无菌马尾松种子超低温保存技术研究

该研究利用液氮将不同含水量的无菌马尾松种子(27.4%、24.6%、22.7%、16.8%、15.8%、10.7%、7.5%、6.1%、4.8%、3.2%)进行超低温保存。结果表明:(1)在3.2%～6.1%含水量范围内,经液氮冷冻保存后的发芽率随着含水量升高而逐渐升高,在含水量6.1%时,发芽率达到最大值(91.33%);当含水量大于6.1%时,发芽率逐渐下降,尤其是当含水量大于15.8%时,发芽率迅速下降;在3.2%～7.5%含水量范围内冻存后发芽率在80%以上。(2)冷冻、化冻方式影响超低温保存效果。种子无需低温预冷,直接投入液氮保存(快速冷冻)效果最好;室温空气化冻(缓慢化冻)较42℃水浴化冻发芽率高,且后者容易发生种皮炸裂现象。(3)种皮对马尾松种子超低温保存过程起到保护作用,使其免受机械损伤,去掉外种皮的种子冻存后发芽率显著下降,且容易出现形态不正常的幼苗。(4)超低温保存对马尾松种子萌发具有一定"刺激"作用,在最适含水量6.1%时,经超低温保存后种子的发芽率显著大于对照种子。总之,含水量、冷冻方法、化冻方法、种皮结构显著影响超低温保存效果,马尾松种子超低温保存的最优方法是将种子含水量控制在6.1%,直接投入液氮快速冷冻后室温空气缓慢化冻,冻后发芽率可在90%以上。马尾松种子超低温保存技术体系的建立,为其种质资源的长期保存提供了技术支持。     

脱水速率和降温速率对葡萄柚种子超低温保存的影响

以新鲜葡萄柚(Citrus paradise)种子为材料,使用3种脱水速率处理至约20%含水量,然后用饱和盐溶液平衡至10种不同的含水量,再进行简化的二步法超低温保存;同时,以经过15 ℃、50%相对湿度(RH)条件脱水至含水量约12%的葡萄柚种子为材料,使用程序降温仪进行5个降温速率和3个预冷温度的传统二步法超低温保存。结果表明,葡萄柚种子对脱水敏感,种子含水量越低,成苗率越低。而且,脱水速率越快,对种子的损伤越大,成苗率呈现75% RH>50% RH>15% RH;冷冻处理对种子有进一步的伤害,含水量6%～8%的种子超低温保存效果最佳,但脱水速率对超低温保存的种子成苗率的影响不明显。用传统二步法超低温保存葡萄柚种子,与预冷对照相比,经液氮冷冻的种子成苗率都有明显下降。在预冷对照组中,-2.5 ℃·min^-1降温速率的种子成苗率最高,在冷冻保存中-0.5 ℃·min^-1和-0.25 ℃·min^-1的降温速率最有利于超低温保存。预冷温度从-40 ℃降至-60 ℃,未超低温处理种子的发芽率降低,但超低温处理种子的发芽率提高。     

超低温冷冻对益智种子生理生化特性的影响

益智(Alpinia oxyphylla)是我国四大南药之一,其种子为顽拗性种子,不耐干燥和低温,无法常规保存。为解决益智种子长期稳定保存的问题,该研究以益智种子为材料,从种子含水量以及冷冻方式方面优化益智种子超低温保存方法,并对比液氮冷冻前后种子发芽率、α-淀粉酶活性、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、脱氢酶活性、丙二醛含量等活力指标,分析液氮超低温冷冻对益智种子生理生化特性的影响。结果表明:直接液氮冷冻含水量13.92%~14.38%范围的种子是益智种子超低温保存的最佳条件。液氮冷冻后,随着超低温冷冻时间的延长,益智种子发芽率先由76.76%下降至52.5%,再上升至65%,最后下降并稳定在50%以上。其种子α-淀粉酶活性先下降后上升,然后又下降,最后上升并稳定至冷冻前的水平。丙二醛含量则是先上升后下降,最后趋于平稳状态。过氧化物酶活性是先下降,然后稳定在恒定水平。超氧化物歧化酶活性是随着冷冻时间的延长而持续上升,脱氢酶活性则是持续下降。以上结果说明,液氮冷冻时间对益智活力有一定的影响,但对种子有些性能具有一定的促进作用。无论是发芽率,还是生理生化指标,都不同程度表明液氮超低温保存益智种子是可行的。     

超低温冷冻对羯布罗香种子结构和生理生化特性的影响

为长期、稳定、有效地保存羯布罗香(Dipterocarpus turbinatus Gaertn.F.)种子,探讨了低温冷藏对种子活力、结构和生理生化指标的影响。结果表明,45%的含水量是种子的安全储藏含水量;玻璃化冷冻和缓慢冷冻对种子结构损害较大,且冷冻后的种子活力下降幅度大;快速冷冻法是种子超低温保存的最佳冷冻方式;液氮冷冻降低了种子过氧化物酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,提高了α-淀粉酶活性,而对丙二醛含量无显著影响。因此,超低温保存羯布罗香种子是科学可行的。     

