張康康， 侯丹平， 譚金松， 畢慶宇， 畢俊國， 劉國蘭， 余新橋， 胡立勇， 羅利軍

(1.上海市農業(yè)生物基因中心， 上海 201106； 2.華中農業(yè)大學， 武漢 430072 )

干旱是造成農作物減產的重要影響因子。目前，全國受到干旱影響的耕地面積為783.8萬hm2，占全國總耕地面積的30%[1]。干旱對農作物的影響從種子萌發(fā)期開始，貫穿整個生長階段。在萌發(fā)期，干旱致使種子萌發(fā)不同步、萌發(fā)率低，甚至完全抑制種子萌發(fā)[2]。在生長階段，干旱引起植物細胞膨壓降低，抑制植物幼苗正常生長[2]，使植株弱小低矮。在生長后期，干旱影響花粉的活性，嚴重時導致花粉失活，致使糧食減產甚至絕收。為了應對干旱脅迫對農業(yè)生產的不利影響，科學家們采用多種手段在植物抗旱機理、提高植物抗旱性等方面做了大量的研究，取得了重要的成果。這些手段包括傳統(tǒng)的篩選育種、雜交育種和新興的基因工程育種、分子標記輔助育種。在栽培領域，種子引發(fā)是栽培學家用來提高植物抗旱性的一項重要手段。許多研究表明，種子引發(fā)在促進植物生長，增強植物抗旱性等方面發(fā)揮著重要的作用。

種子引發(fā)的概念首次由Heydecker等[3]于1973年提出，是一項控制種子緩慢吸水和逐步回干的播前種子處理技術[4]，它采用天然或合成的化合物處理種子，通過控制種子緩慢吸收水分使其停留在吸漲的第二階段，使種子進行預發(fā)芽的生理生化代謝和修復，促進細胞膜、細胞器、DNA的修復和酶的活化，使其處于準備發(fā)芽的代謝狀態(tài)，同時防止胚根伸出[5]。種子引發(fā)能夠提高種子出苗的整齊度[6]，提高種子發(fā)芽率[7]，增加幼苗的干重和苗高[8-9]，打破種子休眠特性[10]，提高未成熟種子和老化種子的活力[11-12]，誘導植物產生抵抗干旱脅迫的能力。Zheng等[13]采用三種引發(fā)處理，均有效緩解了干旱脅迫對水稻幼苗的損傷，增強了水稻抗旱能力。在植物響應干旱脅迫中，經過引發(fā)處理的種子能夠做出更快更積極的響應，由引發(fā)處理的種子所長成的植株，能夠形成更迅速更強健的多重防御機制[14]。種子引發(fā)技術簡單安全，省時省力，便宜有效，更容易被農民所接受，是一項具有廣泛應用前景的可用來增強植物抗旱性的技術。

本文就目前國內外種子引發(fā)技術的研究進展以及種子引發(fā)提高植物抗旱性的機制進行了綜述，回顧了傳統(tǒng)的種子引發(fā)技術，如水引發(fā)、固體基質引發(fā)、滲調引發(fā)等，還闡述了新型種子引發(fā)技術，即物理引發(fā)、納米引發(fā)，概述了引發(fā)技術提高植物抗旱性的機制，以期為受干旱制約的農業(yè)生產提供應對參考。

1 種子引發(fā)技術

1.1 水引發(fā)

水引發(fā)是先將植物種子放入水中預浸，保持適當溫度，持續(xù)引發(fā)一定的時間(引發(fā)持續(xù)的時間由種子萌發(fā)吸水的快慢決定)，然后再將種子放置在陰涼處自然風干至種子初始重量[14]。水引發(fā)是一種簡單經濟、安全可行、易操作的技術，該技術的本質就是通過滲透調節(jié)作用改善種子內部的生理生化代謝，提高種子活力。研究表明，水引發(fā)通過調控種子內部的生理生化活動，增強種子活力、縮短萌發(fā)時間、提高發(fā)芽率、促進種子胚根生長、提高出苗整齊度、增強早期幼苗的抗性，從而增加作物產量[15-16]。盡管如此，水引發(fā)存在一定的缺點，可能會引起種子吸濕不均和引發(fā)期間微生物繁殖在種子表面等[5]。

