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      NtPHYB1與儲(chǔ)藏溫度互作調(diào)控?zé)煵莘N子光休眠和后熟

      2021-11-14 23:22王堯,董帥,張民,李振華
      中國(guó)煙草科學(xué) 2021年5期
      關(guān)鍵詞:種子萌發(fā)

      王堯,董帥,張民,李振華

      摘? 要:為了解煙草種子光休眠與后熟的分子機(jī)理,本研究以野生型(WT)、NtPHYB1過(guò)表達(dá)(NtPHYB1-OE)和NtPHYB1 RNA干擾(NtPHYB1-RNAi)3種煙草種子為材料,在恒溫和變溫2種環(huán)境下進(jìn)行后熟。結(jié)果表明,與WT新采收種子相比,NtPHYB1-RNAi新采收種子光休眠顯著加深,而NtPHYB1-OE新采收種子光休眠未顯著變淺。與恒溫后熟相比,變溫下WT和NTPHYB1-OE種子后熟加快,而NTPHYB1-RNAi種子變化不顯著。與WT新采收種子相比,NtPHYB1-RNAi新采收種子中NtABI3的表達(dá)量顯著提高,NtPHYB1-OE新采收種子中NtABI5的表達(dá)量顯著降低。在變溫下后熟,WT種子中NtNCED6和NtGA2ox2下降變緩,NtCYP707A1和 NtGA3ox2上升變緩;NtPHYB1-RNAi種子中NtNCED6下降變緩,而NtCYP707A1上升變緩;NtPHYB1-OE種子中NtNCED6下降變緩,而NtCYP707A1、NtGA3ox2、NtGA2ox2和NtGAI下降均加快。綜上所述,NtPHYB1能夠協(xié)同儲(chǔ)藏溫度影響ABA和GA的信號(hào)和代謝基因表達(dá)從而調(diào)控種子光休眠和后熟。

      關(guān)鍵詞:光休眠;后熟;NtPHYB1;變溫;種子萌發(fā);植物激素

      NtPHYB1 Interacts with Storage Temperature to Regulate Seed Photodormancy and After-ripening in Nicotiana tabacum L.

      WANG Yao, DONG Shuai, ZHANG Min, LI Zhenhua*

      (College of Agronomy, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

      Abstract: To reveal the molecular mechanism of seed photodormancy and after-ripening in tobacco, wild-type (WT), NtPHYB1 over expression (NtPHYB1-OE) and deficient (NtPHYB1-RNAi) tobacco seeds were used in this study, in conducting after-ripening experiments in two environments with constant or natural temperature. The results showed that NtPHYB1-RNAi fresh seeds had a significant increase in photodormant level compared with WT fresh seeds; However, the photodormancy of NtPHYB1-OE fresh seeds did not show significant change. The after-ripening of WT and NtPHYB1-OE seeds was accelerated under variable temperature compared with under constant temperature storage, while that of NtPHYB1-RNAi seeds was not significantly changed. Compared with WT fresh seeds, the expression of NtABI3 in NtPHYB1-RNAi fresh seeds was significantly increased, while the expression of NtABI5 in NtPHYB1-OE fresh seeds was significantly decreased. In WT seeds, expression of NtNCED6 and NtGA2ox2 decreased slowly when after-ripening under variable temperature, while NtCYP707A1 and NtGA3ox2 were up-regulated slowly. In NtPHYB1-RNAi seeds, NtNCED6 expression decreased slowly then, while NtCYP707A1 expression increased slowly. In NtPHYB1-OE seeds, NtNCED6 expression decreased slowly then, while expression of NtCYP707A1, NtGA3ox2, NtGA2ox2 and NtGAI decreased faster. In conclusion, NtPHYB1 interacts with storage temperature to regulate photodormancy and after-ripening by regulating expressions of genes involved in ABA and GA signal and metabolism in tobacco seeds.

