇2次,逐级脱水,复水后加5%B S A封闭20m i n,加入兔抗4-HN E抗体(1ʒ150),室温孵育90m i n,滴加二抗和S A B C-A P,B C I P/N B T显色,脱水透明后封片观察㊂每个处理10次重复㊂用封闭液代替一抗作阴性对照,4-H N E处理过的切片染色结果作阳性对照㊂1.2.54-H N E基因表达分析每个处理剥取吸胀20h种子胚轴30颗,3次重复㊂送北京源宜基因科技股份有限公司进行转录组测序分析㊂A y a l a A等[11]报道的大豆的8类29个4-H N E合成及清除相关酶的基因,利用P r i m e r5 (P r e m i e rB i o s o f t,P a l oA l t o,C A,U S A)设计R T-P C R 引物(表1),由北京三博远志公司进行引物合成㊂用北京天根公司的R N A提取试剂盒和反转录试剂盒进行总R N A提取和c D N A反转录;用A B I7500f a s t R e a l T i m eP C R(A p p l i e dB i o s y s t e m s,U S A)和T i a n-g e nS u p e r R e a l P r e M i xP l u s(S Y B RG r e e n)进行q R T-P C R,以大豆a c t11.1基因为内参基因㊂P C R产物送北京源宜基因科技股份有限公司测序㊂1.2.6数据分析每个处理3次重复的平均值,用P A S W s t a t i s t i c s 18软件和O n e-w a y A N O V A软件进行数据分析㊂处理间p<0.05时视为具有显著性差异㊂免疫组化染色利用I m a g eP r oP l u s软件(版本6.0)进行半定量统计分析㊂用G r a p h p a d5软件作图㊂2结果与分析2.1种子老化过程中种子浸泡液的电导率变化种子浸泡液电导率可以表示细胞膜的完整性㊂图1结果表明,未老化大豆种子浸泡0~24h期间相对电导率保持在20%以下;老化后种子相对电导率则随老化程度而增大,说明老化处理导致细胞膜完整性下降;相同萌发率的自然老化种子浸泡24h,其相对电导率高于人工老化种子17%~23%,表明自然老化细胞膜完整性受损更严重㊂2.2种子老化过程中M D A含量的变化相比未老化种子,人工老化至萌发率为80%㊁50%和7%的种子的M D A含量分别增加了3.2%㊁20.6%和22.4%(图2a);而自然老化至萌发率为80%㊁50%和4%的种子M D A的含量分别增加了5.4%㊁18.5%和12.2%(图2c),表明人工老化和自然老化均引起M D A含量的增加㊂相关性分析结果显示,M D A含量与萌发率呈负相关关系,说明膜脂氧化越严重,种子活力越低㊂未老化种子以及人工老化和自然老化至萌发率为80%和50%的种子吸胀后, M D A含量均比未吸胀种子明显下降(图2b),说明萌发率在50%以上的种子吸胀时可部分抑制或修复脂质过氧化作用㊂但人工老化至萌发率为7%的种子吸胀后,M D A含量比未吸胀种子高,自然老化至4%的种子吸胀后的M D A含量与未吸胀种子相近(图2c㊁d),说明老化程度严重的种子吸胀时可能已失去修复能力㊂注:A A为人工老化;N A为自然老化;80%㊁50%㊁7%和4%为萌发率㊂图1大豆种子浸泡液的电导率变化2.3种子老化过程中4-H N E的含量变化相比未老化种子,人工老化至萌发率为80%㊁50%和7%的种子的4-H N E含量分别增加了19.2%㊁16.5%和88.0%(图3a),表明人工老化加剧了脂质过氧化㊂自然老化至萌发率为80%和50%的种子中, 4-H N E含量分别下降了49.6%和32.8%,而自然老化至萌发率为4%的种子的4-H N E含量上升了33.6% (图3c)㊂表明不同老化条件下种子的4-H N E的合成与代谢可能存在差别㊂对比不同老化处理至相同萌发率的种子,发现人工老化条件下4-H N E积累量更高,说明人工老化脂质过氧化程度更严重㊂老化至不同萌发率的种子吸胀后的4-H N E含量变化规律与未吸胀时不同,且自然老化和人工老化的变化模式也有差异(图3),表明4-H N E在自然老化和人工老化处理的种子中,其合成与代谢可能存在差异,㊃3㊃种子 (S e e d )第38卷第4期 2019年4月V o l .38 N o .4 A pr . 2019 注:A A 为人工老化;N A 为自然老化,0h 和20h 表示吸胀0h 和20h ㊂图中不同小写字母表示各处理间差异显著(p <0.05)㊂下同㊂图2 老化对大豆种子M D A含量的影响图3 老化对大豆种子4-HN E 含量的影响这种差异可能与4-H N E 的挥发性和不稳定性[12]有关,或者是自然老化和人工老化条件下细胞膜完整性变化不一致,也可能是检测4-H N E 时的人为误差导致,原因需要进一步分析㊂2.4 4-HN E 免疫组化染色结果以吸胀20h 的胚轴为材料,采用免疫组化染色的方法,检测老化过程中4-H N E 积累的组织表达情况㊂结果发现,随着种子活力下降,切片的染色强度加深且面积扩大(图4)㊂相比未老化种子,人工老化至萌发㊃4㊃研究报告高琴梅等:大豆种子老化M D A 和4-HN E的含量变化相关性研究图4 人工老化和自然老化的大豆种子胚4-HN E 免疫组化染色结果率为80%㊁50%和7%种子切片染色强度分别增加了50.1%㊁122.7%和212.1%;但自然老化至萌发率为80%种子的切片染色强度明显高于50%萌发率的种子(图4),也显著高于萌发率为80%的人工老化种子㊂该结果与图3的4-H N E 在不同处理之间的含量差异存在明显的非相关性,其原因有待进一步分析㊂2.5 种子老化过程中4-H N E 代谢相关基因表达分析参与4-H N E 合成的代谢途径有4类酶12个基因,参与其清除的代谢途径有4类酶17个基因㊂转录组测序发现,与未老化的种子相比,随着老化时间的延长,差异表达的基因数量逐渐增加(表2)㊂对4-H N E代谢途径相关基因的分析发现,相同基因在不同老化方式老化至相同萌发率水平的种子中表达模式不同(表3),说明不同老化方式处理的种子中4-H N E 的代谢可能存在差异㊂为了验证转录组结果,结合N C B I 数据库设计引物,检测了4-H N E 的合成和代谢相关的29个基因的表达量㊂结果发现,老化诱导了4-H N E 的合成,同时启动清除机制的加强,说明老化影响了4-H N E 合成和清除的酶系统㊂表2 大豆种子中4-HN E 合成和清除相关的差异表达基因转录本的比较G r o u p 1_V S _G r o u p 2基因数/个差异基因数/个上调数/个下调节数/个C K _V S _A A8059000C K _V S _A A5055312C K _V S_A A764251312C K _V S _N A8054523C K _V S _N A5053943C K _V S _N A45918108 注:C K 为未老化的种子;A A 为人工老化;N A 为自然老化;萌发率分别为80%㊁50%㊁7%㊁4%㊂对比2种老化方式种子发现,4-H N E 合成途径中萌发率为80%和50%的种子表达显著上升的基因,在人工老化中分别有5个和7个,在自然老化中分别有4个和7个㊂L O C 100800915和L O C 106794499基因在人工老化至种子萌发率为7%时,在自然老化老化至种子萌发率为80%时表达量显著上升;L O X 1.2,L O X 1.3和L O C 100813066基因在人工老化至种子萌发率7%时,㊃5㊃种子(S e e d)第38卷第4期2019年4月V o l.38N o.4 A p r.2019㊃6㊃研究报告高琴梅等:大豆种子老化M D A和4-HN E的含量变化相关性研究㊃7㊃种子 (S e e d )第38卷第4期 2019年4月V o l .38 N o .4 A pr . 2019表3 与4-HN E 合成和清除代谢相关的调控基因途径酶基因I D 基因名称基因功能变化模式人工老化自然老化合成15-脂氧合酶g l ym a 13g 347600L O X1.1种子亚油酸13S -脂氧合酶-1ˌʏ氢过氧化物裂解酶g l ym a 11g 122700L O C 100810890类9二乙烯醚合酶ˌʏ烯醛加氧酶g l ym a 15g 026300L O X1.3脂氧合酶-3ʏˌʏˌ环化酶g l ym a 09g 124200L O C 100800915可能的环化酶4ˌˌg l ym a 09g 124700L O C 106794499可能的环化酶4ʏˌˌg l ym a 19g 247500L O C 100813066脂氧合酶-2ʏˌ清除醇脱氢酶g l ym a 14g 121200L O C 100800668类醇脱氢酶1ʏˌˌg l ym a 04g 240800L O C 100783858A D H2醇脱氢酶家族蛋白质ˌʏ醛脱氢酶g l ym a 15g 178400L O C 100811186家族7成员A1ˌʏ细胞色素P 450g l ym a 17g 007200G L Y MA17G 01110类细胞色素P 45071D8ʏˌʏˌg l ym a 19g 146800G L Y MA19G 32880类3,9-二羟基紫檀酸6A 单加氧酶ʏʏˌg l ym a 03g 143700G L Y MA03G 29950类细胞色素P 45093A1ˌ g l ym a 07g 052300G L Y MA07G 05820细胞色素P 45078A3ˌʏ谷胱甘肽转移酶g l ym a 07g 139700G L Y MA07G 16810可能的谷胱甘肽S 转移酶ʏˌˌg l ym a 07g 139800G L Y MA07G 16830可能的谷胱甘肽S 转移酶ʏ 注: ʏ ,上调; ˌ ,下调;ʏˌ,上调和下调; ,没有差异㊂自然老化至种子萌发率50%表达量显著上升(图5A 和图6A )㊂4-H N E 清除代谢途径中L O C 100800668㊁L O C 100783858㊁L O C 100811186㊁L O C 100782019㊁G L Y -M A 11G 06381㊁G L Y M A 17G 01110㊁G L Y M A 19G 32880㊁G L Y M A 15G 40260和G L Y M A 07G 16830等9个基因在人工老化种子至萌发率80%时表达显著上升,L O C 100783318㊁L O C 100800668㊁L O C 100811501㊁L O C 10072019㊁G L Y M A 19G 32880㊁G L Y M A 03G 29950和G L Y M A 07G 16830等7个基因在自然老化种子至萌发率80%时表达显著上升,其中L O C 100800668㊁L O C 100782019㊁G L Y M A 19G 32880和G L Y M A 07G 16830等4个基因在人工老化和自然老化种子中表达模式相近,人工老化比自然老化表达量大约2倍有3个,人工老化比自然老化表达量大约3倍有4个;人工老化种子中有16个基因在萌发率为50%时表达显著上升,自然老化只有14个,其中人工老化比自然老化表达量大约2倍有3个,说明自然老化萌发率为80%和50%种子4-H N E 清除能力比人工老化弱㊂清除相关酶的差异更明显,萌发率为80%和50%时,a l c o h o l -d e h y-d r o ge n a s e 和g l u t a t h i o n e s -t r a n sf e r a s e 在人工老化种子表达大于自然老化,尤其是g l u t a thi o n e s -t r a n s f e r a s e 在人工老化种子表达是自然老化约2倍㊂c y t o c h r o m e P 450在人工老化萌发率80%种子表达是自然老化约2倍㊂a l d e h y d e d e h y d r o g e n a s e 在自然老化中略高(图5B 和图6B )㊂说明老化方式影响了4-HN E 合成和清除的酶系统(见图5和图6)㊂3 讨论3.1 老化处理加剧了大豆脂质过氧化和基因表达差异大豆是高蛋白㊁高油分种子,膜脂中高含量脂肪酸很容易发生过氧化作用产生活跃的自由基而造成膜的损伤,使细胞正常生理活动受到抑制[13-14]㊂本研究的结果表明,随着种子老化,其浸泡液相对电导率逐渐增加(图1),表明老化破坏了大豆胚轴细胞膜结构,这与董发才[15]的结果一致㊂M D A 是衡量种子老化过程中脂质过氧化程度的一个重要指标[16],4-H N E 则是生物活性最高的脂质过氧化产物[3]㊂研究表明,老化导致M D A 和4-H N E 的含量上升,但M D A 含量变化不如4-HN E 显著,说明可能4-H N E 与种子老化和脂质过氧化损伤关系更为密切[4]㊂转录组表明,随着老化时间的延长,4-H N E 代谢相关基因表达差异越大㊂L O X 1.4,L O C 100306686基因在人工老化和自然老化种子中的表达均随种子活力下降而下降,说明老化后这2个基因的表达可能被抑制;另一方面,种子老化后4-HN E 合成和清除大多数基因均随萌发率降低而表达量上升,老化影响了4-H N E 合成和清除的酶系统㊂3.2 人工老化和自然老化对大豆种子中M D A 和4-HN E 含量的影响存在差异研究表明,人工老化与自然条件下老化的机制是一致的,只是劣变的速度大大提高了[14,17-24]㊂本研究结果发现,浸泡24h 的自然老化种子比相同萌发率的㊃8㊃研究报告高琴梅等:大豆种子老化M D A和4-HN E的含量变化相关性研究人工老化种子的相对电导率高,表明自然老化细胞膜完整性受损更严重,与李稳香等[25]的研究结果不同㊂相同萌发率的人工老化种子和自然老化种子中M D A 含量没明显差异;但4-H N E含量在萌发率为50%和80%的人工老化种子高于自然老化种子,说明人工老化与自然老化种子中4-H N E的形成和清除机制可能存在差异㊂4结论大豆-种子老化过程中发生脂质过氧化,导致M D A和4-H N E等小分子醛类物质积累,膜完整性破坏,相对电导率上升,这些皆可作为大豆种子老化的指标㊂人工老化引起的脂质过氧化损伤程度大于自然老化,自然老化种子的吸胀修复能力小于人工老化种子㊂老化和不同老化方式都对4-H N E合成和清除酶系统产生影响,导致4-H N E在老化至不同萌发率水平和不同老化处理至同一萌发率水平的种子中积累存在差异㊂参考文献:[1]M c D o n a l dM B.S e e d d e t e r i o r a t i o n:p h y s i o l o g y,r e p a i r a n d a s-s e s s m e n t[J].S e e dS c iT e c h n o l,1999,27(1):177-237. 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三种人工老化方法对大豆种子活力和生理生化的影响的开题报告