1.2 固體基質引發(fā)

固體基質引發(fā)是美國Kamterter公司發(fā)明的種子引發(fā)技術，于1989年第一次利用這項技術進行種子引發(fā)商品化生產[17]，該技術通過固體基質控制種子吸水量達到引發(fā)目的。在固體基質引發(fā)體系中，種子、固體基質和水是三個基本組分，干種子能從固相載體中吸水直到平衡。目前常用的固體基質有片狀蛭石、頁巖、多孔生粘土、軟煙煤、聚丙酸鈉膠、合成硅酸鈣、砂等[18]。研究報道，砂引發(fā)能夠提高谷子種子在干旱脅迫下的出苗率[19]。Pandita等[20]通過將固體基質引發(fā)劑與木霉菌結合，改善了秋葵種子的萌發(fā)特性，提高了脅迫條件下秋葵的出苗率和產量。

1.3 滲調引發(fā)

滲調引發(fā)技術是以溶質作為引發(fā)劑，將種子置于溶液浸濕的濾紙上或直接浸于溶液中，通過控制溶液的水勢同時調節(jié)種子的吸水速度和吸水量，從而達到引發(fā)效果的種子處理技術。根據引發(fā)劑的不同，滲調引發(fā)可以分成兩類：有機滲透物質、無機滲透物質。

1.3.1有機滲透物質

有機物質如聚乙二醇(PEG)、殼聚糖和甜菜堿等。PEG-6000是植物引發(fā)劑應用比較廣泛的高分子物質，溶液無植物毒性，能夠形成較低的水勢，很好地控制水分進入細胞。PEG引發(fā)苜蓿種子減輕了干旱脅迫對早期幼苗生長的有害影響，提高苜蓿幼苗的抗旱能力[21]。殼聚糖是一種天然的高分子多糖，主要來源于海產品加工的廢棄物。常青山等[22]研究指出，使用適宜濃度的殼聚糖溶液浸種，可以改善種子各項萌發(fā)指標，降低干旱脅迫對種子萌發(fā)的不利影響。甜菜堿是植物體內的一種滲透調節(jié)劑、酶的保護劑，參與細胞的滲透調節(jié)，保持代謝關鍵酶在滲透脅迫下的活性，維持細胞膜的完整性。在干旱脅迫條件下，采用甜菜堿溶液引發(fā)白三葉種子，明顯促進種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，提高幼苗干物質的積累，增強幼苗的抗旱能力[23]。

1.3.2無機滲透物質

無機鹽類物質有氯化鈣、氯化鉀等氯化鹽，硒的鹽溶液，磷酸鹽，硝酸鹽等。作為一種滲透質，無機鹽溶于水后，能夠改變溶液的水勢，降低滲透勢，調節(jié)種子吸收水分，同時其水解離子還可以進入胚部細胞，改變細胞內的微環(huán)境，對種子預發(fā)芽的代謝活動產生影響。Rehman等[24]研究發(fā)現，氯化鈣引發(fā)能夠改善大田直播條件下的水稻產量。在干濕交替水分管理下，氯化鈣引發(fā)增加有效分蘗數、穗長，提高生物產量和籽粒產量。硒是人類和動物必需的基本微量元素之一，是谷胱甘肽過氧化物酶的組成部分，能夠有效防止活性氧引起的氧化損傷。研究表明，適宜濃度的硒引發(fā)增加小麥種子的總糖和總游離氨基酸的含量，增強小麥幼苗的抗旱能力。硒引發(fā)沒有改變正常條件下幼苗的生物量，但在干旱條件下隨著硒含量的增加，幼苗的生物量也顯著增加[25]。

1.4 激素引發(fā)

