甜玉米种子老化进程中ROS积累、存储mRNA降解及标志物筛选研究

摘要

【目的】解析甜玉米Zea mays L. saccharata Sturt种子老化进程中存储mRNA降解、活性氧（Reactive oxygen species,ROS）积累与种子活力衰退的关系，筛选监测种子老化的分子标志物，为建立基于存储mRNA和ROS的种子质量评估体系提供理论依据。【方法】以甜玉米品种‘农甜99’和‘农甜20’为材料，进行人工加速老化处理（0～21 d），结合RT-qPCR技术测定Zm00001d003301、Zm00001d046591和Zm00001d009990等基因存储mRNA的ΔΔCt，同步检测ROS荧光强度及种子活力指标，通过回归分析解析二者与老化时间和种子活力的相关性。【结果】经过21 d老化后，‘农甜99’发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数显著下降100.0%（P<0.05）；‘农甜20’分别显著下降91.8%、100.0%、95.3%和99.4%（P<0.05）。方差分析表明，品种间种子活力的差异显著（P<0.000 1），‘农甜20’的耐老化能力更强。ROS相对荧光强度和ΔΔCt与种子活力指标均呈显著负相关，其相关系数分别为r=-0.97～-0.83（P<0.01）和r=-0.96～-0.72（P<0.05）,ROS相对荧光强度与老化时间所构建的回归模型的决定系数较高，R²=0.978～0.997。存储mRNA的ΔΔCt与老化时间符合一元二次回归模型（R²=0.969～0.983），峰值出现在老化中期（第15—18天）。ΔΔCt与种子活力指标所构建的逐步回归模型的决定系数为R²=0.514～0.956，双基因组合可提升回归模型精度。【结论】存储mRNA降解与ROS积累是甜玉米种子老化的核心机制。存储mRNA降解呈非线性动态，前期加速降解，后期降解减缓，而ROS积累呈线性增长，二者联合使用可覆盖全老化进程监测。该研究为甜玉米种子老化的分子标志物筛选及动态监测提供了新见解。

关键词

甜玉米 / 种子老化 / 存储mRNA / 活性氧 / 分子标志物