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细胞分裂素调控种子发育、休眠与萌发的研究进展
植物学报
2021, 56 (2):
218-231.
DOI: 10.11983/CBB20141
种子萌发是子代植株建立、生长和繁育的重要阶段, 在种子植物生命周期中起重要作用。种子休眠是在发育过程中形成的, 在生理成熟期达到峰值。种子休眠与萌发的植物激素调控可能是种子植物中一种高度保守的机制。细胞分裂素(CK)是植物体内的一种重要信号分子, 调控植物生长发育的许多方面。生物活性CK的水平由其生物合成、活化、失活、再活化和降解之间的平衡所调控, 种子的发育、休眠与萌发受生物活性CK的水平和信号转导途径调控。该文综述了CK的生物合成与代谢、信号转导以及对种子发育、休眠与萌发的调控作用, 提出了在本领域需要进一步研究的科学问题, 旨在为理解CK调控种子发育、休眠与萌发的分子机理提供参考。  View image in article
图3
种子发育和萌发过程中与细胞分裂素(CK)代谢和信号转导组分有关的蛋白(酶)的变化模式图(改自Jameson et al.
IPT: 异戊烯基转移酶; LOG: CK核苷5′-单磷酸磷酸核糖水解酶; CKX: CK氧化酶/脱氢酶; HK: 组氨酸激酶; HP: 组氨酸磷酸转移蛋白; Type-B RRs: 类型-B反应调控因子; Type-A RRs: 类型-A反应调控因子
正文中引用本图/表的段落
种子成熟过程中在母体植株上获得的休眠类型称为初生休眠(primary dormancy), 种子初生休眠的诱导和维持受植物激素调控(Shu et al.2016; Nonogaki, 2017, 2019; 宋松泉等, 2020a)。研究表明, 种子中CK的水平和信号转导调控种子的发育、休眠与萌发(图1, 图3) (Kieber and Schaller, 2018; Tuan et al.2019; Nguyen et al.2020)。后熟(after-ripening)是一种释放种子休眠的方式, 也通过影响CK的水平和信号转导来调控种子的休眠与萌发(Chitnis et al.2014)。
细胞分裂素对种子发育、休眠与萌发的调控通过生物活性CK水平和信号转导途径来实现(图1, 图3) (Hwang et al.2012; Nguyen et al.2020; Zubo and Schaller, 2020)。尽管近年来这些领域的研究已经取得了重要进展, 但仍然有一些科学问题需要进一步探索。例如, 已知生物活性CK可被CKX失活、通过cZOG可逆失活、被UGT不可逆失活以及通过βGlc重新活化(Frébortet al.2011; Jameson and Song, 2016), 那么, 这些反应是否同时存在于同一物种的同一组织, 还是具有物种、组织和发育阶段的特异性? 在响应种子发育、休眠与萌发和环境变化时, 为了控制组织或细胞内的生物活性CK水平, 这些途径怎样被启动、运行和协调?
本文的其它图/表
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