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昆明植物所种子生物学研究取得新进展

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种子萌发是生长和发育的第一步,而吸胀又是种子萌发过程的第一步。在吸胀过程中,干种子吸水,其胚转变成有活性状态的细胞,并发生了一系列的生理生化反应。在这些生理生化过程中,细胞的膜结构和功能的重建是非常重要的一种变化。许多种子在低温下快速吸水时会发生吸胀冷害,导致种子活力和成苗生长能力显著下降。作物种子的吸胀冷害会造成严重的经济损失,对种子进行渗透引发处理能够显著地减轻吸胀冷害。

近期,昆明植物研究所李唯奇研究组以典型的吸胀冷害耐受型和敏感型两个大豆品种的种子为例,利用脂类组学方法,详细比较分析了在萌发过程和渗透引发处理中140种膜脂分子的变化规律。发现膜脂在正常萌发中呈现了三种变化趋势,其中一种变化趋势与种子吸水曲线的对应关系呈现了质膜的重建过程,另一种变化趋势与叶绿素荧光的对应关系呈现了叶绿体的生成过程。进一步分析发现,细胞膜重建过程中磷脂酸的下降与低温导致的磷脂酸升高共同决定了膜脂中磷脂酸的含量,而磷脂酸含量的高低最终决定了膜脂完整性。在吸胀冷害型种子,低温导致大量的磷脂酸生成损坏了膜的完整性,造成膜渗漏。通过施加特异的磷脂酶抑制剂,能够抑制低温诱导的磷脂酸生成,提高种子对吸胀冷害的耐受性。论文揭示了种子萌发过程膜重建的动态变化模型,揭示了渗透引发提高吸胀冷害抗性的原因,提出了利用磷脂酶抑制剂改善作物种子吸胀冷害抗性的技术方法。

论文以How membranes organize during seed germination:three patterns of dynamic lipid remodelling define chilling resistance and affect plastid biogenesis 为题发表在《植物、细胞与环境》( and Environment )上,该研究工作得到了国家自然科学基金委项目和中国科学院昆明植物研究所创新前沿项目的资助。


昆明植物所种子生物学研究取得新进展

图1 LX和R5正常萌发过程中3大类脂类变化

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图3 吸胀冷害过程中磷脂酸(PA)变化模型

原文链接: Cell and Environment .How membranes organize during seed germination:three patterns of dynamic lipid remodelling define chilling resistance and affect plastid biosis



来源:本站 时间:2018-08-07 09:11:49
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