八棱海棠种子超低温保存中含水量对糖代谢的影响

含水量是影响种子超低温保存效果的关键因素，而其作用机制尚不完全清楚。为探讨含水量对种子超低温保存生活力的影响途径，该研究以八棱海棠种子为材料，通过硅胶干燥法获得不同含水量的种子，测定超低温保存后种子生活力、糖含量及相关酶指标的变化并分析相关性。结果表明：(1)超低温保存15 d后，不同含水量种子生活力不同，随着种子含水量的降低，种子生活力呈现先升高后降低的趋势，含水量为9.02%的八棱海棠种子生活力最高，为53.33%;超低温保存120 d后，种子生活力随着含水量下降一直升高，含水量为6.40%生活力最高，为27.78%。这表明八棱海棠种子含水量对超低温保存后的生活力有明显影响，但受液氮保存时间影响，随着液氮保存时间的延长，最适含水量降低。(2)相关分析显示，超低温保存后种子含水量与生活力呈极显著负相关(r=-0.82);与果糖和蔗糖含量、酸性转化酶、果糖激酶呈显著负相关，而种子萌发率与这些指标呈显著正相关。这表明种子含水量通过影响酸性转化酶活性而影响蔗糖和果糖含量，进而影响蔗糖代谢，响应低温和脱水胁迫，最终导致生活力差异。种子生活力还受到介导果糖激酶的果糖代谢影响。此外，海藻糖也是种...     

植物种质资源超低温保存概述

简要回顾了植物种质资源超低温保存的历史,说明了超低温保存植物材料的多样性,阐述了超低温耐性的生物学基础及超低温伤害产生的原因和类型,介绍了各种常用超低温保存方法的技术要点,并对生产顽拗性种子的植物种质资源的超低温保存作了专门的论述,分析了生产顽拗性种子的植物种质资源超低温保存的潜力、现状和困难,指出顽拗性种子的超低温保存是植物种质资源超低温保存的重点和难点,而真正实现用超低温保存技术贮藏顽拗性植物种质资源还有很长的路要走。     

桃花粉低温和超低温保存方法比较研究

桃(Prunus persica(L.)Batsch)是我国重要的无性繁殖作物种质资源,目前主要保存于3个国家无性繁殖作物种质圃。随着以茎尖、花粉、休眠芽为保存载体的超低温保存技术的发展,超低温保存已成为无性繁殖作物重要备份保存方式。本研究以15份桃种质花粉为研究对象,开展含水量、回湿处理和保存温度(4℃低温保存和液氮超低温保存)对保存后花粉离体萌发率的影响研究。研究结果:明确了桃种质花粉超低温保存的含水量;揭示了回湿处理对部分桃种质花粉超低温保存产生显著影响;超低温保存后花粉离体萌发率最高可达83%;4℃低温保存和超低温保存比较研究结果表明,超低温保存4年后14份桃种质花粉离体萌发率仍可保持30%以上,11份桃种质花粉离体萌发率与保存前花粉离体萌发率相比无显著变化甚至显著提高,而4℃低温保存的花粉离体萌发率降至0。该研究为国家种质库建立花粉规模化超低温保存提供技术支撑。     

动物种质细胞的超低温冷冻保存

目前不少种类的动物种质细胞都可在超低温条件下保存,随着低温生物学和生殖生物学的不断发展,超低温保存技术也在不断发展,可以保存的动物种质细胞范围也在不断扩大。但目前超低温保存技术面临的困难和需要解决的问题是如何提高种质细胞冷冻保存的效果,寻求最佳冷冻方案,降低种质细胞的冷冻损伤,进而运用超低温冷冻技术保护物种的多样性。从目前的研究情况来看,动物种质细胞超低温保存的常用方法有程序降温法和玻璃化法。防冻     

玻璃化法超低温保存对大叶藻种子活力的影响

通过设置玻璃化法超低温保存的3个关键要素,即冰冻保护液处理、玻璃化溶液脱水时间和冷冻处理,研究了玻璃化法超低温保存对大叶藻种子活力的影响.结果表明:冰冻保护液处理和玻璃化溶液脱水时间对大叶藻种子活力无显著影响;冷冻处理组种子活力显著低于对照组,而冰冻保护液和玻璃化脱水处理对冷冻后种子活力的影响不显著,表明冰冻保护液和玻璃化溶液未对种子起到明显的保护作用;未冰冻保护液处理组玻璃化溶液脱水4h时种子活力显著低于其他脱水时间,而冰冻保护液处理组脱水4h时与其他脱水时间无明显不同,表明较长时间的玻璃化溶液脱水处理需使用冰冻保护液进行预处理.研究结果为超低温保存大叶藻种子提供了参考.     

