分子植物育种
(
网络版
), 2016
年
,
第
14
卷
,
第
1087
-
1094
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2016, Vol.14, 1087
-
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Copyright © 2016 BioPublisher 1088
and PER12 were further chosen to be confirmed expression analysis by qRT-PCR. The result showed that their relative expression
levels were significantly higher in seeds removed stagnation than in seeds before breaking stagnation. In addition, their expression
levels were obviously increased with the time prolonging treated by 25
℃
with the highest level with the dealt for 45~55 min and
then maintaining this level of expression. The result showed that the genes expression levels were positively correlated to the
germination percentage treated with 25
℃
from 30~60 minutes. All the above suggested that Cdc48E, Hsp17.6, and Per12 induced
by 25
℃
might be related to the germination stagnation removing of the seeds of
Lepidium apetalum.
This conclusion provides a new
clue for the study on the signal response to temperature in plants.
Keywords
Lepidium apetalum Willd.,
Germination, Germination Stagnation by low temperature, Response protein
研究背景
独行菜
(
Lepidium apetalum Willd.
)
，属十字花科
独行菜属一年生中生短命草本植物，其根、茎、叶
有大型薄壁细胞
(
于喜凤和刘瑷清
, 1997)
，且维管束
有类似
“
花环
”
的结构，具有高光特效性，属
C4
植
物
(
李秀明
, 2009)
。独行菜种子呈扁卵状，棕红色，
富含脂肪，蛋白质，糖，芥子甙等，具有强心，平
喘，利尿的作用。与抱茎独行菜种子类似，独行菜
干种子表面覆有一层粘液质种衣，遇水后呈射线状
向外发射，主要成分为多糖
(
谷丽丽等
, 2008)
，能迅
速地从周围土壤中吸收水分利于萌发，但对幼苗的
生长基本不起作用
(
袁祯燕等
, 2006)
。生活在新疆北
部荒漠的独行菜，在植物区系中为先锋植物
(
李岩
等
, 2014)
，具有重要的生态意义，具有典型的早春
短命植物的特点，能够耐受早春低温进行萌发及幼
苗生长。赵惠新等采用
cDNA-AFLP
技术从独行菜
幼苗中筛选获得了冷上调表达的
18
个基因
(Zhao et
al., 2012)
，为研究独行菜幼苗耐受低温胁迫的分子
基础提供了一些线索。
独行菜种子萌发对温度有特殊的响应，实验室
条件下，在低温下
(0
℃
~4
℃
)
不萌发，在
10
℃
~25
℃
能够萌发
(
孟君等
, 2008)
。而野外条件下，在新疆北
部早春平均气温为
2
℃
~3
℃低温下能够萌发，表现
出对低温胁迫具有较好的耐受性。独行菜为何能适
应早春低温进行萌发而在实验室低温条件不能萌
发，赵惠新等
(2010)
在研究中指出，虽然独行菜种
子不能在
4
℃低温萌发，但种子萌发至露白前存在
一个关键的生理阶段，在该阶段之前和之后均能耐
受低温。当独行菜种子在早春吸水后进行萌发初期
阶段，如果温度低则停滞在一个特定的萌发阶段，
一旦有一定时间的温度升高，萌发的低温停滞就被
打破。这与实验室适当的低温层积能显著提高独行
菜种子的萌发势；
4
℃下，独行菜种子不能萌发，
但层积
10 d
再经
25
℃处理
1 h
的独行菜种子就能在
4
℃低温下萌发的实验结果一致。另外，独行菜种
子越过低温停滞后的其它不同萌发时期经冷诱导
处理，对
-5
℃
,-10
℃胁迫具有较强耐受性
(
孟君等
,
2008)
，为了从生理方面解析独行菜种子萌发低温耐
受性的机制，杨娜等
(2015)
研究报道了独行菜耐受
低温萌发过程中低温对超氧化物歧化酶
(SOD)
、过
氧化氢酶
(CAT)
活性的影响很大。周茜等
(2016)
对独
行菜低温萌发停滞解除前后的种子转录组进行测
序，发现
159
个表达量存在显著差异的基因，其中
表达量显著上调的基因有
54
个。但从蛋白水平进
行独行菜种子耐受低温进行萌发的分子响应机制
还没有报道。本研究就独行菜种子萌发的低温停滞
及其解除的相关响应蛋白进行筛选，并选择重要的
差异蛋白进行鉴定，讨论它们的功能及在萌发停滞
解除过程中的基因表达模式，分析其表达量与萌发
停滞的关联性，为阐明独行菜种子萌发的低温停滞
机制奠定一定的基础。
1
结果与分析
1.1
不同萌发时期独行菜种子总蛋白含量的变化
采用
TCA/
丙酮沉淀法，提取低温萌发停滞解
除前后独行菜种子总蛋白，对三组种子总蛋白提取
及含量测定结果表明，第一组
(
未经低温层积
)
种子
总蛋白含量最高，达到
3.46%
，可能含有大量的储
存蛋白。第二组
(
低温层积
10 d
后处于萌发低温停
滞期
)
种子总蛋白含量显著降低，为
2.91%
，可能是
在最初的萌发期，大量的储存蛋白分解为种子萌发
提供能量，或将储存蛋白转变成种子萌发需要的其
收稿日期：
2016
年
04
月
22
日
接受日期：
2016
年
05
月
25
日
发表日期：
2016
年
05
月
29
日
基金项目：本研究由国家自然科学基金
(31460041)
、新
疆维吾尔自治区教育厅重点实验室项目
(XJTSWZ-
2015-01)
、抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室
开放课题
(2015GD03)
和新疆师范大学博士启动基金项
目
(XJNUBS1416)
共同资助。