三种人工老化方法对大豆种子活力和生理生化的影响的开
题报告
一、研究背景
大豆是我国重要的粮食作物之一，其种子的质量直接影响种子发芽和作物产量。

人工老化方法是一种模拟种子储藏过程，加速种子老化的方法，这种方法可以用于评价种子质量和寿命，并研究种子老化机理。

目前，人工老化方法主要包括干燥法、高温处理法和化学老化法等，对于大豆种子的影响还需要进行深入探究。

二、研究目的
本研究旨在探究不同人工老化方法对大豆种子生理生化和活力的影响，为种子管理和育种提供参考。

三、研究内容
1. 选取品种：选择适合人工老化的大豆品种。

2. 人工老化处理：选择三种人工老化方法（干燥法、高温处理法和化学老化法）进行处理。

3. 取样分析：在不同老化时间点分别取样分析种子形态特征、发芽率、活力指标、代谢物含量等生理生化参数，并比较分析不同处理之间的差异。

四、预期结果
通过本研究，可以得到以下预期结果：
1.不同人工老化方法会对大豆种子的生理生化和活力产生不同程度的影响。

2. 可以确定适合于大豆种子人工老化方法和老化时期，以便在种子贮藏和育种工作中使用。

3.为了提高大豆种子质量和产量，可以根据人工老化的结果为种子管理和育种提供指导。

五、研究意义
本研究可以为大豆种子质量评价和寿命研究提供一定的理论依据，并为种子管理和育种提供相应的措施。

同时，本研究对于推进粮食作物的生产安全提供积极的帮助。

超干处理对大豆种子抗老化能力及抗氧化代谢的影响

超干处理对大豆种子抗老化能力及抗氧化代谢的影响赵鹂;陆开形;朱诚【期刊名称】《大豆科学》【年(卷),期】2009(28)3【摘要】通过控制超干处理时间获得不同含水量的大豆种子(8.1%、4.0%和2.4%),对这些不同超干种子进行老化及回水处理,同时测定其抗老化能力及抗氧化酶等生理指标。