低温保存技术在顽拗性种子种质保存中的利用

由于顽拗性种子不耐脱水且对低温敏感,常规保存方法难以达到长期保存的目的。因此,(超)低温保存顽拗性种子种质是最理想的方法。顽拗性种子的低温保存,应用较多的是玻璃化法和两步法。诸多因素影响着低温保存的成败,如种子或胚的含水量水平、溶液低温保护剂效应、降温冰冻与解冻方式、水合过程以及后培养等,这些需深入探索与解决。除顽拗性种子脱水耐性和低温敏感性机理外,植物细胞的冻害和抗冻机理也亟需探明,以便找到最佳冷冻方法,制定长期保存种质基因的最佳方案。     

三种植物生长调节剂对降香黄檀种子发芽的影响

采用三种植物生长调节剂GA3、IBA和6-BA不同浓度按正交设计方法,搭配处理组合,对降香黄檀种子进行处理,通过对种子发芽率、发芽势和发芽指数指标的测定,研究不同浓度的植物生长调节剂对珍贵用材树种降香黄檀种子萌发的影响。结果表明:3种植物生长调节剂浸种对降香黄檀种子萌发以6-BA的促进效果较好,GA3次之,而IBA对降香黄檀种子的发芽促进作用不明显,以处理组合6-BA50mg/L6h为最优,显著提高种子的萌发率。     

Fire‐related cues break seed dormancy of six legumes of tropical eucalypt savannas in north‐eastern Australia

Abstract This paper describes an assessment of the effect of exposure to fire‐related cues (heat shock, smoke and nitrate) and the interactions between the cues on seed dormancy release of tropical savanna legumes in north‐eastern Australia. Ten legume species were tested, comprising both native and exotic species. The ten species responded variously to the treatments. Brief exposure to temperatures between 80 and 100°C was found to break the seed dormancy of the native ephemeral herbs Chamaecrista mimosoides, Crotalaria calycina, Crotalaria montana, Indigofera hirsuta and Tephrosia juncea, as well as the exotic ephemeral herb Crotalaria lanceolata. Exposure to 80°C combined with treatment with a nitrate solution produced an additive effect on the germination of Chamaecrista mimosoides and Crotalaria lanceolata. However, the four species with the heaviest seeds, two exotic ephemeral herbs (Chamaecrista absus and Crotalaria pallida) and two native perennials (Galactia tenuiflora and Glycine tomentella) displayed no significant increase in germination with exposure to fire‐related cues. Exposure to 120°C for 5 min produced seed mortality in all species tested. Two of the largest seeded species, Crotalaria pallida and Galactia tenuiflora, displayed the lowest tolerance to heat shock, with seed mortality after exposure to 100°C for 5 min. These data indicate that fire can promote the germination of some tropical savanna legumes. As a proportion of seeds of each species displayed no innate dormancy, some germination may occur in the absence of fire, especially of exotic species.     

植物生长调节剂对降香黄檀种子萌发的影响

用6-BA、IBA、GA 3等3种植物生长调节剂对降香黄檀种子进行萌发处理,测定降香黄檀种子中可溶性糖、淀粉、蛋白质和脂肪含量的变化。结果表明,降香黄檀种子在不同的萌发处理过程中,可溶性糖含量均呈下降趋势,萌发结束时淀粉含量由第3 d的0.6%下降至0.2%以下,其中6-BA处理后种子萌发前期（3～6 d）淀粉含量变化不大,后期则有一个显著的下降趋势;3种植物生长调节剂对降香黄檀种子蛋白质、脂肪含量变化影响不明显。     

鸡粪改良铜尾矿对3种豆科植物生长及基质微生物量和酶活性的影响

基质改良和耐性植物种选择是重金属矿业废弃地人工生态恢复的关键。通过室内盆栽试验研究不同比例腐熟鸡粪改良铜尾矿后对3种豆科植物决明(Cassia tora)、田菁(Sesbania cannabina)、菽麻(Crotalaria juncea)生长和尾矿基质中土壤微生物量C、N及过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和脱氢酶活性的影响。结果表明:添加鸡粪改良处理后3种植物茎叶生物量、根系生物量和体内总磷含量均有提高,植物体内总氮含量则只有菽麻明显增加。添加鸡粪可提高尾矿基质中微生物量C以及脲酶和脱氢酶活性,其中菽麻生长的尾矿基质中微生物量C含量增加最显著。尾矿基质中微生物量C与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,菽麻生长的尾矿基质中微生物量C与基质中有效态Cu、Zn呈显著负相关。田菁、菽麻生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中总氮、有效磷呈显著正相关,决明、菽麻生长的尾矿基质中脱氢酶与基质中微生物量C呈显著正相关,决明生长的尾矿基质中脲酶、脱氢酶与基质中有效态Zn呈显著负相关。综合分析表明,铜尾矿∶鸡粪=250∶1的处理方式可作为鸡粪改良铜尾矿基质较好的一种比例模式,该处理方式下菽麻可作为铜尾矿生态修复优选植物种。     

