中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (10): 1827-1837.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.10.001
宋词(), 谷丰序, 邢真真, 张峻铭, 赫文学, 王天波, 王雨露, 陈军营()
收稿日期:
2022-12-20
接受日期:
2023-02-17
出版日期:
2023-05-16
发布日期:
2023-05-17
通信作者:
陈军营,E-mail:chenjunying3978@126.com
联系方式:
宋词,E-mail:sc17836952689@126.com。
基金资助:
SONG Ci(), GU FengXu, XING ZhenZhen, ZHANG JunMing, HE WenXue, WANG TianBo, WANG YuLu, CHEN JunYing()
Received:
2022-12-20
Accepted:
2023-02-17
Published:
2023-05-16
Online:
2023-05-17
摘要:
【目的】种子衰老是一个复杂的生物学过程,以自然衰老的棉花种子为材料,研究种子自然储藏后的生理生化变化及种胚ATP合成酶亚基mRNA的完整性,为进一步揭示种子衰老机理提供依据。【方法】以自然储存3年、5年和新收获的新陆早74号棉花种子为试验材料(以新收获的棉种为对照(CK));分别采用纸间萌发试验、低温恒温干燥法和TTC染色法测定棉花种子的萌发率、吸水力和种子生活力;利用酸碱滴定法测定棉花种子的酸价和呼吸速率,采用植物ATP合成酶酶联免疫分析试剂盒测定种胚ATP合成酶活性,并利用反转录阻断-双引物扩增法分析棉花种胚ATP合成酶α、β、γ、ε和δ亚基mRNA的完整性。【结果】自然储藏会导致种子活力显著降低。与对照相比,自然储存3年和5年后,棉种萌发率由98.7%分别显著降低至84.0%和58.0%(P<0.05);种子吸胀初期(4 h内)吸水力分别比对照显著降低了11.0%和26.9%(P<0.05);TTC染色法检测结果显示种子生活力明显下降,其中,储藏5年的种子仅有胚根部位有少量着色,而子叶等器官未被染色;储藏3年和5年的种子酸价分别较对照显著升高了28.4%和40.0%,表明种子内脂肪类物质发生严重水解;吸胀期间种子呼吸速率和ATP合成酶活性表现出增加趋势(P<0.05),但增幅均显著下降;其中,吸胀24 h后呼吸速率增幅分别较对照降低了33.3%和49.2%,吸胀12 h后ATP合成酶活性增幅则分别较对照降低了17.9%和73.4%;反转录阻断-双引物扩增法分析结果显示,ATP合成酶的α亚基、β亚基、γ亚基和δ亚基mRNA的R值均显著低于对照,而ε亚基mRNA的R值则显著高于对照(P<0.05),说明这5种亚基的mRNA在自然储藏过程中出现不同程度的降解。【结论】延长贮藏时间,将导致棉花种子活力下降;种胚中ATP合成酶亚基mRNA完整性丧失,导致ATP合成酶亚基受损,ATP合成酶活性下降,进而造成ATP合成减少,影响种子萌发能力。这可能是棉花种子衰老的重要原因之一。
宋词, 谷丰序, 邢真真, 张峻铭, 赫文学, 王天波, 王雨露, 陈军营. 自然衰老棉花种子的生理变化及ATP合成酶亚基mRNA的完整性[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1827-1837.
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表1
基因完整性检测所用双引物"
ATP合成酶亚基 ATP synthase subunits | 基因 Gene | 正/反向引物序列 Forward/Reverse primes sequence (5′-3′) | 引物长度 Primer length (bp) | 退火温度 Annealing temperature (℃) | 产物大小 Product size (bp) |
---|---|---|---|---|---|
α | XM_016819324-5 | F:GCACTGGATCTATTGTGG | 18 | 58.9 | 108 |
R:GTTCGTGATCGCTTAGAG | 18 | 59.0 | |||
XM_016819324-3 | F:AACACGAACTCTATCGGA | 18 | 59.1 | 105 | |
R:TGTGCCTTTCTATTAAGCC | 19 | 59.0 | |||
β | XM_016824591-5 | F:AAGATCACTGATGAGTTCAC | 20 | 58.9 | 199 |
R:CATCCATAGCAATGGTCC | 18 | 59.0 | |||
XM_016824591-3 | F:CGAGCTTAGTGAAGATGATAA | 21 | 59.1 | 128 | |
R:TCTCCTTCAACTCCACAT | 18 | 58.9 | |||
γ | XM_016875018-5 | F:TGATACACGAACAACAGC | 18 | 59.1 | 187 |
R:ATATAACGAACTCCAATAGGAC | 22 | 59.0 | |||
XM_016875018-3 | F:TGTTCGGACTTGTTCATG | 18 | 59.0 | 136 | |
R:TACCAACTTATGCTGATGTC | 20 | 59.0 | |||
ε | XM_016862594-5 | F:ACAACACAGCCAAAGAAA | 18 | 59.1 | 97 |
R:GCATATGTTCGAGTAGGTTAT | 21 | 59.1 | |||
XM_016862594-3 | F:ATGATGTTGCACATCCTAAT | 20 | 59.0 | 91 | |
R:ACAAGAATACTTGATAACCCAT | 22 | 59.1 | |||
δ | XM_016861180-5 | F:AACATGGACCCTCCTAAA | 18 | 58.9 | 88 |
R:AATTGACAGTAAGCTTGGAA | 20 | 59.1 | |||
XM_016861180-3 | F:CTTAAGATTCATATGATGGATGC | 23 | 59.1 | 198 | |
R:TTGAACTGCAATAAGAACAAC | 21 | 59.1 | |||
内参 Internal reference | NM_001155179.1(Actin)-5 | F:GTATGAGCAAGGAGATCAC | 19 | 58.9 | 194 |
NM_001155179.1(Actin)-3 | R:TTAGAAGCACTTCATGTGG | 19 | 59.0 |
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