[发明专利]正丁醇和N-酰基乙醇在增强脱水敏感型种子脱水耐受力中的应用

说明书

技术领域：

本发明属于种子生理及种子储藏领域，具体地，涉及正丁醇和NAE在提高脱水敏感型（即顽拗型种子和中间型种子）种子脱水耐受性方面的应用；同时，还涉及正丁醇和NAE通过抑制磷脂酶D，从而减少磷脂酸的产生，这条调控途径来提高种子耐脱水性和储藏方面的应用。

背景技术：

植物资源是维持人类生存、维护国家生态安全的物质基础，是实现可持续发展战略的重要资源。保存种子是植物种质资源长期保存的重要手段。对于以产生种子作为主要繁殖手段（有性繁殖）的种子植物来说，运用国际通用的干燥和低温的方法对种子进行长期保藏，可以在有限的空间里最大限度地保存物种的遗传多样性。然而，有7-25%的植物（在热带雨林中有高达47%的植物）产生的种子由于不耐脱水，无法通过常规的种子库保存技术进行保存。根据种子的脱水耐性，可以将种子储藏行为分为三种：正常型种子（Orthodox seed），中间型种子（Intermediate seed）和顽拗型种子（Recalcitrant seed）。正常型种子可以干燥至低含水量（2-5%）而种子活力不受影响，且种子寿命随种子含水量和储存温度的降低而增加。顽拗型种子不耐受过度脱水，通常当种子含水量低于12-31%时就会死亡。中间型种子的脱水耐受性介于以上两种类型之间，但种子在低温时将受到生理上的损失。产生“顽拗型”种子和“中间型”种子的物种大多数属于热带、亚热带森林中的主要建群种或重要经济植物，如龙脑香科（Dipterocarpaceae）、壳斗科（Fagaceae）、樟科（Lauraceae）等。因此，探明种子脱水耐性的生理生化和分子机理，提供有利于不耐脱水种子长期保藏的方法，对于扩大种质资源的保藏范围具有重要意义。

种子脱水会使细胞体积急剧减小并导致细胞膜发生剧烈变化。细胞膜是由磷脂双层和相关蛋白以及胆固醇和糖脂组成的围绕细胞或细胞器的通透屏障。细胞膜是最容易受到环境因子胁迫伤害的器官，其损伤可以直接导致细胞死亡。不同类型的膜脂分子结构不同，其生物物理和生物化学性质不同。植物通过调整膜脂组成以适应环境，包括水分和温度的变化。植物在干旱或细胞脱水时最显著的变化是导致了磷脂酸（phosphatidic acid,PA）的升高。在正常情况下，PA在生物膜中的含量很低，叶片中占总脂含量的比例低于1%（Welti,et al.,2002）；而当植物受到非生物胁迫（如冷驯、冰冻、脱水、干旱、盐害、机械伤害等）或生物胁迫（如病原菌的攻击、根瘤菌的诱导等）时，PA的含量会急剧上升，增加几倍甚至几十倍。在受到胁迫的情况下，PA的升高不但可以作为第二信使参与信号的转导，而且其独特的锥形分子结构，也被认为有利于膜损伤的形成（即膜相变中的“非层状相”，Hexagonal II phase），并最终导致膜渗漏，从而细胞死亡。抑制PA的形成可以减少胁迫下的膜损伤，从而提高植物的抗性。特别值得关注的是，抑制PA的产生显著提高种子抗老化的能力，说明PA在种子生理过程中扮演着重要的角色。PA可以由多条代谢途径产生，其中一条重要途径是由磷脂酶D（phospholipase D,PLD）水解磷脂产生。近年来有越来越多的证据表明，如果外源施加PLD的特异性抑制剂正丁醇和N-酰基乙醇胺（N-acylethanolamines,NAE）,可以抑制PLD的活性，从而影响PLD介导的生理过程。

种子在干燥过程中膜脂的变化研究仅有零星报道。例如：正常型种子（南瓜、玉米、水稻等五种植物种子）与顽拗型种子（荔枝、芒果、枇杷、等六种植物种子）的磷脂组成本身就具有很大差异。而对于脱水过程中的磷脂变化研究发现，银槭（Acer sacharinum）产生的顽拗型种子在脱水过程中，PLD活性升高，其产物PA水平上升。然而，是否可以通过调控PLD介导产生的PA，进而影响种子脱水耐受性，却未见报道。

发明内容：

本发明目的在于提供一种正丁醇和NAE通过抑制磷脂酶D，减少PA的产生，从而增强顽拗型种子和中间型种子脱水耐受性和储存性方面的应用。

为了实现本发明的上述目的，采用如下技术方案：

正丁醇在提高顽拗型种子和中间型种子脱水耐受力中的应用。

N-酰基乙醇胺在提高顽拗型种子和中间型种子脱水耐受力中的应用。

正丁醇在提高顽拗型种子和中间型种子储藏力中的应用。

N-酰基乙醇胺在提高顽拗型种子和中间型种子储藏力中的应用。

如所述的应用，正丁醇通过抑制PLD，减少PA产生来提高顽拗型种子和中间型种子脱水耐受力。