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种子衰老会影响发芽率等指标，为探究亚精胺（Spd）对蒙古韭种子的作用，研究人员通过生理指标测定及蛋白、转录组测序分析。发现 Spd 可提升发芽率与抗氧化酶活性，降低 MDA、H?O?含量，揭示能量代谢是关键通路，为种子贮藏提供理论依据。
种子作为植物繁衍的核心器官，其贮藏寿命和活力直接关系到农业生产与物种保存。然而，自然衰老过程中，种子会因活性氧（ROS）积累、膜脂过氧化、能量代谢失衡等导致发芽率下降，这一问题在野生植物如蒙古韭（Allium mongolicum）中尤为突出。蒙古韭是百合科葱属多年生草本植物，被誉为 “沙漠野菜”，具有抗氧化、抗菌等多种生理功能，但过度放牧和环境退化导致其野生种质资源锐减，而种子繁殖是其主要繁衍方式，因此延长种子贮藏寿命、提升衰老种子活力成为亟待解决的科学问题。
为破解蒙古韭种子衰老的分子机制，内蒙古农业大学的研究人员开展了一项系统性研究。团队以不同贮藏年限的蒙古韭种子为材料，结合生理指标检测、蛋白质组学和转录组学分析，探究外源亚精胺（Spd）对衰老种子的调控作用。研究发现，Spd 处理可显著提高种子发芽率、抗氧化酶（如 CAT、POD、SOD、APX）活性，降低丙二醛（MDA）和过氧化氢（H?O?）含量，缓解细胞膜损伤。进一步研究揭示，能量代谢通路（如糖酵解 / 糖异生、三羧酸循环、戊糖磷酸途径）是蒙古韭种子衰老的核心调控路径，Spd 通过激活相关基因和蛋白表达（如烯醇化酶、丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶等），恢复能量代谢平衡，从而延缓种子衰老。该研究成果发表在《Scientific Reports》，为野生植物种质资源保存和分子标记辅助育种提供了新方向。
研究主要采用以下技术方法：
- 生理指标测定：包括发芽率、发芽势等发芽指标，以及抗氧化酶活性、MDA 和 H?O?含量、相对电导率、呼吸速率等生理参数的检测，部分指标采用试剂盒（如南京建成生物工程研究所试剂盒）完成。
- 蛋白质组学分析：利用 LC-MS/MS 技术进行蛋白分离和检测，通过 DIA-NN 软件和自建数据库进行数据分析，筛选差异表达蛋白（DEPs），并进行 GO 和 KEGG 功能富集分析。
- 转录组学分析：使用 DESeq2 软件筛选差异表达基因（DEGs），结合 KEGG 通路分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA），挖掘关键调控基因和模块。
- 细胞凋亡检测：采用 TUNEL 法检测种子细胞凋亡水平，通过荧光显微镜观察阳性细胞核比例。
研究结果
1. Spd 对蒙古韭种子发芽指标的影响
随着贮藏时间延长，种子发芽率、发芽势等指标先升后降，6 年贮藏种子发芽率仅约 40%。Spd 处理显著提升各贮藏年限种子的发芽指标，如 6 年贮藏种子发芽率从 39% 提升至 50.33%，并促进胚根伸长。这表明 Spd 可有效缓解衰老对种子萌发的抑制作用。
2. Spd 对抗氧化系统和有毒物质积累的影响
贮藏过程中，抗氧化酶活性（CAT、POD 等）先升后降，MDA 和 H?O?含量则先降后升。Spd 处理显著增强抗氧化酶活性，降低 ROS 和 MDA 含量，说明其通过激活抗氧化系统减轻膜脂过氧化损伤。
3. 能量代谢通路是种子衰老的核心路径
蛋白质组和转录组联合分析显示，差异表达蛋白和基因显著富集于能量代谢通路，如糖酵解 / 糖异生（ko00010）、三羧酸循环（TCA cycle，ko00020）、戊糖磷酸途径（ko00030）等。关键酶如己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）、柠檬酸合酶（CS）在衰老种子中表达下调，而 Spd 处理可显著上调其表达，恢复能量代谢。
4. 细胞凋亡与种子衰老的关系
TUNEL 检测表明，衰老种子细胞凋亡率显著升高（6 年贮藏种子凋亡率达 50.94%），Spd 处理则显著降低凋亡率（至 6.59%），提示 Spd 可能通过抑制 ROS 诱导的程序性细胞死亡（PCD）延缓衰老。
5. 多组学联合筛选关键调控蛋白
通过蛋白 - 蛋白相互作用（PPI）网络分析，鉴定出烯醇化酶（ENO1）、丙酮酸激酶（PK）、6 - 磷酸葡萄糖酸脱氢酶（G6PDH）等 10 个与种子衰老密切相关的核心蛋白，其编码基因的表达趋势与种子活力指标高度一致。
研究结论与意义
本研究通过多组学联合分析，系统揭示了蒙古韭种子衰老的分子机制，证实能量代谢失衡是衰老的核心驱动因素，而 Spd 通过激活糖酵解、TCA 循环等通路恢复能量供应，同时增强抗氧化防御、抑制细胞凋亡，从而有效缓解种子衰老。研究首次在蒙古韭中建立了 “Spd - 能量代谢 - 抗氧化系统 - 细胞凋亡” 的调控网络，为野生植物种子贮藏提供了 “分子靶点 - 代谢通路 - 生理表型” 的完整理论框架。此外，研究筛选出的关键基因（如 ENO1、PK）和蛋白可作为种子贮藏性分子标记，为蒙古韭抗逆品种选育和种质资源长期保存奠定了基础。该研究不仅丰富了种子衰老的分子机制理论，也为农业和生态领域中濒危植物的保护提供了创新技术路径。
