【摘 要】
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种子是农业生产的基本资料,其在贮藏过程中易发生劣变,这与其内部活性氧(ROS)的积累密不可分。H2O2作为一种ROS,既是一种会使细胞受损而导致种子劣变的有毒分子,也可以作为一种诱导细胞抗氧化能力发生变化的信号分子。大量研究已经表明,老化种子内H2O2含量增加,ROS大量积累,种子活力从而降低。此外,线粒体作为种胚细胞的主要细胞器,其内部ROS产生与清除不平衡时也会对细胞造成巨大伤害。关于外源H2
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(31702171); 山西省应用基础研究项目(201701D221154);
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种子是农业生产的基本资料,其在贮藏过程中易发生劣变,这与其内部活性氧(ROS)的积累密不可分。H2O2作为一种ROS,既是一种会使细胞受损而导致种子劣变的有毒分子,也可以作为一种诱导细胞抗氧化能力发生变化的信号分子。大量研究已经表明,老化种子内H2O2含量增加,ROS大量积累,种子活力从而降低。此外,线粒体作为种胚细胞的主要细胞器,其内部ROS产生与清除不平衡时也会对细胞造成巨大伤害。关于外源H2O2在种子萌发或植物生长过程中响应不利环境的研究很多,但缺乏对种子活力丧失过程中,其种胚细胞和线粒体抗氧化能力响应外源H2O2变化的研究。试验以燕麦种子为材料,研究浓度为0、0.96、1.92、3.84和7.68 mol?L-1的H2O2引发0、6、12和18 h后,分析其种子活力、种胚细胞和线粒体抗氧化功能、脂质过氧化水平的变化规律,以期揭示外源H2O2引发对燕麦种子活力的影响机制,从而为研究H2O2调控种子活力变化的机制研究提供理论依据。研究获得的主要结果如下:1.外源H2O2浓度、引发时间及二者的交互作用对燕麦种子发芽率(Gp)、发芽指数(Gi)、平均发芽时间(MGT)及幼苗活力指数(SVI)的影响差异显著(P<0.05)。引发时间相同时,随H2O2浓度的增加,燕麦种子Gp、Gi及SVI呈现降低的趋势,而MGT呈现延长的趋势。H2O2浓度为0.96 mol?L-1时,随引发时间的延长,燕麦种子Gp维持在90%以上,Gi显著增加,MGT和SVI显著降低,此时种子萌发速度加快。H2O2浓度较高时,随引发时间的延长,燕麦种子Gp、Gi及SVI显著(P<0.05)降低,MGT显著(P<0.05)增加,且在引发12~18 h时,种子完全不能萌发。因此,高浓度外源H2O2长时间引发会严重降低燕麦种子的活力。2.外源H2O2浓度、引发时间及二者的交互作用对燕麦种胚细胞超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、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)活性的影响差异显著(P<0.05),对抗坏血酸(As A)、谷胱甘肽(GSH)、H2O2和丙二醛(MDA)含量的影响差异显著(P<0.05)。引发时间相同时,除引发6 h SOD活性随外源H2O2浓度增加而提高外,其它处理下SOD、CAT、GR、APX、MDHAR和DHAR活性均随外源H2O2浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,As A和GSH含量呈减少趋势,而H2O2和MDA含量呈增加趋势。3.外源H2O2浓度、引发时间及二者的交互作用对燕麦种胚线粒体SOD、APX、MDHAR、DHAR和GR活性的影响差异显著(P<0.05),对As A、GSH、H2O2和MDA含量的影响差异显著(P<0.05)。引发时间相同时,线粒体SOD、APX、MDHAR、DHAR和GR活性随H2O2浓度的增加呈先升高后降低的趋势,As A和GSH含量呈减少趋势,而H2O2和MDA含量则呈增加趋势。H2O2浓度为0.96 mol?L-1时,SOD和APX在清除线粒体内积累的H2O2方面发挥主要作用,H2O2浓度为0.96~3.84 mol?L-1时,MDHAR对As A的再生能力不如DHAR。4.外源H2O2引发燕麦种子过程中,As A和GSH在直接清除ROS方面发挥了重要作用。随着引发时间的延长(18 h),燕麦种子种胚细胞和线粒体抗氧化功能的变化表现出一致性,即抗氧化酶活性均在H2O2浓度为0.96 mol?L-1时达到最高水平。总体来说,外源H2O2引发燕麦种子表现出明显的剂量效应。低浓度H2O2引发燕麦种子可以加快其萌发速度,种子脂质过氧化水平低,抗氧化能力提高;而高浓度H2O2引发的结果与此相反。
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