温度对高山植物紫花针茅种子萌发特性的影响

温度是影响种子萌发的重要因子,在气候变暖和草地退化的背景下,认识温度变化对紫花针茅（Stipa purpurea） 种子萌发的影响有重要意义。作者系统研究了6个恒温条件（5、10、15、20、25、30℃）和3个变温条件（5/15、10/20、15/25℃）对不同居群紫花针茅种子萌发特性的影响。结果表明,紫花针茅种子适宜的萌发温度范围为15~25℃,低于10℃或高于30℃的温度都会抑制种子的萌发;与对应的恒温条件相比,变温条件不能起到促进紫花针茅种子萌发的作用;不同居群紫花针茅种子萌发对温度的响应既有相同点,也有不同点;海拔高度与种子萌发率存在极显著负相关关系,种子萌发季土壤温度与种子萌发存在显著负相关关系。本研究将为合理的保护和恢复紫花针茅草地提供一定科学依据。     

束花石斛种子超低温保存的研究

以濒危兰科物种野生束花石斛（Dendrobium chrysanthum）的成熟种子为材料,研究了PVS2植物玻璃化液对其萌发的作用,以及快速冷冻法和玻璃化法对种子超低温保存的影响。结果表明,种子的萌发率随着PVS2处理时间的延长而下降。PVS2预处理能明显地增加种子的超低温耐性。当预处理时间为15～45min时,种子的超低温耐性随预处理时间的延长而增加;当预处理时间长于60min后,种子的超低温耐性随预处理时间的延长而下降。经液氮保存后,存活的种子能萌发成为正常的幼苗。结论是经PVS2预处理45min后,成熟的束花石斛种子能成功地进行超低温保存。     

生菜种子低温处理后耐冻性和脂肪酸合成代谢的关系研究

以生菜(Lactuca sativa)种子为研究对象,通过不同时间的吸水处理分析其含水量变化,再通过程序降温处理,分析不同含水量种子发芽率的差异,以及脂肪酸合成有关基因(FAD2、FAD3、PPT、ELOVL)和冷调节基因ICE1的表达。结果表明,种子含水量随吸水时间增加而升高。程序降温至同样的低温冷冻条件下(-20℃、-22℃),吸水时间小于6 h的种子发芽率较高,而吸水8 h以上的种子发芽率显著降低。种子吸水8 h含水量处于饱和状态,在此状态下种子对低温较为敏感,说明含水量对种子耐冻性有影响。冷冻处理后生菜种子基因表达检测结果表明,脂肪酸去饱和酶基因(FAD2、FAD3)、蛋白质棕榈酰基硫脂酶相关基因(PPT）、长链脂肪酸延伸酶相关基因(ELOVL)的表达水平均随着种子含水量增加呈上升趋势,吸胀10 h的种子表达量最高,此时种子由于高含水量所受冷冻伤害最大。基因ICE1在冷冻处理种子中的表达也随着吸水时间增加而升高,在吸水10 h时种子中表达量到最高水平。综上,种子含水量越高,所受冷冻伤害越大。但种子在低温条件下具有一定的抗冷反应,可通过相关基因的过表达调控合成更多不饱和脂肪酸、抗冻蛋白等提高含水种子耐冻性。     

Nonrandom spatial structuring of orchids in a hybrid zone of three Orchis species

? Nonrandom species-species associations may arise from a range of factors, including localized dispersal, intra- and interspecific interactions and heterogeneous environmental conditions. Because seed germination and establishment in orchids are critically dependent upon the availability of suitable mycorrhizal fungi, species-species associations in orchids may reflect associations with mycorrhizal fungi. ? To test this hypothesis, we examined spatial association patterns, mycorrhizal associations and germination success in a hybrid zone containing three species of the genus Orchis (Orchis anthropophora, Orchis militaris and Orchis purpurea). ? Hybridization occurred predominantly between O. purpurea and O. militaris. The spatial distribution patterns of most pure species and hybrids were independent from each other, except that of O. purpurea and its hybrids. The fungal community composition of established individuals differed significantly between pure species, but not between hybrids and O. purpurea. Seed germination experiments using pure seeds showed that the highest number of protocorms were found in regions where adult individuals were most abundant. In the case of hybrid seeds, germination was restricted to areas where the mother plant was most abundant. ? Overall, these results suggest that the observed nonrandom spatial distribution of both pure and hybrid plants is dependent on the contingencies of the spatial distribution of suitable mycorrhizal fungi.