激素引發(fā)是將種子浸泡在一定濃度的激素水溶液中進行種子引發(fā)的方法。植物激素是植物自身產生的，能夠以微小的劑量對植物生長發(fā)育起顯著調節(jié)作用的有機物。目前，種子引發(fā)常用的植物激素可分為兩類：傳統(tǒng)植物激素，如赤霉素、脫落酸、生長素、細胞分裂素；新型植物激素，包括油菜素內酯、水楊酸、茉莉酸類物質以及多胺。

1.4.1傳統(tǒng)植物激素

生長素是最早被發(fā)現的一類激素，具有促進細胞分裂，調節(jié)種子萌發(fā)和植物生長發(fā)育的作用[26]。產IAA內生菌發(fā)酵上清液浸種處理玉米種子提高了高度干旱脅迫下種子的萌發(fā)率，緩解了高度干旱脅迫對玉米種子的傷害[27]。赤霉素能夠打破種子休眠，促進種子萌發(fā)，促進葉片生長、花和果實發(fā)育。李洋等[28]研究表明，赤霉素引發(fā)老化的玉米種子，顯著提高發(fā)芽率和苗高，提高種子活力，促進幼苗生長，是一種比較理想的種子引發(fā)劑。與赤霉素相同，細胞分裂素也具有打破種子休眠，促進種子萌發(fā)的作用。常見人工合成的細胞分裂素主要有激動素(KT)和6-芐氨基嘌呤(6-BA)。張文會等[29]研究認為，在PEG脅迫下，適宜濃度的6-BA可提高水稻種子的發(fā)芽率，促進根、芽的生長，提高水稻的抗旱性。脫落酸是一類有倍半萜結構的植物內源激素，具有抑制種子萌發(fā)，促進衰老的作用。隨著研究的不斷深入，Fujita等[30]發(fā)現脫落酸廣泛參與植物對非生物脅迫的響應，如干旱，低溫和滲透脅迫，它是植物的抗逆誘導因子。有研究報道，與未引發(fā)處理相比，脫落酸引發(fā)提高逆境環(huán)境下種子的萌發(fā)率[31]。

1.4.2新型植物激素

新型植物激素在種子引發(fā)技術上也得到了廣泛應用。油菜素內酯是一種甾醇類激素，可促進植物種子萌發(fā)，提高光合作用，增強植物對逆境脅迫的抵抗能力。經油菜素內酯浸種可提高干旱脅迫下玉米種子萌發(fā)指數、根長，提高幼苗葉片光合速率，減輕干旱對玉米造成的損害[32]。水楊酸能夠促進種子萌發(fā)出苗，幫助植物抵抗各種非生物脅迫。楊若鵬等[33]采用不同濃度的水楊酸引發(fā)黃瓜種子，結果表明，水楊酸引發(fā)通過提高抗氧化酶活性，提高可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸含量，降低MDA含量來維持細胞穩(wěn)態(tài)，減輕干旱脅迫對黃瓜生長的抑制作用，且以濃度1.0 mmol·L-1的水楊酸引發(fā)效果最好。茉莉酸類物質是植物自身產生的脂類信號物質，包括茉莉酸，茉莉酸甲酯及其衍生物，主要參與調控種子萌發(fā)，光合特性等生理過程。在抗逆防御方面，茉莉酸類物質能夠應答外界刺激，傳導逆境信號，啟動抗逆響應調控機制。楊藝等[34]研究發(fā)現，適宜濃度的茉莉酸和茉莉酸甲酯引發(fā)可緩解干旱脅迫對棉花種子的傷害，促進種子萌發(fā)，增強根系代謝，減輕幼苗氧化損傷，增強植物抗旱能力。多胺是一類具有生物活性的低分子脂肪族含氮堿，廣受關注的有精胺、亞精胺及腐胺，它們的代謝變化與逆境條件下植物的生長發(fā)育密切相關。Farooq等[35]采用將精胺、亞精胺及腐胺浸種和葉面噴施相結合的方法處理水稻，結果發(fā)現，多胺處理提高了水稻的凈光合作用、水分利用效率，增加了游離脯氨酸、花青素和可溶性酚類物質的產生，改善了細胞膜的功能。在抗氧化劑中，過氧化氫酶活性與H2O2和膜透性呈負相關，表明多胺處理減輕了細胞膜的氧化損傷。