结果发现:超干处理能提高大豆种子的抗老化能力,延长种子的贮藏寿命。

超干种子(MC4.0%和2.4%)内氧自由基水平高于未超干种子(MC8.1%),但与老化前相比,未超干老化种子内氧自由基和丙二醛含量(MDA)的增加幅度均明显大于超干老化的种子,经超干老化种子的氧自由基清除能力要高于未超干老化的种子。

超干种子的较强的抗老化能力还与其相对较高的抗氧化酶(SOD、POD、CAT)系统有关,发现老化导致超干种子的种胚和子叶中SOD、POD和CAT活性的下降要小于未超干种子的下降幅度。

结果认为抗膜脂过氧化能力的保持是超干种子耐贮藏性的生理原因之一。

【总页数】6页(P450-455)【关键词】大豆;种子超干;人工老化;抗氧化代谢【作者】赵鹂;陆开形;朱诚【作者单位】丽水学院;浙江大学生命科学学院;宁波大学生命科学与生物工程学院【正文语种】中文【中图分类】S565.1;S330.31【相关文献】1.种子超干对大豆种子活力的影响初探 [J], 刘刚;刘亚琼;郝爱花;宋强;李沙弥;于月华;张佩玲;王芳2.超干绿豆种子耐贮藏性与抗氧化代谢的变化 [J], 陆开形;任晓米;朱诚3.NaCl 胁迫对菜用大豆种子膨大、抗氧化酶活性和活性氧代谢的影响 [J], 王聪;朱月林;杨立飞;刘正鲁;陈磊4.超干处理对沙芥属蔬菜种子活力及抗氧化代谢的影响 [J], 赵鹏;张轶婷;郝丽珍;庞杰;杨忠仁;张凤兰5.氮素不同形态配比对菜用大豆生长、种子抗氧化酶活性及活性氧代谢的影响 [J], 陈磊;朱月林;杨立飞;王聪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

人工加速老化对大豆种子活力的影响

中图分类号：￥３．３０３
ＳｕｙｏｅｄＶｉｏｆｔｅＡｒｉｉｉｌＡｇｄＳｅｓｉｏｂａｔｄｎＳｅｇｒｏｈｔｆｃａｅｅｄｎＳｙｅｎ
ＸＩａＣＨＥＮｅｚｅＱＩＪａｙｅＬＩＫｕＹＡＮＧｕＷＡＮＧｉｎｌＮＡＮｈｎ－ｉＥＨｏ，Ｘｕ —ｈｎ，ｉ— ｕ，Ｕｎ，Ｌｉ，Ｊａ－ｉ，ＺａｇＪｅ
（．ｐｒｍｅｔｆＰｌｎｃｅｃｎｃｎｌｇ，ｅｊｇＡｇｉｕｔｒｌｌｇ，Ｂｉｎ０２，ｉａ；１ＤｅａｔｎａｔＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＢｉｎｒｌｕａｌｅｅｊｇ１２０６ＣｈｎｏｉｃＣｏｅｉ
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第２１卷
第３期
北
京
Ｖｏ．２。ＮＯＩ１．３
２００６年７月
Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＢＥＩＩＪＮＧＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＣｏＬＬＥＧＥ
Ｊ１ｕ．，２００６
人工加速老化对大豆种子活力的影响
的影响。结果表明：加速老化法测定大豆活力时，适宜的老化时间为７～９。加速老化法与发芽速率测定法２６ｈ
或电导率法结合使用效果更好。关键词：大豆；种子活力；加速老化测定；电导率测定文献标识码：Ａ文章编号：１０ — １６２０）３０１ — ３０２３８（０６０ —０５０

渗控强化种子活力过程中抗坏血酸代谢的变化的开题报告

渗控强化种子活力过程中抗坏血酸代谢的变化的开题报告【摘要】渗控强化种子活力是种子技术中的一种新方法，可以通过增强种子内部抗氧化系统，提高其抗逆性能和生长速度。

然而，目前对于这种方法下种子内部代谢变化的研究尚不清楚。

本研究通过测定渗控强化的黄豆种子抗坏血酸代谢酶活性、抗氧化酶活性、膜脂过氧化物含量和可溶性糖含量，探讨了其抗坏血酸代谢的变化规律。

结果发现，渗控强化的黄豆种子的抗坏血酸含量和抗氧化酶活性均有所增加，同时膜脂过氧化物含量和可溶性糖含量也有所变化，提示渗控强化可以改变种子抗坏血酸代谢过程中的相关酶活性和代谢产物的含量，从而提高种子的生长速度和逆境适应能力。

【关键词】渗控强化；种子活力；抗坏血酸；代谢变化【引言】种子是植物繁殖的基础，其生长发育和产量质量的影响巨大。

而种子活力则是种子发芽和生长的关键指标，也是影响农作物产量和品质的重要因素。

为了提高种子的生长速度和逆境适应能力，近年来发展出了一种新的种子技术--渗控强化，这种技术通过改变种子中的水分和渗透压等物理和生化参数，增强种子内部抗氧化系统和代谢活性，从而提高种子活力。

但是，目前对于这种方法下种子内部代谢变化的研究尚不清楚。

因此，本研究旨在研究渗控强化黄豆种子活力过程中抗坏血酸代谢的变化规律，为渗控强化技术的进一步优化提供科学依据。

【材料与方法】1. 实验材料黄豆种子2. 实验设计将黄豆种子分为两组，其中一组按照传统的播种方式进行处理，另一组进行渗控强化。

分别在处理前和处理后检测种子抗坏血酸酶和相关代谢产物的含量，分析种子的抗氧化酶活性、膜脂过氧化物含量和可溶性糖含量等指标的变化。

3. 抗坏血酸代谢的测定采用高效液相色谱法测定种子中抗坏血酸含量及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性。

同时还检测种子中ASC（抗坏血酸氧化为脱氢抗坏血酸）和DHA（脱氢抗坏血酸）的含量。

4. 抗氧化酶活性测定通过测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性来评估种子抗氧化能力。

PEG引发对老化大豆种子发芽及活力的影响

山西农业科学2011，39（7）：650-654Journal of Shanxi Agricultural SciencesPEG 引发对老化大豆种子发芽及活力的影响王炜1，史雨刚2，王曙光2（1.山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801）摘要：选取晋豆19号、晋大53号和晋大74号3个大豆品种种子为试材，在高温（（45±1）℃）、高湿（100%相对湿度）、密闭条件下，对大豆种子进行老化处理；再对老化种子用10%，20%和30%PEG 进行引发处理；然后对各处理种子的发芽指标、种子活力的变化进行了研究。

结果表明，随着老化处理时间的延长，3个大豆品种种子测试的4项发芽指标都呈现出逐渐降低的趋势；种子活力先下降而后又逐渐上升。

不同浓度PEG 引发3个品种种子后，提高了种子活力，增强了种子抗性；但10%PEG 引发效果不是很好；而用20%，30%PEG 引发后，当老化程度不是很严重时，可显著提高大豆种子的多项发芽及活力指标，有效提高大豆种子的抗老化能力；同时20%PEG 对晋大53号种子的引发效应较好，而30%PEG 可能更有利于对晋豆19号和晋大74号种子的引发。

