种子衰老是一个复杂的生物学过程,其最终结果是导致种子活力的降低。研究并阐明种子衰老机制,对种子贮藏和种质保存具有重要的意义。本研究以玉米“郑单958”杂交种为实验材料,研究了人工老化处理（高温:45℃,高湿:100%相对湿度）对种子活力、H₂O₂含量、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量及种胚m RNA氧化状况等方面的影响,采用原位杂交和荧光定量PCR技术分析了部分高度氧化的蛋白质合成及能量代谢相关m RNA的表达模式,以期为揭示种子衰老的分子机制提供依据。初步研究结果如下:1. 人工老化处理后,种皮颜色随着老化程度的加深逐渐变淡,失去光泽。种子活力随着老化时间的延长逐渐下降,种子发芽率、活力指数、发芽指数及发芽速率等活力指标均表现为下降趋势。2. 老化过程中,种胚过氧化氢酶活性逐渐下降,抗氧化系统遭到破坏。种胚细胞中H₂O₂含量随着老化时间的延长先升高后降低,老化处理3天后,H₂O₂含量达到最大值,ROS在种子老化过程中产生并首先积累在胚根部位。种胚细胞中MDA的含量表现为逐渐增加的趋势,细胞膜的氧化损伤程度加重。3. 用芯片杂交技术筛选出27个人工老化过程中发生高度氧化的贮藏m RNA,这些贮藏m RNA的氧化主要集中在蛋白质的合成和能量代谢相关的m RNA。高度氧化的蛋白质合成m RNA主要有成熟酶m RNA和核糖体蛋白m RNA,成熟酶的主要功能是与内含子RNA结合,促进RNA的剪接;核糖体蛋白在蛋白质合成过程中起重要作用,同时还参与DNA复制,调控转录、翻译等过程。成熟酶m RNA和核糖体蛋白m RNA发生高度氧化,可能会造成蛋白质合成受阻,不利于种子的萌发。高度氧化的能量代谢相关m RNA主要有细胞色素c氧化酶m RNA、NADH脱氢酶m RNA以及ATP合成酶m RNA。细胞色素c氧化酶和NADH脱氢酶是细胞电子传递链的主要组成成分,ATP合成酶参与氧化磷酸化和光合磷酸化,细胞色素c氧化酶m RNA、NADH脱氢酶m RNA以及ATP合成酶m RNA发生氧化直接影响细胞的正常供能。4. 原位杂交结果显示,蛋白质合成相关m RNA（GRMZM5G851769、GRMZM5G881135）和能量代谢相关m RNA（GRMZM5G872710、GRMZM2G156536）在整个玉米胚中均有表达,且在胚芽和胚根中的表达量较高。5. q RT-PCR技术对蛋白质合成和能量代谢相关m RNA表达模式进行分析,结果显示,人工老化过程中蛋白质合成相关基因和能量代谢相关m RNA随着老化时间的延长,其表达量均逐渐下降。6. 根据本实验室前人的研究,结合本实验结果,提出了种子衰老可能的机制:种子在老化过程中,由于CAT活性降低,导致活性氧（Reactive oxygene species,ROS）大量积累,对种胚中贮藏m RNA造成氧化损伤,从而导致蛋白质合成和能量代谢相关m RNA在老化过程中下调表达,阻碍蛋白质的合成及细胞的正常供能,导致种子活力下降。