      Keywords: photodormancy; after-ripening; NtPHYB1; variable temperature; seed germination; phytochrome

      種子光休眠(photodormancy)是指具有生活力的種子在黑暗環(huán)境下暫時(shí)不能萌發(fā)的現(xiàn)象。至今,已經(jīng)在上千物種中發(fā)現(xiàn)種子光休眠,特別是小粒種子物種,種子光休眠較為普遍。在生產(chǎn)上,丸化有利于小粒種子播種,但丸化后,喜光性(photophil)種子易出現(xiàn)光休眠,嚴(yán)重影響出苗率。因此,研究種子光休眠和后熟的調(diào)控機(jī)制,對(duì)于指導(dǎo)光敏感種子制種和播種均具有重要意義。

      光照和后熟均具有解除種子休眠和促進(jìn)萌發(fā)

      的作用。目前關(guān)于光解除種子休眠和促進(jìn)萌發(fā)的分子機(jī)制研究較為深入,它通過(guò)激發(fā)光敏色素(Phytochrome,PHY)信號(hào)通路解除種子休眠和促進(jìn)萌發(fā)[1-2]。早在1934年,F(xiàn)LINT[3]在萵苣中發(fā)現(xiàn)光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)現(xiàn)象。1952年,BORTHWICK等[4]發(fā)現(xiàn)萵苣種子萌發(fā)受紅光和遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)換調(diào)控并發(fā)現(xiàn)PHY。90年代末,在萵苣種子中發(fā)現(xiàn)PHY調(diào)節(jié)赤霉素(GA)的合成[5]和脫落酸(Abscisic acid,ABA)的分解[6],從而促進(jìn)喜光性種子萌發(fā)[7-8]。2012年,LEE等[9]在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了PHYB和PHYA時(shí)空特異性調(diào)控ABA和GA代謝基因(GA3ox1,GA2ox2,NCED6,NCED9,GA3ox2CYP707A2)與信號(hào)基因(ABI3,ABI5,RGA)表達(dá)控制種子萌發(fā)??臻g上PHYA和PHYB分別定位于胚和胚乳中,時(shí)間上胚的作用晚于胚乳[10]。2016年,JIANG等[11]發(fā)現(xiàn)在擬南芥中PHYB不僅參與調(diào)控紅光/遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)換的種子萌發(fā),而且調(diào)控種子初生休眠。2019年,MERAI等[12]發(fā)現(xiàn)光促進(jìn)需光性種子萌發(fā)和抑制厭光性種子萌發(fā)均需要PHY的參與;而且激素ABA和GA調(diào)控需光性種子、光中性種子和抑制厭光性種子萌發(fā)是保守的,均表現(xiàn)為ABA抑制而GA促進(jìn)萌發(fā)。

      新采收的煙草種子普遍存在光休眠,在黑暗條件下,即使延長(zhǎng)培育時(shí)間,種子亦不能萌發(fā)。LEUBNER-METZGER等[13]發(fā)現(xiàn)后熟(After-ripening)有利于打破煙草種子光休眠,在自然條件下干燥儲(chǔ)藏6個(gè)月后,煙草種子將完成后熟,具備在黑暗下萌發(fā)的能力。適宜的含水量(7%~10%)加速煙草種子后熟,而含水量過(guò)高(>15%)或者過(guò)低(<7%)減緩種子后熟。宋碧清等[14]發(fā)現(xiàn)較高溫度下(25 ℃)下煙草種子后熟時(shí)間較低溫下(18℃)明顯縮短。然而,關(guān)于后熟解除種子光休眠的分子機(jī)理知之甚少。因此,本研究以野生型(WT)、NtPHYB1過(guò)表達(dá)(NtPHYB1-OE)和NtPHYB1 RNAi種子為材料,在變溫和恒溫2種環(huán)境下進(jìn)行儲(chǔ)藏,研究新采收和后熟種子萌發(fā)差異;在此基礎(chǔ)上,研究后熟過(guò)程種子對(duì)ABA和GA的敏感性變化及ABA和GA代謝和信號(hào)基因表達(dá)變化。研究結(jié)果將有助于深入理解后熟解除種子光休眠和促進(jìn)萌發(fā)的分子機(jī)理。