1.5 生物引發(fā)

生物引發(fā)是一種提前浸種并同時接種有益微生物的種子處理技術，結合了生物制劑(微生物)和生理浸泡(種子水合)兩個階段。生物引發(fā)接種的微生物主要有假單胞菌屬，腸桿菌屬，木霉屬和芽孢桿菌屬。接種的微生物能夠定殖在植物根際，維持植物較長時間的生理生長狀態(tài)[36]，因此生物引發(fā)能夠促進作物的成熟。用具有抗干旱特性的哈茨木霉對小麥種子進行引發(fā)可提高小麥的抗旱能力。干旱脅迫下，引發(fā)處理增強ROS清除能力，提高L-苯丙氨酸解氨酶活性和總酚含量，減少脯氨酸，丙二醛和過氧化氫含量[37]。根際細菌常被用作接種劑來提高作物產量和抵御逆境脅迫。某些根際細菌能刺激植物生長，因此被稱為促進植物生長根際細菌(PGPR)[38]。Kasim等[39]使用PGPR引發(fā)小麥種子，改善了植物體內的動態(tài)平衡機制，緩解了干旱脅迫對小麥的損傷。

1.6 物理引發(fā)

物理引發(fā)是通過采用物理介質處理種子的新型種子引發(fā)技術，采用的物理介質主要有磁場、γ-射線、超聲波、紫外線、x-射線、微波等[40-41]。物理引發(fā)不僅成本低，清潔環(huán)保，低劑量的使用對種子無毒害作用，而且能夠有效增強種子的抗逆能力。在物理引發(fā)中，磁場引發(fā)是唯一非侵入性的種子引發(fā)技術。磁場引發(fā)可以提高種子的發(fā)芽率、活力和幼苗的生物量，增強植物對生物和非生物脅迫的耐受性，這是因為磁場引發(fā)減少活性氧的產生，增強抗氧化酶的活性的原因[41-42]。干旱脅迫下，磁場處理通過清除自由基，降低細胞滲透勢，減輕黃瓜幼苗體內膜脂過氧化水平，提高幼苗抗旱能力[43]。伽馬射線(γ-射線)在農業(yè)科學領域是一種強大的誘變工具，它可以直接與細胞組分相互作用。伽馬射線的生物效應主要取決于射線強度、劑量和暴露時間。伽馬射線引發(fā)改善植物細胞的激素信號網絡，激活抗氧化能力，最終提前打破種子休眠，提高發(fā)芽率，克服生長環(huán)境中的不利因素[44]。超聲波引發(fā)是指使用頻率20～100 kHz之間的機械波對種子進行引發(fā)處理。在現有的種子處理方法中，超聲波引發(fā)是獨一無二的，因為其具有快速、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢[45]。近年來，超聲波因其可以打破種子休眠、改善種子萌發(fā)特性而得到了廣泛應用。有研究報道，超聲波引發(fā)會在種皮上施加機械壓力，增加種子的孔隙度，即所謂的聲空化，種子吸水率增強使得酶和其他生化反應得到激活。因此，超聲波引發(fā)增強吸收的水的傳質，使其能夠與種子胚自由反應。由于水解酶的活性增加，赤霉素被釋放導致糊粉細胞代謝速率增強，胚乳中的營養(yǎng)物質最終因細胞膜破裂得到動員[46]。

1.7 納米引發(fā)