关键词：大豆；种子；老化；活力；发芽指标；PEG 引发中图分类号：S565.1文献标识码：A文章编号：1002-2481（2011）07-0650-05Effect of PEG Priming on Germination and Seed Vigor of Aging SoybeanWANG Wei 1，SHI Yu-gang 2，WANG Shu-guang 2（1.Institute of Cotton ，Shanxi Academy of Agricultural Sciences ，Yuncheng 044000，China ；2.College of Agronomy ，Shanxi Agricultural University ，Taigu 030801，China ）Abstract ：Variation with seed germination index and seed vigor of three soybean varieties Jindou 19,Jinda 53and Jinda 74were studied through the approach of artificial acceleration of aging under the air tight condition of high temperature（（45±1）℃）and high humidity （100%relative humidity ）,then the aging seed were treated in 10%，20%and 30%PEG.The results showed that germination index of the three soybean varieties gradually decreased with extension of aging treatment time,the seed vigor of the three varieties showed a variation trend of decreasing firstly,then increased with the prolonged aging process.After priming treatments with different concentrations PEG,the seed vigor of the three soybean varieties were raised and seed resistance were en-hanced.But it was found that the priming effect was not so good with the 10%PEG;and the abilities to aging resistance of the three soybeans were enhanced with 20%and 30%PEG when the degree of aging wasn't severe.At the mean time,it was noticed that the priming effect of the seed of Jinda 53did very well with 30%PEG,while the priming effect benefited from the seed of Jindou19and Jinda 74with 20%PEG.Key words ：soybean;seed;aging ；vigor;germination index;PEG priming收稿日期：2011-03-29基金项目：山西省科技攻关项目（20100311001-6）作者简介：王炜（1982-），男，山西运城人，研究实习员，硕士，主要从事油料育种研究工作。

大豆幼苗中抗坏血酸和谷胱甘肽对干旱胁迫的生理响应

大豆幼苗中抗坏血酸和谷胱甘肽对干旱胁迫的生理响应作者：王华华等来源：《江苏农业科学》2014年第05期摘要：以抗旱的大豆品种豫豆24、对照品种周豆11为试验材料，以聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫条件，探讨了不同干旱胁迫下抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量的动态变化及其在清除活性氧过程中的作用。

结果表明，干旱胁迫增加了2个大豆品种中AsA 和GSH含量，两者均在10% PEG处理48 h时达到最大值，抗旱品种豫豆24比对照品种周豆11增加幅度大，表明AsA和GSH可能参与了大豆的抗旱响应；干旱胁迫显著增加了2个大豆品种中过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子 O-2·含量，抗旱品种豫豆24的增幅低于对照品种周豆11；AsA和GSH抑制剂处理进一步增加了干旱胁迫下大豆根中活性氧和丙二醛含量。

表明干旱胁迫下AsA和GSH在清除活性氧从而增强大豆抗旱性中起着重要的作用。

关键词：大豆；干旱胁迫；活性氧；抗坏血酸；还原型谷胱甘肽；抗旱性中图分类号： S565.101；Q945.78文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）05-0086-03干旱是限制作物产量和质量的主要逆境因子。

研究表明，全世界由于干旱造成的作物减产超过了其他逆境因子危害的总和[1]。

干旱胁迫能干扰植物细胞中活性氧（ROS）产生与清除之间的平衡，导致植物细胞遭受氧化胁迫。

在正常条件下，植物细胞中产生的ROS与其清除系统保持平衡，而当植物遭受环境胁迫使体内产生的ROS超出其清除系统的能力范围时，就会引起ROS累积产生氧化伤害，导致生物膜脂过氧化、蛋白质变性、DNA链断裂及光合受阻等多种有害的细胞学效应，使细胞功能失常，机体出现各种自由基综合征[2]。

增强抗氧化系统能力是植物适应干旱逆境的重要生理机制。

植物体内除了酶促抗氧化机制外，还存在非酶促抗氧化机制。

抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）是植物体内高丰度的小分子抗氧化物质，是抗氧化系统的重要组成部分，在植物抵抗氧化胁迫中具有重要作用[3]。

人工老化对大豆种子活力和生理生化特性的影响

ＷＵＪｕ一１ＺＯｉｍｅ，Ａｉｇｊａａ，ＨＵＸａｎｏ— ｌＦＮＬｎ — ｕｎ，
ＬｕＩＪｎ—ｉｎ，ＨＡｉＺＮＧｉａＸｎ—ｘｎ，ＨＡｉＺＮＧｉｈｎＨａ —ｓｅｇ
（．ｒｓＲｓａｃｎｔｕｅＳａｘＡａｅｙｏｇｉｌｒｌｃｎｅ，Ｔｉａ３０１ｈｎ１ＣｏｅｒＩｓｔ，ｈｎｉｃｄｍｐｅｈｉｔｆＡｒｕｕａｉｃｓａｕｎ００３，ＣｉｃｔＳｅｙａ；
ｔｎａｄａｔｘｄｎｎｙｒｓｅｎｅ０（ａｄ１０ｉｎｎｉｉａｔｚｍｅｗｅｅｔｔｄｕｄｒ￣ｎ０％ｒｌｔｅｈｍｉｉｒｆｉｌａｉｇｃｎｉｏｓｈｅｏｏｅｅ４２ｅａｉｕｄｔａｔｃａｇｎｏｄｔｎ．Ｔｅｒ — ｖｙｉｉｉ
ｓｇｒＭＤＣ／ｎａｄｔａｓｐｒｘｄｉｔｅ（Ｏｕａ，Ａ，ｕＺｎｔｕｅｏｉｅｄｓａＳＤ）ｌｖｌｉｃｅｓｄｗｔａｉｇｈｒｇｌｅｄｅｅｏｌｍｕｓｅｅｓｎｒａｅｉｇ．Ｔｅｉｅｕｔｎｓｒｈｎｒａｒｒｗ
ａｉｇｔｈｎｓｅｓｗｒｘｏｅｏｔｅａｉｇｔｅｔｎｓＯｈｔｅａｄ，ｅｅｔｃｌｃｎｕｔｉ，ｓｌｂｅｇｎｍｅｗｅｅｄｅｅｅｐｓｄｔｈｇｎｒａｍｅｔ．ｎｔｅｏｈｒｈｎｉｌｃｒａｏｄｃｉｔｉｖｙｏｕｌ

谷胱甘肽对老化小麦种子影响的研究

谷胱甘肽对老化小麦种子影响的研究
韩阳;吴斌;李珍珍
【期刊名称】《辽宁大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(029)003
【摘要】用不同浓度的GSH处理自然老化的小麦种子,研究了GSH对丙二醛(MDA)、电解质渗漏和过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的影响.结果表
明,100～500 mg/L的GSH能减少膜脂过氧化产物MDA的含量,同时降低电解质渗透量.GSH对POD活性影响较小,而对CAT活性的影响较大,100～500 mg/L的GSH,使CAT活性大幅增高.300 mg/L GSH处理是减轻老化小麦种子膜脂过氧化的最佳浓度.
【总页数】4页(P275-278)
【作者】韩阳;吴斌;李珍珍
【作者单位】辽宁大学,生命科学系,辽宁,沈阳,110036;辽宁大学,生命科学系,辽宁,沈阳,110036;辽宁大学,生命科学系,辽宁,沈阳,110036
【正文语种】中文
【中图分类】Q945.48
【相关文献】
1.人工老化对杂交小麦种子生理特性和种子活力变化的影响 [J], 张自阳;姜小苓;茹振钢;李淦;刘明久
2.种子老化对小麦种子品质的影响 [J], 孙常玉;陈晓;张志鹏;傅兆麟
3.种子老化对小麦种子品质的影响 [J], 吴秀婷;
4.种子老化对小麦种子品质的影响 [J], 吴秀婷
5.甲醇老化处理对小麦种子生理特性影响的研究 [J], 汤菊香;李明军;李广领
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种子老化及活力修复研究进展分析

种子老化及活力修复研究进展分析作者：詹明兴来源：《种子科技》 2017年第6期摘要：在对种子老化研究进展进行分析的基础上，对玉米种子和小麦种子老化后的活力修复情况以及相关修复措施进行了研究，供参考。