      1? 材料與方法

      1.1? 供試材料

      煙草品種K326的WT、NtPHYB1-OE和NtPHYB1-RNAi種子由貴州省煙草科學(xué)研究院提供。NtPHYB1基因克隆、遺傳轉(zhuǎn)化和進(jìn)化分析詳見(jiàn)課題組已公開(kāi)發(fā)表的論文[15]。

      1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      以K326的WT、NtPHYB1-OE和NtPHYB1- RNAi T3代種子為供試材料,分析基因型和后熟處理(包括后熟溫度和后熟時(shí)間)對(duì)種子光休眠的影響(表1)。5種處理分別為新采收種子(FS),在變溫條件下(日均溫15 ℃,日較差6 ℃)后熟1(NT1)和2個(gè)月(NT2)的種子,和在恒溫(25 ℃)條件下后熟1(CT1)和2個(gè)月(CT2)的種子,基因型×后熟共計(jì)15個(gè)處理。

      1.3? 試驗(yàn)方法

      1.3.1? 種子萌發(fā)試驗(yàn)? 采用本課題組已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的方法[16]。將經(jīng)0.5% CuSO4消毒后的100粒種子均勻點(diǎn)播在0.8%的瓊脂發(fā)芽床表面,將培養(yǎng)皿置于25 ℃全天黑暗的人工氣候箱內(nèi)萌發(fā)。重復(fù)3次。從第2天開(kāi)始每隔24 h記錄一次種子萌發(fā)數(shù)(以種子露白計(jì)為萌發(fā)),連續(xù)記錄至第7天為止。計(jì)算萌發(fā)勢(shì)(第4天)、萌發(fā)率(第7天)和萌發(fā)指數(shù)。

      1.3.2? 激素敏感性試驗(yàn)? 稱(chēng)取一定量的GA3、ABA、PAC(多效唑,GA3合成抑制劑)、FLU(氟啶酮,ABA合成抑制劑)粉末用少量無(wú)水乙醇溶解后,分別加入蒸餾水配制成10-6、10-5、10-4、10-3 mol/L的GA3溶液;10-7、10-6、10-5、10-4 mol/L的ABA溶液;5×10-6、5×10-5 mol/L的PAC溶液;5×10-6、5×10-5 mol/L的FLU溶液。在培養(yǎng)皿內(nèi)分別加入1 mL上述濃度的溶液,然后加入0.8%瓊脂滅菌液,制作發(fā)芽床。然后用1.3.1的方法測(cè)定種子在不同發(fā)芽床上的發(fā)芽能力。

      1.3.3? ABA和GA代謝和信號(hào)基因表達(dá)測(cè)定? RT-PCR采用實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的方法[16]。分別取0.1 g不同基因型FS、NT1、CT1、NT2、CT2、的煙草種子裝入1.5 mL的離心管,迅速放入液氮中冷凍3 min,再放入?80 ℃超低溫冰箱備用。采用TIANGEN RNAprep Pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(天根生化科技有限公司,中國(guó))提取煙草種子RNA。采用TaKaRaPrimeScript? II 1st Strand

      cDNA Synthesis 試劑盒(寶生物工程有限公司,中國(guó))進(jìn)行RNA反轉(zhuǎn)錄。采用TaKaRaTB Green? Premix Ex Taq?(TliRNaseH Plus)熒光定量試劑盒進(jìn)行RT-PCR反應(yīng)。反應(yīng)體系為:10 ?L TBGreen Premix Ex TaqII(2X),0.4 ?L ROX Reference Dye(50X),2 ?L稀釋為40 ng/?L的cDNA,上下游引物各0.8 ?L(表2),用水補(bǔ)足至20 ?L。PCR反應(yīng)的條件為:95 ℃預(yù)變性0.5 min,然后95 ℃ 5 s,58 ℃ 30 s進(jìn)行40個(gè)循環(huán)。采用StepOnePlusReal-Time PCR儀(應(yīng)用生物系統(tǒng)公司,美國(guó))進(jìn)行基因的擴(kuò)增。依據(jù)2-△△Ct法計(jì)算相對(duì)表達(dá)水平[17]。目標(biāo)基因及其引物見(jiàn)表2。

