种子超干贮藏的生理生化基础和耐干机制研究进展

近年来,种子超干贮藏逐渐成为种子生物学及植物种质资源保存领域的研究热点,本文从超干贮藏种子的生理生化基础、耐干机制等方面综述了种子超干贮藏国内外研究的最新进展,并对此领域的研究进行展望.     

多年超干贮存对大葱种子生理生化特性的影响

大葱种子的贮存效应随着贮存温度和种子含水量的不同而变化。超干含水量的大葱种子(MC2 8% )在 2 0℃温度下密封贮存 11年后 ,种子发芽率和苗长没有明显降低 ,脱氢酶活性、SOD活性及细胞膜完整性均得到较好的维持。 2 8%和 5 3%的大葱种子在 0℃温度下密封贮存 13年后 ,也具有一定的种子发芽率和苗长 ,而 7 4 %和 2 6 %的大葱种子活力全部丧失。这意味着利用超干技术保存大葱种质是可行的     

种子超干贮藏研究进展

超干贮藏是一种新兴的种子贮藏方式。超干处理有利于种子细胞膜结构和功能的稳定,保持遗传物质和细胞超微结构的完整,自由基清除系统活性高,自由基含量较低,脂质过氧化作用受到抑制,从而提高了种子的耐贮性。种子超干最适含水量受多种因素影响,与种子内蛋白质、脂肪、碳水化合物的合成和积累以及贮藏温度相关。不同种子超干处理的效果差别很大,其适宜的超干处理方法也不尽相同。     

超干贮藏与回湿处理对白皮松种子萌发及生理特性的影响

采用硅胶法,对白皮松种子进行脱水处理,对获得的各含水量种子(7.27％、4.14％、3.19％和2.18％)进行3个月的室温贮藏,以常规冷库贮藏种子为对照.通过对贮藏前及贮藏后经回湿处理的种子进行发芽、酶活性及丙二醛的测定,研究超干贮藏与回湿处理对白皮松种子萌发及生理特性的影响.结果表明:(1)与未贮藏种子相比,不同含水量的种子贮藏后其发芽和生理指标均有所下降,但含水量为3.19％的种子各指标降幅最小,其中发芽率仅下降4.88％,达到52％;与冷库贮藏种子相比,含水量为3.19％的种子各指标也没有显著差异;(2)与未回湿种子相比,经回湿处理后的各含水量种子发芽和生理指标都有所提高,其中含水量为3.19％的种子各指标均已超过初始种子,发芽率达68％,酶活性保持在最高水平,种子的抗脂质氧化能力最强.     

种子寿命与超干贮藏

从种子寿命的概念、影响种子寿命的内外因子及种子劣变机理方面对种子寿命研究进展情况进行了综述,对种子贮藏的新技术--种子超干贮藏的意义、原理、方法及干燥损伤、吸胀损伤等有关生理机制问题进行了探讨.     

超干贮藏与常规贮藏对芹菜种子活力影响的差异性研究

芹菜种子经过超干处理,在常温下贮藏一段时间后,其发芽率、发芽指数、活力指数比常规贮藏种子高且差异显著。超干贮藏种子外渗液的电导率和丙二醛（MDA）含量显著低于常规贮藏种子;超干种子的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等活性高于常规贮藏种子。     

超干贮藏对生菜种子生活力和活力的影响

试验以氯化钙为干燥剂，将种子含水量降至5.17％、4.48％、3.13％和2.71％。每隔三个月取出检测种子生活力和活力，一年的监测结果显示：生菜种子开放贮藏时生活力和活力下降最快，经过脱水干燥的种子耐藏性增强，随着种子含水量的降低，种子的各项生活力和活力增强，2.71％含水量的生菜种子贮藏效果最好。     

红麻种子超干贮藏研究

选用粤丰1号和青皮3号红麻种子为试材，进行超干贮藏研究。两品种种子的原始水分分别为13.69%和10.72%，经日晒降水至8.37%和9.10%，再用硅胶作干燥剂，将粤丰1号种子水分降至5.80%、4.65%、3.51%，青皮3号种子水分降至6.45%、5.22%、4.51%、3.70%。各水分种子分别密封贮藏于室温和0～5℃低温下，11个月后取出种子经室内水分平衡后测定生活力和活力。结果表明：超干贮藏和低温下适当低水分贮藏，均可使红麻种子保持较高生活力和活力。粤丰1号最佳水分，室温下的4.65%，低温下的8.37%；青皮3号最佳水分，室温下为4.51%，低温下为9.10%。     