关键词：种子；老化；活力修复；研究；进展种子，其实是种子植物的胚珠，经过受精作用后形成的一种结构，其主要由种皮、胚、胚乳组成。

种子老化指的是种子的活性在自然环境的作用下出现了消减。

种子长期处于高温、潮湿的环境下，其活力消退得更快。

种子活力消退主要有4个方面的表现。

首先是种子出现变色。

例如谷物的种子，常会变为褐色；棉花种子的胚乳颜色，可以变为绿色；大豆和花生的种子颜色，在高温、潮湿环境下会不断加深。

其次是种子内部的膜系统会受到严重的破坏，其透性会不断增加。

之后是种子的发芽较为迟缓，出苗率较低，茎秆生长态势较差，种子获得的经济效益也较差。

最后是种子内部的部分发芽激素会消退，进而成为无用的种子[1]。

激素类型多为GA/乙烯。

1种子老化研究进展目前对于种子老化的研究，主要集中在种子老化的生理变化以及生化变化方面。

随着生物科学技术的不断发展，其对于种子老化的研究程度不断加深，种子的抗坏血酸、过氧化氢酶等物质含量出现升高或者降低时，将会导致种子内部的膜结构出现损坏，种子的呼吸作用以及ATP含量变化、蛋白质等大分子物质的合成能力也会出现显著的下降，同时其染色体的结构也会进行畸形的生长[2]。

1.1种子的发芽、出苗情况的分析种子老化之后，将会引起种子的生理变化，其主要体现在种子的颜色在特定条件下，发生了一定的改变，因此其出苗率显著的下降，其对于环境的适应能力下降。

段莹在研究中指出，在花生种子的老化中，通过对其种子出苗情况进行的研究，可知其老化后的种子，出芽率降低，且其生长速度较为缓慢。

这就表明老化的种子，对于种子的发芽、生长情况，有着较大的影响，导致其产量严重下降。

1.2对老化种子酶活性的研究种子老化的程度不断加深，其内部的活性酶水平会不断地降低，尤其是CAT、脱氢酶活性。

人工老化诱导的油菜种子活力和抗氧化酶活性变化的研究

１．．１种子发芽指数、活力指数、发芽率和发芽速率测定４
采用Ｇ／３４．１９ＢＴ５３４９５技术规范测定种子发芽 —
率、发芽指数、活力指数和发芽速率。老化时间分
别为０ｄ（Ｋ、２ｄ、６ｄＣ）、４ｄ，３个重复，每个处理
甘蓝型油菜（ｒｓａｎｐｓＬ）是中国重要的油Ｂａｉａｕ．ｓｃ料作物，在开花前期和成熟期遭受高温胁迫将影响种子产量和质量朔。鉴于油菜种子含有较多的脂肪，贮
相对湿度保持１０）０％。老化处理１、２ｄ，测定、３ｄｄ
１材料与方法
１１主要仪器设备．

内外已作了一些研究。老化期间，种子产生大量活性
氧中间体（ａｔｅｏｙｅｅｉ，ＲＳ，ＲＳ导致脂ｒｃｉｘｇｎｓｃｓＯ）Ｏｅｖｐｅ质过氧化［２１，丙二醛（Ａ则是脂质过氧化的产物，ＭＤ）其含量的高低在一定程度上反映了膜脂过氧化的水平
参考Ｐｒｓｎｅｐｄ方法［ａｒｈａｄＬｏｉｉ８１作改进。每个，稍处理选取１０粒饱满的种子，加５０％次氯酸钠溶液涡
旋消毒３ｍｎｉ，去离子水漂洗３次，用滤纸吸干；转
入平皿，摊平，置４ ℃水浴，水浴锅加盖密封（５使
１３］
。
电热恒温水浴锅（ＨＳ型，上海博讯）Ｈ，电导仪（Ｙ一５０，Ｊｎａ，Ｕ）Ｊ４０１ｅｗｙＫ，梅特勒ＸＳ０ＤＥ１５Ｕ电子天平（士），高速冷冻离心机（ｐｅｄｒｃｎｒｕｅ瑞Ｅｐｎｏｆｅｔｆｇｉ５１Ｒ，Ｇｒｎ），双光束紫外可见分光光度计８０ｅｍａｙ（Ｕ１０，北京普析）Ｔ一９１。

UV-A提高大豆芽苗菜抗坏血酸含量及H_2在此过程中的调节机理

UV-A提高大豆芽苗菜抗坏血酸含量及H_2在此过程中的调节机理近年来,由于芽苗菜工业的发展和消费者日益严格的食品安全需求,采用发光二极管（LED）调控光环境,提高芽苗菜产量和改良芽苗菜营养品质,已成为设施栽培领域新的研究热点。

本文以大豆品种（Glycine max）’东农690’为试验材料,探究了光质对大豆芽苗菜生长和抗坏血酸含量的影响、UV-A对抗坏血酸-谷胱甘肽循环的调节作用及UV-A和H<sub>2</sub>提高抗坏血酸含量的作用机理。

为光调控技术的应用,大豆芽苗菜抗坏血酸含量的提高提供科学依据。

1、与黑暗培养相比,光照处理显著降低了大豆芽苗菜下胚轴的长度和大豆芽苗菜的总鲜质量、可食鲜质量,尤其是在UV-A和UV-B光质处理下下降较为显著,但大豆芽苗菜的可食率在光照处理间没有显著变化。

与黑暗培养相比,不同光质照射处理对大豆芽苗菜下胚轴和子叶中抗坏血酸含量的影响各不相同,但总体上,光照处理均能提高大豆芽苗菜下胚轴和子叶中抗坏血酸含量;与其他光质处理相比,UV-A照射能够显著地提高抗坏血酸含量,且在UV-A连续光照36 h后,下胚轴和子叶中还原型抗坏血酸含量提高最为显著,达到了最大值,分别为64.92 μg·g-1 FW和77.23μg·g-1 FW。

综上所述,我们认为,光照处理,尤其UV-A更有利抗坏血酸的积累,提高大豆芽苗菜的营养品质。

2、UV-A对大豆芽苗菜抗坏血酸和谷胱甘肽含量、抗坏血酸-谷胱甘肽循环相关基因及酶活性的影响。

结果显示:与黑暗相比,UV-A处理虽然显著降低下胚轴的长度,但能显著提高了下胚轴和子叶中抗坏血酸含量,UV-A连续光照36 h后,下胚轴和子叶中抗坏血酸含量提高最显著。

谷胱甘肽含量、抗坏血酸-谷胱甘肽循环相关基因及酶活性的分析显示,与黑暗相比,UV-A连续光照36h后,大豆芽苗菜子叶中谷胱甘肽含量显著升高,下胚轴和子叶中DHAR、GR酶活性及其基因的相对表达量均显著提高。

植物抗逆中谷胱甘肽的作用探讨

植物抗逆中谷胱甘肽的作用探讨作者：魏圆圆来源：《科教导刊·电子版》2018年第24期摘要本文首先简要分析了总结谷胱甘肽（GSH）的基本结构、分布、代谢以及具体的调控情况，基于此，剖析了GSH在整个植物抗逆性当中所起到的作用，最终探讨了GSH在植物抗逆性功能中所发挥出的作用机制，最后展望了GSH在此领域的应用研究研究前景。

关键词 GSH 植物抗逆中图分类号：Q946 文献标识码：A1谷胱苷肽分析谷胱苷肽实为一种典型的三肽，由于其浓度高，因而在诸如植物、微生物及全部哺乳动物细胞当中均能发现其踪迹，比如在大鼠肝细胞当中，其浓度为10mmol/L，而在烟草叶肉细胞胞质当中，可以达到60/€%emol/L，针对拟南芥根毛表皮细胞来讲，其浓度为144€%emol/L，而对于基细胞胞质而言，浓度是80€%emol/L。

针对与GSH所对应的N末端肽键而言，其主要由两部分构成，其一为谷氨酸的7羧基，其二是半胱氨酸的氨基，此种结构使得它在细胞内有着比较好的稳定性，仅能被一些存在于质膜外侧的7-GTP所清除。

针对GSH而言，其在细胞中所存在的分布状态，切实是不均匀的，比如植物细胞，其大多分布在细胞质中（90%），有报道对GSH相应生物合成进行了研究，从中得知，在细胞当中的GSH，其由GSH合成酶与7-谷氨酰半胱氨酸合成酶，基于ATP作用与影响下，经甘氨酸、L-谷氨酸与L-精氨酸催化反应而合成。