      1.3.4? 統(tǒng)計(jì)分析? 用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。運(yùn)用SPSS Statistics 25對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重(圖基HSDa)比較;采用GLM模型(General Linear Model, GLM)中的全因子模型及Ⅲ型平方和評(píng)價(jià)基因型、后熟溫度、后熟期及其互作對(duì)種子萌發(fā)的影響。最后采用Origin 8.5作圖。

      2? 結(jié)? 果

      2.1? NtPHYB1和溫度對(duì)種子后熟的影響

      煙草種子萌發(fā)情況見(jiàn)表3。3種基因型新采收種子萌發(fā)勢(shì)、萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均存在一定差異:NtPHYB1-RNAi種子萌發(fā)勢(shì)、萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均顯著低于WT種子;NTPHYB1-OE種子萌發(fā)勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)與WT種子無(wú)顯著差異,但萌發(fā)率顯著低于WT種子??梢?jiàn)NtPHYB1-RNAi種子光休眠水平加深,而NtPHYB1-OE種子光休眠未顯著變淺。方差分析結(jié)果(表4)也表明,基因型顯著影響了種子光休眠與后熟。

      與新采收種子相比,3種基因型種子恒溫或變溫后熟1月或2月,其種子萌發(fā)勢(shì)、萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均顯著提高;且后熟2月的種子萌發(fā)勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)均高于或顯著高于后熟1個(gè)月的處理,而萌發(fā)率沒(méi)有顯著差異。后熟1月時(shí),經(jīng)恒溫后熟處理的WT和NTPHYB1-OE種子的萌發(fā)勢(shì)顯著低于變溫后熟處理;后熟2月時(shí),恒溫后熟處理的WT種子的萌發(fā)勢(shì)依然顯著低于變溫后熟處理。

      由方差分析結(jié)果(表4)可知,后熟時(shí)間和后熟溫度均顯著影響種子萌發(fā),后熟時(shí)間延長(zhǎng)更有利于打破種子光休眠,變溫儲(chǔ)藏種子后熟普遍快于常溫儲(chǔ)藏。基因型、后熟溫度和后熟時(shí)間之間存在不同程度的互作,影響種子萌發(fā)勢(shì)、萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)。

      2.2? 煙草種子后熟過(guò)程中GA和ABA敏感性變化

      由圖1可知,WT、NtPHYB1-OE和NtPHYB1-RNAi等3種基因型新采收種子萌發(fā)率均較低,10-6~10-3 mol/L的GA3可促進(jìn)種子萌發(fā)。變溫或恒溫后熟處理1或2月,種子萌發(fā)率均顯著提高,幾乎達(dá)到最大值,GA3的促進(jìn)作用不再明顯。

      由圖2-3可知,PAC和ABA具有抑制新采收煙草種子萌發(fā)的作用,且隨著濃度增加,二者對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用顯著增強(qiáng)。后熟1個(gè)月,煙草種子萌發(fā)率顯著提高,二者對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用依然較強(qiáng)且隨濃度增加而增強(qiáng);后熟2個(gè)月,抑制作用明顯減弱,但高濃度處理仍有較強(qiáng)抑制作用。3種基因型種子和2種后熟溫度處理基本表現(xiàn)為相似規(guī)律。

      由圖4可知,5×10-5 mol/L FLU具有抑制WT和NtPHYB1-OE新采收種子萌發(fā)的作用,而對(duì)