沙引发对棉花老化种子活力及幼苗生理变化的影响

以转基因抗虫棉花品种中棉所41和浙905为材料,以其遗传背景品种中棉所23为对照,研究了沙引发处理对经人工老化的棉花种子的活力、田间出苗率以及幼苗生长特性的影响.结果表明,沙引发处理对提高人工老化的棉花种子的活力和幼苗生长具有显著的效果.幼苗子叶和根的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量测定结果表明,沙引发处理使中棉所41和浙905幼苗子叶和根部维持了较高的SOD和POD活性,而中棉所23幼苗根部SOD和POD活性较老化未引发对照有明显提高.沙引发处理显著减少了3个参试品种幼苗子叶MDA的积累,说明沙引发有助于老化棉花种子的发芽和幼苗的生长发育,提高棉花的抗逆能力.沙引发效果受基因型影响,表现为转基因抗虫棉花品种浙905和中棉所41＞抗老化能力较强的对照中棉所23.     

超干贮藏对玉米种子活力的影响

笔者研究了超干对玉米种子活力的影响,实验表明超干对玉米种子的活力和SOD、POD的活性影响较小,超干对其细胞膜的轻微损伤可在萌发吸胀时得到修复,故适宜超干贮藏。     

不同老化处理时间对棉花种子生理生化的影响

以鲁棉10号棉花种子为实验材料,用LH-80型人工老化箱处理棉花种子0(ck),2,4,6,8d和12d,测定其发芽指标(发芽率、发芽势和发芽指数)和生化指标(SOD、POD和MDA活性)以及相对电导率.结果表明:随着老化程度的加深,发芽指标均呈现下降趋势,与对照相比分别降低7.66％～30.00％、3.34％～28.00％和2.27％～14.82％.老化过程中,SOD和POD活性随着老化时间的延长总体均降低,而MDA活性和相对电导率随老化时间的延长总体逐渐升高.     

超干处理延长菜豆种子寿命的生理生化机制研究

为研究菜豆种子在超干处理条件下抗老化能力,以菜豆品种‘将军’、‘紫冠’、‘热那亚’为试验材料,采用硅胶脱水的方法制备不同含水量的种子,并对不同程度超干处理的菜豆种子进行人工老化,对老化后种子发芽率、发芽指数、种子活力及生理指标进行测定,进一步讨论菜豆种子的最适含水量。结果表明,‘将军’种子含水量降至5.78%~6.95%时,种子各指标在老化后保持在较高水平;‘紫冠’种子含水量为5.35%~6.89%时,老化后各指标均高于自然干燥种子,且差异显著;‘热那亚’种子含水量为5.01%~6.15%时,老化后各发芽指标、热稳蛋白含量均高于自然干燥种子。说明超干保存菜豆种子具有一定的可行性。     

人工老化对2种芝麻种子生理特性的影响

选用黑、白芝麻为材料,通过(58±1)℃人工老化处理后的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数以及种子浸泡液中电导率和糖含量、丙二醛含量和过氧化物酶活性的测定。试验结果表明,2种芝麻随着老化时间的延长,种子生活力发生不同程度的下降,白芝麻的下降幅度比黑芝麻的大。电导率、糖含量和丙二醛含量则随着种子老化程度的加剧而上升,过氧化物酶活性则下降。各指标间的相关分析显示,在相同的老化时间下黑芝麻的活力较白芝麻要高,以浸泡液的糖含量指示油料种子芝麻老化程度不合适。     

植物低温保护剂对浸种棉苗生理生化及产量的影响

研究表明，浸种棉苗ＳＯＤ（超氧物歧化酶）、ＰＯＤ（过氧化物酶）、ＣＡＴ（过氧化氢酶）活性升高；ＭＤＡ（丙二醛）含量及电导率降低；Ｐｒｏ、可溶性总糖和叶绿素含量增加；根和叶ＴＴＣ（氯化三苯基四氮唑）还原率同步增大，电导率同步降低。田间试验结果在明，座桃率提高，霜前花增多，稳产高产优质。棉苗喷药可抵抗－２℃（５ｈ）～－３℃（３ｈ）～－４℃（３ｈ）～－５℃（１ｈ）长达１２小时不受冻害，这种抗寒力可保持１个月。     