通过对烟草细胞进行研究得知，在植物当中所存在的GSH降解而言，其分为两种类型，其一为不完全降解，其二是完全降解，针对其降解途径而言，即基于羧肽酶的作用与催化下，GSH被降解，成为氨基乙酸与€%＼-EC；基于谷氨酰环化转移酶的作用下，另在脂肽酶的持续催化下，€%＼-EC能够被降解，成为两类物质，分别为半胱氨酸与谷氨酸盐和，谷氨酰转肽酶在此过程中可能也有参与。

诸多研究证实，GSH无论是在合成上，还是在降解方面，均会受到多级调控。

科学研究发现：种子老化由基因控制

传到电脑中的农业环境监控平台。
据介绍，天津市蔬菜技术推广站去年引进这款设备在宝坻区推广试用。圃
正常型种子）的寿命，例如玉米种子在昆明室温条件
下仅能保藏１年半，而在种质资源库的条件下却能保藏近２０００年。然而即使是再优越的保藏条件，
种子最终仍将面临死亡，因此，解析种子老化过程对于种质资源库的保藏至关重要。此项研究对豌豆种子老化过程中种子活力与基因表达以及谷胱甘肽氧化还原状态之间的关系进行了检测分析。结果显示，当种子老化过程开始启动，２０１３年农产品微营销的最大赢家莫过于甘肃省陇南市成县的核桃，因为县委书记李祥以 “ ＠成县李祥” 的微博成功营销，将地处欠发达地区的成县
但它是一种消耗臭氧层物质，不利于环境保护。
中国农业科学院植物保护研究所是甲基溴淘汰项
目的技术支撑单位，一直开展甲基溴替代技术的研
究与示范，目前已顺利淘汰了甲基溴在草莓、番茄、黄瓜、茄子、辣椒上的应用。现在，研究团队的专
据浙江省农业科学院消息，在２０１３年度全省农
现在，天津市蔬菜技术推广站的技术人员只需坐在办公室，通过查看装有农业环境监控平台的电
脑，就能知晓远在百里外的农户大棚里的土壤湿度、
大棚温度、二氧化碳浓度、光照强度等环境参数，这些数据以实时曲线坐标图的形式在电脑上呈现，
让人＿目了然。
种子老化的过程是一个由基因控制的过程，而且老化过程启动了细胞程序性死亡，最终导致了种
油１５为母本，浙江省农科院育成的双低品种浙双６
专家实验结果表明：经熏蒸药剂氯化苦（三氯硝

种子衰老

种子衰老机制研究摘要：种子衰老是一个复杂的量变到质变的生物学过程。

种子衰老与种子自身的活力水平、种子的含水量和储存温度、气体成分以及微生物状况有关。

在种子衰老过程中，细胞结构、呼吸作用和抗氧化系统都发生很大的变化。

培育遗传性活力高的种子、适当降低种子的水分和储藏温度、调节合理的储藏库气体比例等措施，都能够有效延缓种子衰老。

总结了近年来关于种子老化涉及的理化反应包括保护酶活性的改变、核酸以及蛋白质的分解、内源激素的消长、质膜完整性降低等相关研究，并从蛋白代谢、核酸代谢、种子含水量等多角度总结和阐述了与老化机理有关的最新研究观点，为种子老化、种子活力修复和种子寿命延长等机理研究提供基础理论参考。

关键词：种子衰老机制Abstract：Senescence is a complex biological process of quantitative change to qualitative change. Seed senescence is related to the seed's own energy level, seed's water content and storage temperature, gas composition, and microbial status. In the process of seed aging, cell structure, respiration and antioxidant systems have undergone great changes. Cultivating seeds with high genetic vigor, properly reducing the water and storage temperature of the seeds, and adjusting the proportion of the gas in the storeroom can effectively delay the seed senescence. The physical and chemical reactions involved in seed aging in recent years including the changes of protective enzyme activities, the decomposition of nucleic acids and proteins, the depletion of endogenous hormones and the reduction of plasma membrane integrity were summarized. From the aspects of protein metabolism, nucleic acid metabolism, seed water content As well as gene recombination and other aspects summarized and elaborated the latest research perspectives related to the aging mechanism and provided the basic theoretical reference for the mechanism of seed aging, seed vigor restoration and seed life extension.Key words: seed senescence mechanism种子作为植物最主要的繁殖材料和生产资料，其品质的优劣直接影响农作物、饲草、林木等的生产、经济与遗传资源有效利用、土壤种子库稳态维持、以及植被恢复与重建等生态价值的实现［1］。

贮藏期间加速老化对大豆品质和个体发育的影响

贮藏期间加速老化对大豆品质和个体发育的影响
夏明忠
【期刊名称】《西昌学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】许多作物种子含糖量及其他营养成份随老化而降低,从而影响品质和植株生长。

本研究旨在探讨种子贮藏期间加速老化对种子可溶性糖、脂肪酸、蛋白质含量的影响,以及幼苗生长情况。

参试大豆品种3个,置于37℃高温下处理20、40、60、80天,以及在48℃高温下处理48小时,以常温(18～20℃)贮存大豆作对照。

加速种子老化使大豆种子可溶性含量糖明显降低,脂肪酸和蛋白质也有不同程度下降。

萌发率及个体发育受到高温处理的严重影响,特别是随着老化时间延长及温度升高,影响程度更为明显。

不同品种之间,存在对加速老化的反应差异,其中以山东1号可溶性糖下降最多,达13～37.4%。

【总页数】6页(P1-5,9)
【作者】夏明忠
【作者单位】西昌农业高等专科学校四川西昌 615013
【正文语种】中文
【中图分类】S565.1
【相关文献】
1.大豆磷脂产品质量控制(Ⅰ)——大豆质量及加工条件对大豆磷脂产品质量及得率的影响 [J], 谷克仁
2.大豆磷脂产品质量控制(Ⅱ)——大豆毛油加工条件对大豆磷脂产品质量及得率的影响 [J], 谷克仁
3.贮藏期间加速老化对大豆品质和个体发育的影响 [J], 夏明忠
4.环境因素对大豆化学品质及产量影响研究 IV常规肥料对大豆化学品质及产量的
影响 [J], 王志新
5.环境因素对大豆化学品质及产量影响研究Ⅲ不同地点对大豆化学品质的影响 [J], 王志新
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抗坏血酸对大豆某些生理指标的影响

抗坏血酸对大豆某些生理指标的影响
刘亚丽;刘鸣宇;王莉娜
【期刊名称】《河南师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2012(40)3
【摘要】在相等土壤肥力和相同体积花盆中培养的大豆幼苗,分别用浓度5、10、20mmol.L-1的抗坏血酸(VC)和自来水(CK)浇灌,18d后逐步测定正在扩张生长期的叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶(NRA)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性.结果表明:10mmol.L-1 VC处理的大豆叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量,SOD酶活性比CK均有所提高;3个处理的硝酸还原酶(NRA)活性均比CK有所增大;10mmol.L-1 VC处理对POD酶活性影响不明显.
【总页数】4页(P141-144)
【关键词】大豆;抗坏血酸;可溶性糖;硝酸还原酶;可溶性蛋白;SOD;POD
【作者】刘亚丽;刘鸣宇;王莉娜
【作者单位】河南师范大学生命科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】Q945
【相关文献】
1.抗坏血酸、甲醇对蚕豆气孔面积及生理指标的影响 [J], 刘亚丽;侯瑛
2.第三复叶期喷施草甘膦对转基因大豆和普通大豆生理指标的影响 [J], 原向阳;郭平毅;张丽光;王鑫;姚满生;王宏富
3.外源抗坏血酸对水稻抗铝生理指标的影响 [J], 周小华;李昆志;赵峥;张小玲;程霞;冯庆
4.大豆胞囊线虫不同生理小种对大豆生理指标的影响 [J], 罗璇;段玉玺;陈立杰;黄少北;朱晓峰;陈井生
5.温度、抗坏血酸、柠檬酸和氯化钠对采后红毛丹果实几种生理指标与品质的影响[J], 邵远志;李雯
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PEG处理对种子线粒体中抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响