      NtPHYB1-RNAi種子的抑制作用不顯著。隨著后熟期延長(zhǎng),F(xiàn)LU對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用在逐漸減弱。3種基因型種子和2種后熟溫度處理基本表現(xiàn)為相似規(guī)律。

      上述結(jié)果說(shuō)明不同基因型種子后熟過(guò)程中對(duì)ABA和GA敏感性變化是相似的,新采收種子對(duì)GA3和ABA均較為敏感,它們分別促進(jìn)和抑制種子萌發(fā)。隨著后熟時(shí)間延長(zhǎng),外源GA3促進(jìn)種子萌發(fā)和外源ABA抑制種子萌發(fā)的作用在逐漸減弱。

      2.3? 煙草種子后熟過(guò)程中ABA和GA代謝和信號(hào)基因表達(dá)變化

      由圖5可知,NtPHYB1-RNAi新采收種子中ABA合成關(guān)鍵基因NtNCED6,ABA分解關(guān)鍵基因NtCYP707A1和ABA信號(hào)關(guān)鍵調(diào)控基因NtABI3表達(dá)量顯著高于WT種子;NtPHYB1-OE新采收種子中NtNCED6、NtCYP707A1和NtABI3表達(dá)量也顯著高于WT種子,而NtABI5表達(dá)量則顯著低于WT種子。上述結(jié)果說(shuō)明與野生型新采收種子相比,NtPHYB1-RNAi新采收種子中ABA合成和分解代謝水平提高,ABA信號(hào)增強(qiáng);而NtPHYB1-OE新采收種子中僅ABA合成和分解代謝水平提高。

      隨著后熟的進(jìn)行,WT種子中NtNCED6和NtABI3,NtABI5表達(dá)量逐漸或波動(dòng)下降,NtCYP707A1表達(dá)量逐漸升高;NtPHYB1-RNAi種子中NtNCED6、NtCYP707A1和NtABI3,NtABI5表達(dá)變化與WT種子基本一致,說(shuō)明WT與NtPHYB1-RNAi煙草種子后熟過(guò)程中ABA合成代謝水平下降,分解代謝水平提高,信號(hào)也減弱,ABA對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用逐漸降低。而NtPHYB1-OE種子中NtNCED6和NtABI3表達(dá)變化與WT種子基本一致,但NtCYP707A1和NtABI5表達(dá)變化與WT種子相反,顯示NtPHYB1-OE煙草種子后熟過(guò)程中ABA合成和分解代謝水平均降低。

      與恒溫后熟相比,變溫后熟時(shí)WT種子中NtNCED6下降變緩,而NtCYP707A1上升變緩,NtPHYB1-RNAi種子與WT種子變化規(guī)律基本一致,說(shuō)明在變溫后熟過(guò)程中NtPHYB1-RNAi與WT種子中ABA合成代謝水平下降,分解代謝水平上升,但與恒溫后熟相比,變化減緩。NtPHYB1-OE種子中NtNCED6下降變緩,而NtCYP707A1下降加快,顯示在變溫后熟過(guò)程中NtPHYB1-OE煙草種子ABA合成代謝水平下降,但較恒溫后熟減緩;ABA分解代謝水平下降,且較恒溫后熟加快。

      由圖6可知,NtPHYB1-RNAi新采收種子中GA合成關(guān)鍵基因NtGA3ox2,GA信號(hào)關(guān)鍵基因NtGAI和細(xì)胞壁松弛關(guān)鍵基因NtXTH2的表達(dá)量顯著高于WT新采收種子,但增加幅度較低;而NtPHYB1-OE新采收種子中NtGA3ox2、NtGA2ox2、NtGAI和NtXTH2的表達(dá)量均較WT種子顯著增加數(shù)倍。顯示與野生型種子相比,NtPHYB1-RNAi新采收種子中GA代謝和信號(hào)變化較小;而NtPHYB1-OE新采收種子GA代謝和信號(hào)變化較大。