納米引發(fā)是一項采用納米材料引發(fā)種子的新型技術，該技術利用粒子尺度小于100 nm的納米材料來改善種子生產、加工與處理，促進種子萌發(fā)，提高種子質量，具有廣闊的發(fā)展前景[47]。納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍 (1～100 nm) 或由它們作為基本單元構成的材料，常見的納米材料類型包括碳基納米材料(石墨烯、碳納米管和富勒烯等)，金屬基納米材料(如納米金屬單質或者氧化)，復合材料等[48]。納米材料具有特殊的性質，將納米材料浸泡在水中，可以改變水分子的排列方式和能態(tài)，增加水的溶解力，提高水的細胞生物通透性[49]。利用納米材料處理種子，可以增強種子的活力，提高種子體內各種酶的活性，進而促進植物根系生長，提高植物對水分和肥料的吸收，促進新陳代謝，在原有品種農藝性狀的基礎上進一步提高植物的抗病蟲以及多重抗逆能力，達到增產和品質改善的效果[50]。大量研究表明，使用納米材料引發(fā)可提高農作物種子的發(fā)芽率，促進幼苗干物質積累。如用微量營養(yǎng)元素的納米粒子引發(fā)種子能夠提高種子發(fā)芽率，促進幼苗發(fā)育[51]。在干旱脅迫條件下，納米引發(fā)顯著提高種子發(fā)芽率，增加根長、莖長，促進根、莖生物量的積累，有效減輕干旱脅迫對種子萌發(fā)和幼苗生長的傷害[52]。

1.8 其他引發(fā)物質

抗壞血酸是一種必不可少的維生素，也是非酶促反應活性分子，參與植物體內ROS的代謝過程，是自然界的抗氧化劑?？箟难崤c其他抗氧化劑共同調節(jié)植物細胞內ROS平衡，減輕ROS對植物的傷害，從而維持細胞穩(wěn)態(tài)，保證細胞正常生長，增強逆境脅迫下植物的抗逆能力，因此，抗壞血酸在植物響應環(huán)境脅迫中起著重要的作用。適宜濃度抗壞血酸溶液引發(fā)種子能維持植物的抗氧化能力，保護植物免受氧化脅迫損傷[53]。

褪黑素是一種多效性分子，最早被發(fā)現在牛的松果體中，被作為一種神經激素[54]。褪黑素可以促進根的再生，調節(jié)光周期作用，影響光合特性，提高植物的抗逆性。褪黑素對水分和脂類的親和力較強，很容易穿透種皮和細胞膜，進入細胞內部，有效清除逆境脅迫對植物體產生的氧化損傷，增強植物抵抗逆境的能力。最新研究表明，褪黑素引發(fā)可以緩解干旱脅迫下油菜幼苗的氧化損傷，通過改善氣孔數目、大小等特性，保持葉綠體結構完整性，維持細胞擴張，提高抗氧化酶活性及非酶促抗氧化劑的含量，最終提高油菜的抗旱性[55]。

丁烯酸內酯，最初英文命名為Butenolide。2009年，該物質被西澳大利亞大學最終命名為Karrikins[56-57]。研究認為，丁烯酸內酯能夠促進擬南芥種子對光的響應，進而促進種子萌發(fā)。丁烯酸內酯也參與調控植物幼苗光形態(tài)建成，主要包括促進子葉生長、葉綠素積累以及影響下胚軸的生長等方面[58]。已有研究指出，丁烯酸內酯可以作為一種引發(fā)劑。使用丁烯酸內酯引發(fā)番茄種子，能夠顯著提高種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數等，而且引發(fā)的種子能夠保持較長時間的引發(fā)促進效應[59]。

2 種子引發(fā)提高植物抗旱性的機制

2.1 生理生化機制

2.1.1滲透調節(jié)

干旱脅迫下，植物細胞膜結構及功能受損，細胞溶質外流，滲透能力降低。滲透調節(jié)能夠增加細胞質溶質的濃度，降低滲透勢，維持細胞膨壓，保持水分吸收和細胞各項生理功能的正常進行。干旱脅迫下，植物體內的滲透調節(jié)物質主要包括脯氨酸，可溶性糖，可溶性蛋白，甜菜堿等。最近的研究表明，種子引發(fā)積累更多的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等溶質，降低植物細胞的滲透勢，維持幼苗生長，提高幼苗的抗旱性。而且，更高水平的可溶性糖能夠為成苗及幼苗生長提供大量的能源物質[21]。類似的報道指出，種子引發(fā)提高脯氨酸、可溶性蛋白，穩(wěn)定細胞的滲透調節(jié)能力，緩解干旱脅迫的不利影響[55]。淀粉代謝是種子萌發(fā)過程中重要的能量代謝，其代謝產生的可溶性糖可以維持細胞滲透調節(jié)的穩(wěn)定。種子引發(fā)可以加速種子體內的淀粉代謝，主要原因是引發(fā)處理提高α-淀粉酶的活性，從而增加可溶性糖的含量，促進幼苗生長，增強抗旱性[13]。