高温老化对棉花种子发芽及生理特性影响的研究

以晋棉21、晋棉32、晋棉34、太91995四个棉花品种为材料,研究了人工高温高湿老化处理对种子发芽指标、活力,电导率的影响以及幼苗下胚轴中过氧化物酶(POD)、超氧歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化.结果表明在高温(45±1)℃、高湿(相对湿度100%)密闭环境条件下,随着老化处理时间的延长,4个棉花品种的发芽指标、种子活力表现为先升高而后逐渐降低的变化趋势,而4个品种吸胀后的种胚电导率呈逐渐上升的趋势.老化处理后发芽3d的幼苗下胚轴中POD、SOD活性的变化,4个品种都表现为双峰曲线,而MDA含量受POD、SOD活性的影响,与POD活性变化达到了极显著的负相关.     

棉花根系生长分布及生理特性的研究进展

 棉花根系的生长、分布和生理活性对棉花整体生长发育起着十分重要的作用,但是观测上的不便给研究带来一定困难,导致相关规律与机理的认识不及地上部深入。本文以近年研究报道为依据,对棉花根系研究方法、根系的生长、分布特征、影响因素及生理特性等进行了较为系统地阐述,并提出了今后棉花根系研究的重点问题。     

钾对棉花生长发育生理特性以及产量品质的影响研究

棉花是喜钾作物。钾作为棉花生长发育必需的大量元素之一,对棉花的产量和品质均有重要的影响。参考相关的资料,此文综述了钾对棉花生长发育、生理特性以及产量品质影响的研究进展状况,并提出了一些在研究中有待进一步解决的问题。     

抗虫基因导入对棉花形态、产量性状及生理特性的影响

 从棉花形态性状、产量性状和生理特性三个方面较系统地研究了抗虫基因导入对棉花生长发育的影响。结果表明,转基因抗虫棉的单株结铃数、成铃率高于其受体品种;单株果枝数、单株果节数、铃重、衣分低于受体品种。还在棉花不同发育时期对其生理、生化特性进行了测定。 结果表明,在7月8日以前,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量低于其受体品种,从7月8日以后,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量高于其受体品种。研究还表明,转基因抗虫棉抗环境胁迫能力差,容易早衰。全生育期内,转基因抗虫棉MDA 含量均高于其相应的受体品种,SOD、POD 和CAT酶活性均比其受体品种低。     

NaCl胁迫对烟草种子萌发及幼苗生理特性的影响

研究不同浓度（质量分数）的NaCl (0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)对烟草种子萌发及幼苗生理特性的影响;测定了相对发芽势、相对发芽率、幼苗根长、以及叶绿素、细胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量;随着盐浓度增加,烟草相对发芽势、相对发芽率、根的长度、叶绿素含量呈现下降的趋势;细胞膜透性、脯氨酸含量则表现为持续升高趋势;丙二醛含量呈现先升后降的趋势;在盐浓度为1.2%时,烟草叶片叶绿素含量降幅最大,而此时丙二醛含量达到最大值,这对研究烟草抗盐机制提供了可靠依据。     

甲哌鎓化控对南疆杂交棉功能叶生理指标及产量性状的影响

在南疆气候生态条件下,设置6组不同甲哌鎓喷施次数,以兆丰1号和鲁棉研30号2个杂交棉品种为材料,研究植物生长调节剂甲哌鎓对杂交棉功能叶生理特性及产量性状的影响。结果表明:喷施甲哌鎓并未改变杂交棉主要生理指标的变化规律,但较对照明显提高了同期各指标值及峰值持续时间。系统喷施甲哌鎓3~4次使得棉花株型紧凑,成铃率高;LAI前期上升快,峰值高且持续期长,后期下降缓慢;功能叶SPAD值增大且后期下降缓慢,净光合速率(Pn)峰值高且持续时间长;可溶性糖含量(SS)与可溶性蛋白质含量(SP)明显增加;皮棉产量增产显著。