      后熟過(guò)程中,WT種子中NtGA3ox2表達(dá)量顯著增加,NtGA2ox2表達(dá)量顯著降低,顯示煙草種子后熟過(guò)程中GA合成代謝水平提高,分解代謝水平降低,GA對(duì)種子萌發(fā)的促進(jìn)作用逐漸升高。與WT種子中變化一致,NtPHYB1-RNAi和NtPHYB1-OE種子中NtGA2ox2的表達(dá)量隨著后熟逐漸或波動(dòng)下降,顯示后熟過(guò)程中不同基因型煙草種子GA分解代謝水平均在降低。

      與恒溫后熟相比,在變溫下WT種子中NtGA3ox2上升減緩,而NtGA2ox2下降減緩,顯示變溫后熟過(guò)程中WT種子中GA合成代謝水平提高,分解代謝水平降低,但與恒溫后熟相比,變化減緩。恒溫后熟NtPHYB1-RNAi種子中NtGA3ox2表達(dá)量升高,而變溫后熟其表達(dá)量降低;顯示NtPHYB1-RNAi種子在恒溫后熟時(shí)GA合成代謝水平提高而變溫后熟時(shí)GA合成代謝水平降低。在變溫下NtPHYB1-OE種子中NtGA3ox2、NtGA2ox2和NtGAI下降加快,顯示變溫后熟過(guò)程中NtPHYB1-OE煙草種子GA合成代謝、分解代謝和信號(hào)水平均較恒溫后熟顯著提高。

      3? 討? 論

      新采收的煙草種子普遍存在光休眠,在黑暗條件下,即使延長(zhǎng)培育時(shí)間,種子亦不能萌發(fā)。LEUBNER-METZGER等[13]研究表明室溫儲(chǔ)藏6個(gè)月后,種子完成后熟,具備在黑暗條件下萌發(fā)的能力。與前人研究結(jié)果一致,本研究表明3種基因型的煙草新采收種子均呈現(xiàn)光休眠,室溫儲(chǔ)藏后種子完成后熟。與前人研究結(jié)果不同之處在于后熟期明顯縮短為2個(gè)月,這種差異可能是由于儲(chǔ)藏環(huán)境不同所致,宋碧清等[14]發(fā)現(xiàn)適溫(25 ℃)下比相對(duì)低溫條件下(18 ℃)下利于種子后熟。說(shuō)明在一定范圍內(nèi)高溫更利于種子后熟,而本研究卻發(fā)現(xiàn)日均溫15 ℃自然儲(chǔ)藏較25 ℃恒溫儲(chǔ)藏更利于種子后熟,這可能是源于自然儲(chǔ)藏過(guò)程中溫度在不斷變化,而變溫較恒溫更利于種子后熟,但自然儲(chǔ)藏過(guò)程中其他多種因素亦影響試驗(yàn)結(jié)果,如若得出確切結(jié)果還值得今后進(jìn)一步研究。

      后熟解除種子光休眠和促進(jìn)萌發(fā)的機(jī)理是較為復(fù)雜的,目前學(xué)界依然未得出確切結(jié)論。LEUBNER-METZGER等[18-19]研究表明后熟促進(jìn)煙草種子光休眠解除可能是基于以下幾個(gè)方面的作用:(1)拓寬了種子萌發(fā)所需求溫度范圍;(2)降低種子中ABA水平和其對(duì)ABA的敏感性,提升種子對(duì)GA的敏感性或者促進(jìn)種子萌發(fā)時(shí)失去對(duì)GA的需求;(3)解除種子萌發(fā)對(duì)光的需求;(4)增加在光下不能萌發(fā)種子對(duì)光的敏感性;(5)促進(jìn)種皮和胚乳破裂,加速種子萌發(fā)。本研究也發(fā)現(xiàn)新采收煙草種子萌發(fā)需要光的參與,而后熟種子萌發(fā)并不依賴(lài)于光的存在;新采收煙草種子對(duì)ABA和GA3均較為敏感,隨著后熟種子對(duì)ABA的敏感性在降低,而對(duì)GA3的敏感性在升高,這與前人研究結(jié)果一致。此外,本研究還發(fā)現(xiàn)后熟過(guò)程中的ABA和GA3代謝基因和信號(hào)基因發(fā)生變化,從而影響種子光休眠水平和后熟期。近來(lái)。王堯等[16]研究也表明在種子儲(chǔ)藏過(guò)程ABA代謝和信號(hào)被抑制,而GA合成和信號(hào)被激發(fā),從而促進(jìn)種子后熟。