ＰＥＧ处理对种子线粒体中抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响作者：孙海平汪晓峰来源：《现代农业科技》2009年第06期摘要选用对吸胀冷害敏感的大豆品种[Glycine max（L.）Merr.]中黄22为试材，PEG引发处理不同时间，于恒温培养箱培养48h后提取种子子叶中的线粒体，不连续蔗糖梯度离心纯化后，测定线粒体中抗氧化酶和抗氧化剂的变化情况。

结果表明：PEG引发处理后大豆种子发芽指数、活力指数均提高，种子线粒体中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase APX）、谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase GR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbate reductase MDHAR）和脱氢抗坏血酸还原酶（dehydroascorbate reductase DHAR）的活性均提高，还原型抗坏血酸（ascorbate ASC）/脱氢抗坏血酸（dehydroascorbate DHA）和还原型谷胱甘肽（glutathione GSH）/氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione GSSG）值增加。

说明PEG引发处理增强了种子活力，提高了大豆种子抗吸胀冷害的能力。

关键词大豆种子；PEG；线粒体；抗氧化还原系统中图分类号Q945.6+5文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）06-0135-02许多栽培植物的种子在吸水萌动的初始阶段，如遇上低温易发生吸胀冷害，影响种子的出苗率和成活率，使幼苗的生长势下降，最终导致产量下降[1，2]。

最早由Heydecker等提出通过种子引发来克服农业生产上遇到的种子冷害问题，且已证实具有显著作用。

陶宗娅等认为发生吸胀冷害的要害是阻碍线粒体的正常发育，使其失去正常提供能量的功能[2，3]。

同时Ana Jimenez等证实了线粒体中ASC-GSH的存在，以及ASC-GSH在非生物胁迫下的抗氧化胁迫作用[5，6]，说明该系统在抗性方面具有重要作用。

抑制谷胱甘肽合成对大豆胞囊线虫发育的影响

抑制谷胱甘肽合成对大豆胞囊线虫发育的影响陈宇;李爽;陈立杰;王媛媛;朱晓峰;刘晓宇;段玉玺【摘要】为明确谷胱甘肽对大豆胞囊线虫(Heterodera glycines,SCN)发育的影响,利用谷胱甘肽合成抑制剂L-丁硫氨酸-亚砜亚胺(L-Buthionine-sulfoximine,BSO)处理大豆感病品种辽豆15,观察SCN的发育;同时,利用高效液相色谱法(HPLC)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测谷胱甘肽含量和合成关键酶基因的表达.结果表明,在接种线虫14d,SCN在辽豆15根系内的发育受到了抑制,二龄幼虫(J2)比例显著高于对照53.86％,四龄幼虫(J4)比例显著低于对照10.54％;但在接种线虫28d 时,J4数量与对照比无显著差异.在接种线虫14d,辽豆15根系内谷胱甘肽含量及合成关键酶基因γ-ECS、GSHS和hGSHS的表达量均显著低于对照.BSO有效地抑制了谷胱甘肽合成途径关键酶基因的表达,降低了谷胱甘肽的生物合成产物的含量.在谷胱甘肽缺乏的条件下,大豆胞囊线虫的发育受到了一定程度的抑制.说明谷胱甘肽是参与调控SCN发育的重要因子.%For better understanding the development of soybean cyst nematode (SCN,Heterodera glycines) af fected by glutathione,L-Buthionine-sulfoximine (BSO),an inhibitor of glutathione biosynthesis,was used for treating on Liaodoul5,a SCN susceptible cultivar,and the development of SCN was examined.The contents and levels of gene expression were detected using qRT-PCR and HPLC,respectively.The results indicated that the development of SCN was inhibited significantly at 14 days post pared with control,the number of juvenile at second stage and juvenile at fourth stage increased to 53.86％ and decreased to 10.54％ respectively;but,the number of J4 showed no difference at 28 days post SCN infection.The expressionlevel of y-ECS,GSHS and hGSHS were inhibited significantly during BSO treatment at 14 days post SCN infection.The contents of glutathione decreased significantly comparing with control.In summary,the development of SCN was inhibited under glutathione deficiency.And glutathione was a significant factor in development of SCN.These results provided a theoretic support for SCN resistance breeding in future.【期刊名称】《中国油料作物学报》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P284-289)【关键词】大豆;大豆胞囊线虫;L-丁硫氨酸-亚砜亚胺;谷胱甘肽合成基因;qRT-PCR;HPLC【作者】陈宇;李爽;陈立杰;王媛媛;朱晓峰;刘晓宇;段玉玺【作者单位】沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866;沈阳农业大学植物保护学院北方线虫研究所,辽宁沈阳,110866【正文语种】中文【中图分类】S435.651大豆是具有重要经济价值的豆科作物，为食品生产和动物饲料提供了丰富的蛋白和油脂。

谷胱甘肽引发对老化燕麦种子发芽与幼苗生长特性的影响

谷胱甘肽引发对老化燕麦种子发芽与幼苗生长特性的影响米春娇;洪流;马馼;毛培胜
【期刊名称】《草地学报》
【年(卷),期】2024(32)3
【摘要】为探讨谷胱甘肽(Glutathione,GSH)引发对老化燕麦(Avena sativa)种子活力的影响,以老化5 d种子为材料,研究了不同浓度(0.1,0.2,0.5和1.0 mmol·L^(-1))GSH溶液引发不同时间(12 h,24 h和36 h)下种子发芽及幼苗生长特性的变化规律。

结果表明,老化后燕麦种子发芽率、发芽指数及活力指数显著下降(P<0.05),平均发芽时间显著增加(P<0.05),苗长、苗重、根长和根重均显著降低(P<0.05)。

不同GSH引发浓度和引发时间处理后对老化燕麦种子发芽及幼苗生长各项指标的影响有所差异,其中0.2 mmol·L^(-1)GSH引发24 h是缓解种子老化的最佳处理,显著缩短了老化种子平均发芽时间(P<0.05),显著提高了发芽率、发芽指数、活力指数、苗长、苗重和根长(P<0.05)。

燕麦种子引发处理可以为保持种子活力提供有效改善措施。

【总页数】7页(P928-934)
【作者】米春娇;洪流;马馼;毛培胜
【作者单位】中国农业大学草业科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】S512.6
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植物生理学报 Plant Physiology Journal 2016, 52 (4): 543–550 doi: 10.13592/ki.ppj.2015.0689543收稿 2015-12-22 修定 2016-02-28资助山东省现代农业产业技术体系杂粮产业创新团队建设项目(SDARS-15-01)、公益性行业(农业)科研专项经费项目(201303007)、“十二五”国家科技支撑计划课题(2013BAD01B0106)和山东省农业科学院青年科研基金(2016YQN19)。

*通讯作者(E-mail: dinghf2005@)。

老化处理对大豆种子活力及线粒体抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响田茜, 王栋, 张文兰, 段乃彬, 李群, 颜廷进, 戴双, 丁汉凤*山东省农作物种质资源中心, 济南250100摘要: 以大豆‘中黄13’为材料, 研究人工老化后大豆种子活力及线粒体抗坏血酸-谷胱甘肽(ASC-GSH)循环的变化。

结果表明, 随老化时间的延长, 大豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显著下降; 老化种子的相对电导率和丙二醛(MDA)含量随着老化时间的延长逐渐增大, 超氧阴离子(O 2·−)产生速率和过氧化氢(H 2O 2)含量呈现先升高后降低的趋势; 与对照相比, 老化种子中线粒体细胞色素c 氧化酶(COX)和苹果酸脱氢酶(MDH)活性显著下降, 呼吸速率和呼吸控制率(RCR)显著降低; 老化种子中线粒体超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性以及总ASC 和GSH 含量显著降低, 说明老化导致活性氧(ROS)代谢异常, 线粒体呼吸功能及ASC-GSH 循环紊乱。

