2004 尹华军等：种子休眠与萌发的分子生物学的研究进展 157 保持自身的繁殖发展而形成的一种生物特性，具有重要的生态学意义。例如，一年生杭州石芳 (Mosla hangchowensis)种子在春天萌发，但受高温抑制，可防止种子萌发过晚而不能完成生 活史过程，避免生殖浪费（葛滢等，1998）。 关于种子休眠的定义一直是一个有争议的问颗H。hson(1981)曾这样说过“研究休雨 问题的人有多少，休眠的定义就可能有多少种”。这种现象出现的主要原因是因为休眠机理不 清楚，Vleeshouwers等(1995)强调合理的休眠概念应该把那些影响种子萌发的内在和外在因 素区分开。本文中我们采用Bewley(1997a)的定义：休民(dormancy)是指在足够的水分 温度和氧气条件下，种子萌发被抑制的一种内在状态。这意味着只要去除抑制作用，种子就能 在很广的环境条件下萌发。萌发(germination)定义为从种子吸胀开始，到胚轴伸长和胚 根刺破胚周围组织。 种子休眠和萌发一直都是人们重点研究的问题。虽然在种子休眠和萌发研究领域已取得了 长足的进步，但全面理解休眠和萌发机理还差得很远，特别是在分子水平上。本文主要概述近 10年种子萌发和休眠研究在分子水平上的进展，特别是分子遗传学、基因组和蛋白质组学分析 在其研究中的运用，并对今后的研究工作做一展望。另外，由于拟南芥遗传背景很清楚，同时 也非常适合作分子遗传学研究（易于繁殖、基因组较小、传代时间短），故它己成为种子萌发 和休眠在分子水平研究的模式植物。 1种子休眠和萌发特性的数量遗传学分析 多种环境因素对萌发的影响以及此过程受多基因的控制使休眠表现为典型数量性状。随着 DA分子标i记技术及Q分析技术的快速发展，个体数量性状基因位点(quantitative trait loci QL)在染色体上的位置以及各位点对表型的相对贡献率都能被确定，使得休眠性状非常适合 作数量遗传学分析。 种子休眠数量性状基因位点(QTL)分析，首先构建一个永久性基因定位群体，如重组自 交系(RILs),这样就可以多年、多点和多次重复实验，而且还可以研究QTL和环境之间相互 作用（吴为人等，2000）。另外，Cai和Morishima(2000)研究发现，在野生种和人工栽培品 种之间，种子休眠表现出很大的遗传差异，前者通常比后者表现出更强的休眠特性，因此野生 与人工栽培种基因型杂交后也非常适合作Q定位分析。种子休眠数量性状基因位点图谱分析 的植物种类已有拟南芥(Aarbidopsis thaliana)、大麦(barley)和水稻(rice)(Van der Schaar et al.,1997 Han et a1.,1996 Lin et al.,1998)。在QTL初级定位的基出上，使目 标基因（包括特异性休眠QTL)定位局限在很窄的染色体区域范围内，即QTL精细定位，目前 已成功地对小麦种子进行了精细定位(Han et al..,1999),QTL研究的最终目的是将QTL上的 基因分离克降出来，QTL精细定位使其成为可能，目前通过图谱克隆法(map-based cloning)和 转座子标签技术(transposon tagging)已成功地对一些QTL,主效基因进行了分离和克降(Baker ©ta1.,1997).但尚未见有关休民0TL克降的报首 2突变体与种子休眠和萌发研究 遗传学和生理学研究已经表明了植物激素(ABA和GAs)对控制种子休眠和萌发有重要作 用。李凤铃等(2000)以拟南芥的GAs缺陷突变体gal,ga2,ga3和GAs不敏感型突变体gai 2004 尹华军等：种子休眠与萌发的分子生物学的研究进展 157 保持自身的繁殖发展而形成的一种生物特性，具有重要的生态学意义。例如，一年生杭州石荠 （Mosla hangchowensis）种子在春天萌发，但受高温抑制，可防止种子萌发过晚而不能完成生 活史过程，避免生殖浪费（葛滢等，1998）。 关于种子休眠的定义一直是一个有争议的问题。Hobson (1981)曾这样说过：“研究休眠 问题的人有多少，休眠的定义就可能有多少种”。这种现象出现的主要原因是因为休眠机理不 清楚。Vleeshouwers等（1995）强调合理的休眠概念应该把那些影响种子萌发的内在和外在因 素区分开。本文中我们采用Bewley（1997a）的定义：休眠（dormancy）是指在足够的水分、 温度和氧气条件下，种子萌发被抑制的一种内在状态。这意味着只要去除抑制作用，种子就能 在很广的环境条件下萌发。萌发（germination）定义为：从种子吸胀开始，到胚轴伸长和胚 根刺破胚周围组织。 种子休眠和萌发一直都是人们重点研究的问题。虽然在种子休眠和萌发研究领域已取得了 长足的进步，但全面理解休眠和萌发机理还差得很远，特别是在分子水平上。本文主要概述近 10年种子萌发和休眠研究在分子水平上的进展，特别是分子遗传学、基因组和蛋白质组学分析 在其研究中的运用，并对今后的研究工作做一展望。另外，由于拟南芥遗传背景很清楚，同时 也非常适合作分子遗传学研究（易于繁殖、基因组较小、传代时间短），故它已成为种子萌发 和休眠在分子水平研究的模式植物。 1 种子休眠和萌发特性的数量遗传学分析 多种环境因素对萌发的影响以及此过程受多基因的控制使休眠表现为典型数量性状。随着 DNA分子标记技术及QTL分析技术的快速发展，个体数量性状基因位点（quantitative trait loci QTL）在染色体上的位置以及各位点对表型的相对贡献率都能被确定，使得休眠性状非常适合 作数量遗传学分析。 种子休眠数量性状基因位点（QTL）分析，首先构建一个永久性基因定位群体，如重组自 交系（RILs），这样就可以多年、多点和多次重复实验，而且还可以研究QTL和环境之间相互 作用（吴为人等，2000）。另外，Cai和Morishima（2000）研究发现，在野生种和人工栽培品 种之间，种子休眠表现出很大的遗传差异，前者通常比后者表现出更强的休眠特性，因此野生 与人工栽培种基因型杂交后也非常适合作QTL定位分析。种子休眠数量性状基因位点图谱分析 的植物种类已有拟南芥（Aarbidopsis thaliana）、大麦（barley）和水稻（rice）（Van der Schaar et al.，1997；Han et al.，1996；Lin et al.，1998）。在QTL初级定位的基础上，使目 标基因（包括特异性休眠QTL）定位局限在很窄的染色体区域范围内，即QTL精细定位。目前 已成功地对小麦种子进行了精细定位（Han et al.，1999）。QTL研究的最终目的是将QTL上的 基因分离克隆出来，QTL精细定位使其成为可能。目前通过图谱克隆法(map-based cloning) 和 转座子标签技术（transposon tagging）已成功地对一些QTL主效基因进行了分离和克隆（Baker et al.，1997），但尚未见有关休眠QTL克隆的报道。 2 突变体与种子休眠和萌发研究 遗传学和生理学研究已经表明了植物激素（ABA和GAs）对控制种子休眠和萌发有重要作 用。李凤铃等（2000）以拟南芥的GAs缺陷突变体ga1，ga2，ga3和GAs不敏感型突变体gai