      近年來(lái),光調(diào)控種子休眠與萌發(fā)的分子機(jī)制已經(jīng)取得顯著進(jìn)展,光、ABA和GA調(diào)控?cái)M南芥種子休眠與萌發(fā)存在交互作用[1-2]。PHY感知光信號(hào)從而影響下游的ABA和GA信號(hào)和代謝基因表達(dá)水平,進(jìn)而調(diào)控種子休眠和萌發(fā)[11, 20]。而關(guān)于光敏色素是否參與種子光休眠和后熟調(diào)控卻知之甚少。本研究發(fā)現(xiàn)與WT種子相比,NtPHYB1-RNAi種子光休眠水平顯著加深,說(shuō)明NtPHYB1可能負(fù)調(diào)控種子光休眠。然而,NtPHYB1-OE種子光休眠卻未顯著變淺,這與預(yù)期結(jié)果不一致,可能是因?yàn)榉N子休眠和萌發(fā)存在不同的調(diào)控機(jī)制,依據(jù)萌發(fā)率判斷種子光休眠水平和后熟期存在一定局限性。

      ARANA等[21]研究表明變溫較常溫更利于擬南芥種子萌發(fā),在變溫下PHYB調(diào)節(jié)ABA和GA代謝和信號(hào)基因(GA3ox1、NCED9、CYP707A2等)及細(xì)胞壁松弛基因(Expansion10)的表達(dá),促進(jìn)GA/ABA比值提高和細(xì)胞壁松弛,進(jìn)而促進(jìn)種子萌發(fā)。而本研究發(fā)現(xiàn)NtPHYB1協(xié)同變溫通過(guò)改變種子ABA信號(hào)調(diào)控?zé)煵莘N子光休眠和后熟。如:與恒溫后熟相比,變溫后熟過(guò)程中,不同基因型種子中ABA和GA3相關(guān)基因表達(dá)量上升或下降的趨勢(shì)有的加速,有的減緩,呈現(xiàn)出不同的變化。上述結(jié)果說(shuō)明NtPHYB1能夠協(xié)同變溫調(diào)控種子休眠、后熟與萌發(fā),其調(diào)控機(jī)制值得今后研究。

      4? 結(jié)? 論

      新采收的煙草種子存在光休眠,在黑暗條件下萌發(fā)困難,而后熟有利于解除種子光休眠,促進(jìn)種子在暗下萌發(fā)。與WT種子相比,NtPHYB1-RNAi種子光休眠水平加深,后熟期延長(zhǎng)。與恒溫相比,變溫加速種子后熟。煙草的基因型與溫度協(xié)同影響種子后熟,變溫下WT和NTPHYB1-OE種子后熟加快,而NTPHYB1-RNAi種子變化不顯著。植物激素水平和信號(hào)影響種子光休眠和后熟,新采收種子對(duì)GA和ABA較為敏感,隨著后熟時(shí)間延長(zhǎng),外源ABA抑制和GA3促進(jìn)種子萌發(fā)的作用在逐漸減弱;NtPHYB1協(xié)同變溫通過(guò)改變ABA和GA代謝和信號(hào)水平調(diào)控?zé)煵莘N子光休眠和后熟。

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