ROS 的过量积累可能是导致种子活力丧失的主要原因。

关键词: 大豆; 人工老化; 线粒体; 活性氧; 抗坏血酸-谷胱甘肽循环低温、低含水量是抑制种子老化的常用方法, 低温库是保存种质资源的理想场所(Lu 等2005)。

然而, 许多研究表明, 即使在低温种质库中保存, 种子仍然会缓慢衰老, 遭受一系列生化裂变, 包括膜透性增加、酶活性降低、贮藏物质减少等(Mc-Donald 1999; Walters 等2005; Bellani 等2012)。

种子老化不仅影响种子萌发, 也会降低种子的质量和品质, 对农业生产造成巨大的经济损失。

在研究种子老化机制时, 通常采用人工老化模拟种子老化, 判断种子活力(Goel 等2003)。

活性氧(reactive oxygen species, ROS)的积累是导致种子老化的主要原因之一(Møller 2001), 细胞中ROS 的过量积累能够导致脂质过氧化、抗氧化酶活性降低、蛋白质和RNA 的合成受阻以及DNA 的降解(McDonald 1999; Chen 等2013), 最终导致种子活力的丧失, 这已在大豆(Sung1996)、棉花 (Goel 等2003)、向日葵(Kibinza 等2006)、豌豆(Yao 等2012)和燕麦(Xia 等2015)等种子的老化研究中证实。

线粒体是种子萌发过程中产生和清除ROS 的主要细胞器(Møller 2001; Navrot 等2007), 同时线粒体又是进行氧化磷酸化和产生ATP 的主要场所, 为细胞的生物合成提供能量和中间物质(Macherel 等2007; Taylor 等2010; Carrie 等2013)。

线粒体不仅是内源ROS 的主要来源, 也是ROS 攻击的首要目标, 过量的ROS 能够导致线粒体蛋白质、脂类和核酸的氧化损伤(Bartoli 等2004)。

同时, 线粒体中也存在着多条抗氧化途径, 包括酶促抗氧化系统和非酶促抗氧化系统, 线粒体抗氧化系统对于线粒体ROS 的清除和减少线粒体氧化损伤具有重要作用(Navrot 等2007)。

Jimenez 等(1997)最早证明了豌豆叶片的线粒体中存在完整的抗坏血酸-谷胱甘肽(ASC-GSH)循环, 并且ASC-GSH 循环在ROS 的清除中发挥重要作用。

从此线粒体ASC-GSH 循环成为植物逆境研究的难点和热点。

目前, 有关线粒体ASC-GSH 循环的研究已在豌豆(Jiménez 等1997)、番茄(Mittova 等2004)、黄瓜(Song 等2009)、玉米(Wu 等2009)、马铃薯(王芳等2014)、大豆(Xin 等2014)和花生(Zhan 等2014)等植物中普遍开展。

然而, 人工老化对种子线粒体ASC-GSH 循环影响的报道还不多。

本文以大豆品种‘中黄13’为实验材料, 通过研究人工老化对种子活力、细胞ROS 积累、脂质过氧化、线粒体呼吸速率、抗氧化酶活性以及抗氧化剂含量的影响, 探讨线粒体在种子老化和ROS 代谢中的作用机理, 为从亚细胞水平揭示种子的衰老机理提供参考。

材料与方法1 材料与处理实验材料为大豆[Glycine max (L.) Merr.]品种‘中黄13’, 种子初始发芽率为98%, 初始含水量为植物生理学报54412.5%。

将大豆种子密封于铝箔袋中, 置于40°C 人工老化箱中分别老化0、14、21和42 d, 然后将种子置于−20°C 冰箱内保存。

2 发芽指标的测定种子发芽试验参照国际种子检验协会(1996)进行, 随机选取100粒种子置于发芽床, 4次重复, 在25°C 恒温培养箱中培养7 d, 逐日检查发芽种子数。

各指标按以下公式计算:发芽势(%)=第3天发芽数/种子总数×100% (1)发芽率(%)=第7天发芽数/种子总数×100% (2)发芽指数(GI)=∑(G t /D t ) (3)活力指数(VI)=GI×DW (4)式中, G t 为第t 天发芽数, D t 为相应发芽天数, DW 为幼苗干重。

3 电导率、丙二醛(MDA)及ROS 含量测定选取10粒完整的种子用去离子水冲洗3次, 用滤纸吸干种子表面水分, 加入25 mL 去离子水, 25°C 保温24 h 。

用Mettler-Toledo Delta 326电导率仪测定浸出液电导率(a 1), 然后将种子及其浸出液置于100°C 水浴中煮沸15 min, 取出冷却至25°C, 测定煮沸后种子浸出液的电导率(a 2)。

计算出浸出液的相对电导率。

相对电导率(%)=a 1/a 2×100% (5)吸胀24 h 大豆胚轴中MDA 含量的测定参照王爱国等(1986)的方法, 即硫代巴比妥酸(TBA)比色法; 吸胀24 h 大豆胚轴中超氧阴离子(O 2·−)产生速率的测定参照王爱国等(1990)的方法; 过氧化氢(H 2O 2)含量的测定参照林植芳等(1988)的方法。

4 线粒体提取及生理生化指标测定4.1 线粒体提取参照Yin 等(2009)的方法进行大豆胚轴线粒体的提取。

取150粒吸胀24 h 的大豆胚轴加入30 mL 预冷的研磨液[50 mmol·L -1磷酸钾缓冲液(pH 8.0)、0.3 mol·L -1蔗糖、0.5% (m /V )牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)、0.5% (m /V )聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone-40, PVP-40)、2.0 mmol·L -1乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)和20 mmol·L -1半胱氨酸]。

匀浆液经4层纱布过滤后于2 000×g 离心15 min, 所得上清于12 000×g 离心15 min, 沉淀用30 mL 洗涤介质[0.3 mol·L -1蔗糖、1.0 mmol·L -1 EDTA 和50 mmol·L -1KOH, pH 7.2]悬浮, 经12 000×g 离心15 min, 收集沉淀再用上述介质洗涤1次, 沉淀即为粗制线粒体, 并悬浮于少量洗涤介质中。

然后将粗制线粒体悬浮液铺在不连续Percoll 梯度上, Percoll 溶液浓度自下而上为21% (m /V )和40% (m /V ), Percoll 溶液由上述洗涤介质配制, 二者比例为1:1, 40 000×g 离心1 h 。

收集21%和40% Percoll 界面间的线粒体, 用洗涤介质[0.3 mol·L -1蔗糖、0.5% (m /V ) BSA 和10 mmol·L -1三乙氧基硅烷(triethoxysilane, TES; pH 7.5)]洗涤3次(最后一次不含BSA), 18 000×g 离心15 min, 沉淀即为纯化的线粒体, 悬浮于少量洗涤介质中(不含BSA)。

所有的操作步骤都在0~4°C 下进行。

4.2 线粒体呼吸活性的测定用氧电极(Chlorolab 2, Hansateach, UK)在25°C 下测定线粒体耗氧量(Yin 等2009)。

取约100 μg 线粒体蛋白加入总体积为1 mL 的反应介质[0.3 mol·L -1蔗糖、10 mmol·L -1 TES –KOH (pH 7.5)、5 mmol·L -1 KH 2PO 4、10 mmol·L -1 NaCl 、2 mmol·L -1 MgSO 4以及0.1% (m /V ) BSA]中。

以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced form of nicotinamide-ade-nine dinucleotide, NADH)、琥珀酸和ADP 为呼吸底物和辅助因子, 终浓度为10 mmol·L -1琥珀酸、1 mmol·L -1 NADH 和0.8 mmol·L -1 ADP 。

呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR)为加入ADP 后的呼吸(即III 态呼吸)速率与ADP 耗尽后的呼吸(即IV 态呼吸)速率之比。

线粒体中细胞色素c 氧化酶(cytochrome c oxi-dase, COX)活性测定参考Neuburger 等(1985)的方法, 通过测定由于还原性细胞色素c 的氧化导致的550 nm 处吸光值的降低, 得出COX 的活性。

苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase, MDH)活性的测定参考Glatthaar 等(1974)的方法, 利用紫外分光光度计在340 nm 处吸光值的增加来表示MDH 的活性。