2.1.2抗氧化系統(tǒng)

干旱逆境脅迫下，活性氧(ROS)將會過量積累，造成大量植物細胞的氧化損傷?？寡趸到y(tǒng)是脅迫條件下調控ROS積累的關鍵防御系統(tǒng)，故又稱之為活性氧清除系統(tǒng)，由多種酶及非酶類物質組成的多因素調控網絡，根據參與清除活性氧抗氧化劑性質的不同，將其分為非酶促抗氧化系統(tǒng)和酶促抗氧化系統(tǒng)。非酶促抗氧化系統(tǒng)主要包括抗壞血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)，酶促抗氧化系統(tǒng)主要有超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽還原酶(GR)。ASA-GSH循環(huán)參與種子萌發(fā)過程，在種子引發(fā)過程中具有重要的抗氧化作用。Chen等[60]研究發(fā)現，引發(fā)處理后萌發(fā)種子表現出ASA-GSH循環(huán)的增強。在干旱脅迫下，種子引發(fā)通過提高種子發(fā)芽勢、促進快速成苗進一步增強ASA-GSH循環(huán)，增強植物的抗旱能力。種子引發(fā)能夠增強酶促抗氧化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過減少超氧化物和過氧化物等自由基的產生，清除ROS，維持植物體內ROS代謝的動態(tài)平衡，保護植物免受脅迫威脅。大量研究表明，干旱脅迫下種子引發(fā)提高SOD、CAT、APX等酶的活性，減少活性氧的產生，減輕膜脂過氧化作用，提高植物的抗旱能力[21,55,61-62]。

2.1.3激素調節(jié)

干旱脅迫引起植物體內激素失衡，影響植物正常的生長發(fā)育。激素調節(jié)是植物響應干旱脅迫做出的最初反應之一。種子引發(fā)可以調節(jié)信號分子和植物激素的水平，從而影響它們在發(fā)芽過程中的相互關系和交叉感應，進一步影響它們的生長、發(fā)育和脅迫耐受性[63]。ABA被認為是應對干旱脅迫最有效的植物激素之一。研究證明，種子引發(fā)增強了干旱脅迫下植物內源性ABA的產生，調節(jié)植物水分狀況，抵抗氧化損傷。Tayyab等[61]研究發(fā)現，使用茉莉酸甲酯引發(fā)增加了植物內源ABA的含量，增強了玉米幼苗的抗旱性。Xiong等[64]的研究同樣報道了種子引發(fā)能夠提高油菜幼苗內源ABA的水平，并通過增強抗氧化系統(tǒng)降低了活性氧的含量，抵御了水分脅迫對植物幼苗的傷害。然而，上述這些研究僅涉及種子和幼苗活力的基本生理生化指標，對于種子引發(fā)的干旱響應信號傳導途徑還需要做進一步的研究。

2.2 分子機制

2.2.1種子引發(fā)與脅迫記憶

發(fā)芽種子脅迫耐受性的增強是種子引發(fā)誘導的交叉耐受性的表現[65]。脅迫耐受性是通過兩種策略實現的。策略一，種子引發(fā)啟動了許多與發(fā)芽有關的代謝活動，如能量代謝的增強，早期貯藏物質的動員，胚芽擴張和胚乳弱化[60,66-67]。這些代謝活動促進了干燥的靜態(tài)種子向發(fā)芽狀態(tài)的轉變，并提高了發(fā)芽潛力。策略二，引發(fā)對種子施加非生物脅迫，該脅迫抑制胚根突出，刺激脅迫響應，誘導交叉耐受。這兩種策略共同構成了種子的“脅迫記憶”，可以在以后的脅迫中募集，介導發(fā)芽種子更強的耐受性[65,68]。脅迫記憶指植物遭受脅迫后發(fā)生的遺傳生化變化或修飾，并在隨后的脅迫中表現出相同的反應[69]。引發(fā)將會在植物體內留下脅迫記憶，幫助其抵抗各種脅迫。隨著脅迫的開始，植物體內與脅迫相關的代謝網絡被迅速激活，這共同形成了一種脅迫抗性機制[65]。脅迫記憶的產生使得引發(fā)種子在萌發(fā)過程中提高了抗脅迫能力。

