种子作为植物主要的有性繁殖材料之一，其老化将直接导致活力降低。种子活力降低对萌发和幼苗的生长有显著影响，严重时会导致植株死亡，对种质资源的长期保存极为不利。种子引发技术可以提高老化种子的活力，对老化造成的损伤进行修复，从而保证植株的健康生长。并且将合适的引发剂对老化种子进行包衣处理可以提高种子利用率，在种质资源合理利用及珍贵资源的保护中起重要作用。本研究以中国农业科学院油料作物所选育的常规优质油菜品种中双11（ZS11）为试验材料，发现聚乙二醇（PEG）引发处理显著提高了 ZS11老化种子的发芽率，进一步结合种子形态、生理指标及转录组测序探究了 PEG的作用机制，并通过种子包衣试验为油菜老化种子活力的提升提供实际参考，也为油菜老化种子再利用提供理论依据。主要研究成果如下: 1、ZS11种子在人工老化条件下（45℃、100％ RH）,发芽率随老化时间的延长而逐渐降低。其中，老化12～24h的种子发芽率在60％～80％之间、老化36 h及以上的种子发芽率低于55％，均达到了自然老化的效果。对老化24 h的ZS11种子采用不同浓度的PEG引发处理，发现15％ PEG-20000溶液引发后其发芽势及发芽率显著提高，分别达到93％和86％;发芽指数较老化种子（A）有所提高但未达到正常种子水平，仅有39。 2、15％ PEG引发老化种子（A+P）在萌发12、24、48 h的石蜡切片观察及生理指标测定结果显示，A+P比A的细胞染色均匀、边界清晰、结构完整;在三个萌发时期A+P的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均显著高于A,可溶性蛋白（PRO）含量无差异;在萌发24、48h时A+P的可溶性糖（SUG）含量显著高于A，电导率和丙二醛（MDA）含量显著低于A。说明PEG引发在老化种子细胞膜完整性的修复、抗氧化系统的激活、渗透调节及能量供应方面发挥重要作用。 3、通过RNA-seq分析发现，在萌发12、24和48 h时，A vs A+P对比组中分别检测到2（1个上调，1个下调）、13（3个上调，10个下调）、1270（269个上调，1001个下调）个差异表达基因（DEGs），初步看出在萌发12、24 h时基因表达差异不明显。GO功能显示DEGs主要富集在对活性氧的响应（12 h）、纺锤点调控（24 h）、过氧化物酶活性（48 h）等方面;KEGG显示，DEGs主要富集在苯丙烷生物合成、植物病原体互作、植物MAPK信号通路、谷胱甘肽代谢和亚油酸代谢等途径。进一步分析发现DEGs主要在三个方面起作用，在次生代谢方面编码4香豆酸-CoA连接酶（4CL）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酰-CoA还原酶（CCR）等66个DEGs响应缓解老化胁迫;氧化和抗氧化方面体现在3个磷脂酶（PLC）、26个谷胱甘肽转移酶（GST）及9个脂氧合酶（LOX）相关基因差异表达，激活了老化种子自身抗氧化系统来修复活性氧造成的损伤，以及可能通过延迟不饱和脂肪酸的分解，来保护完整的细胞膜;转录因子及蛋白激酶方面体现在编码34个转录因子和17个蛋白激酶相关基因表达与缓解老化胁迫相关，这些转录因子及蛋白激酶主要属于WRKY、bHLH转录家族以及CAMK、RLK蛋白激酶家族。 4、基于形态、生理及RNA-seq综合分析结果，为更加完善PEG引发效果，进一步利用311-A最优回归设计建立PEG、GA3、CaCl2的最优组合浓度，并进行种子包衣应用。研究结果发现，使用最优组合浓度包衣的种子在第3 d时子叶出土，第7 d时其与未老化种子（CK）长势相差不大，且下胚轴更壮于CK,发芽率达到96％,显著优于老化处理。在后续的苗期培养阶段中，包衣处理后幼苗长势显著优于CK，根系也更发达，这为老化种子通过包衣处理后再运用到实际生产中打下了基础。
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