2.2.2表觀遺傳修飾

種子引發(fā)激活許多代謝過程，這些代謝過程增強脅迫耐受性[70]，改善種子活力，因此引發(fā)種子發(fā)芽期間抗旱性的增加是“脅迫記憶”的結果，這種現象對發(fā)芽種子獲得干旱脅迫耐受性起著重要作用。表觀遺傳修飾可以解釋種子引發(fā)相關的脅迫反應，如DNA甲基化和組蛋白修飾[65,71-72]，這表明表觀遺傳修飾是“脅迫記憶”及其相關的干旱脅迫耐受性的關鍵點。研究指出，甲萘醌亞硫酸氫鈉(MSB)引發(fā)調節(jié)滲透脅迫下植物脯氨酸代謝控制基因的表觀遺傳變化。MSB引發(fā)導致參與脯氨酸生物合成(P5CS1)和降解(ERD5)的基因啟動子區(qū)的低甲基化。這導致基因P5CS1上調和ERD5下調，使得脯氨酸積累量增加。在成年植株中，脅迫引起DNA序列的一些變化，這與MSB在植物基因P5CS1上游區(qū)域留下的表觀遺傳印記相似[73]。Kubala等[74]研究發(fā)現，干旱脅迫下種子引發(fā)使得編碼組蛋白乙?；D移酶HAG2基因上調。

3 小結與展望

近些年來，隨著種子引發(fā)技術研究的不斷深入，種子引發(fā)技術日臻完善，也取得了不錯的研究成果。然而，該技術也存在一定的問題。種子引發(fā)后的回干過程會影響種子內部不同的生理生化過程，降低種子的壽命和活力。引發(fā)期間長時間的種子處理導致種子耐受性的喪失。此外，種子引發(fā)后的貯藏條件，如溫度，濕度，空氣成分等，也會對種子活力產生負面效應，導致貯藏能力下降，壽命縮短，甚至增加種子表面污染菌數。盡管新的種子引發(fā)技術不斷涌現，然而真正用于大規(guī)模商業(yè)化生產的種子引發(fā)技術并不多，更多的是傳統(tǒng)引發(fā)技術。在實際應用中，種子引發(fā)應該考慮品種特性和引發(fā)效果，選擇適宜的引發(fā)劑。引發(fā)劑的選擇應該綜合考慮地區(qū)環(huán)境條件因素，種植作物種類，引發(fā)效果及成本，達到降低成本，提高抗逆能力，增加產量，獲取最大利益的目的。

隨著生物學技術的快速發(fā)展，種子引發(fā)技術內在機理和引發(fā)效果的研究都取得一定的結果。未來的研究可以結合轉錄組、代謝組、蛋白質組等組學技術，進一步深入研究不同種子引發(fā)機理，掌握引發(fā)規(guī)律。由于引發(fā)技術存有一定的局限性，因而有必要尋找克服引發(fā)技術缺陷的方法，完善種子引發(fā)的控制技術，進一步研究引發(fā)種子的貯藏技術。繼續(xù)投入新型種子引發(fā)技術的研究，逐漸推進新型引發(fā)技術商業(yè)化應用。對于種子活力喪失嚴重或種子活力低的種子，維持種子活力是關鍵，而利用種子引發(fā)技術或許能夠恢復或提高種子活力。種子引發(fā)技術可作為搶救和保護種質基因庫瀕危種質的有效途徑，確保種質遺傳穩(wěn)定性。