种子顽拗性的形成机理及其保存技术

根据种子的脱水行为将种子分为正常性种子、顽拗性种子和中间性种子。顽拗性种子在发育的末期不经历成熟脱水．脱落时有相对高的含水量,并且对低温和脱水干燥非常敏感。在自然界,顽拗性种子存在一个连续群,即低度、中度和高度顽拗性种子,其差异在于对脱水伤害的敏感程度。影响种子顽拗性的因素,既有种子本身的生理生化物质基础,也有种子在母株上发育过程中所经受的外界环境的影响。目前,对种子脱水耐性的分子机制及其保存技术研究得较多。本文综述了有关顽拗性种子研究的近期进展。     

不同发育时期黄皮种子脱水敏感性的研究

自花后４６ｄ到８８ｄ果实成熟．黄皮种子的发芽率由０升至１００％．而活力指数逐渐上升,到花后７４ｄ达到最大值,之后略有下降．每粒种子的呼吸强度在花后４６－６７ｄ持续增加,此后则渐渐减弱,但湿藏２ｄ后又回升．黄皮种子的发育明显超前于果实．花后７４ｄ时．每粒种子的干重已接近最大值,这时种子活力最大．而果实的鲜重虽然已接近最大值．但其干重却只有成熟时的７３％。花后４６－５３ｄ的种子,其发芽率小于１００％,轻微脱水能提高种子的发芽率及活力指数,花后６０ｄ至果实成熟．种子发芽率均为１００％．这时任何程度的脱水都会引起活力指数的下降,但不同发育时期的黄皮种子耐脱水力有差别．其中以花后６７ｄ的耐脱水力最强．花后８８ｄ果实成熟时种子的耐脱水力最弱。     

种子顽拗性:最新评价

根据种子的脱水行为,可以把种子分为正常性、顽拗性和中间性种子三种类型.种子脱水耐性和脱水敏感性的鉴定是制定种子的贮藏策略和物种基因资源长期保存的依据.除了物种的内在特性外,种子的发育状态、脱水速率、脱水时和重新水合时的环境是影响种子脱水耐性的重要因子.种子的存活率、电解质渗漏速率和存活种子的萌发生长速率是衡量种子脱水耐性的良好的综合参数.种子的脱水耐性是一种数量性状,用"临界含水量"的概念来判断是不正确的,且在评价种子顽拗性中引起了一些混乱.本文还提出了一种全新的评价种子顽拗性的工作模式.     

种子顽拗性：最新评价

根据种子的脱水行为,可以把种子分为正常性、顽拗性和中间性种子三种类型。种子脱水耐性和脱水敏感性的鉴定是制定种子的贮藏策略和物种基因资源长期保存的依据。除了物种的内在特性外,种子的发育状态、脱水速率、脱水时和重新水合时的环境是影响种子脱水耐性的重要因子。种子的存活率、电解质渗漏速率和存活种子的萌发生长速率是衡量种子脱水耐性的良好的综合参数。种子的脱水耐性是一种数量性状,用“临界含水量”的概念来判断是不正确的,且在评价种子顽拗性中引起了一些混乱。本文还提出了一种全新的评价种子顽拗性的工作模式。     

种子脱水耐性及其与种子类型和发育阶段的相关性

种子脱水耐性是种子发育过程中获得的综合特性,是判断种子贮藏持性的一个重要依据。当种子获得脱水耐性时,生理,形态和结构会发生相应的变化,包括糖,蛋白质,脂类和抗氧化系统等保护性物质的合成,各种保护性物质不是单独作用的,而是协同调节种子的脱水耐性。不同的植物种子,其脱水耐性不同,并且随着种子的发育而变化。关于种子脱水耐性的获得,主要有2种观点,一种认为是数量性状,另一种认为是突变性状。种子库收集种子保存时,适时采集和适度脱水才能有效地延长种子的贮藏寿命。     

黄皮种子脱水敏感性与萌发事件的研究

黄皮种子对脱水非常敏感,含水量从51％下降至22.4％,种子的发芽率和发芽指数为零,是典型的顽拗性种子。自然脱水时,种子中可溶性糖的含量增加,淀粉的含量下降;磷酸化酶,异柠檬酸裂解酶以及旺轴中α—和β—淀粉酶的活性先增加然后下降;子叶中α—和β—淀粉酶的活性呈下降趋势。这些变化类似于吸水萌发的黄皮和豌豆种子。可以认为黄皮种子脱水敏感性的原因是在脱落时萌发。随着萌发过程的进行,水分成为限制因子,使种子生活力丧失。     

种子脱水耐性与LEA蛋白

就正常性种子的发育产物ＬＥＡ蛋白的产生,ＬＥＡ蛋白的共同特征、可能作用,ＡＢＡ对ＬＥＡ蛋白基因表达的调节以及正常性种子和顽拗性种子的脱水耐性与类脱水素蛋白之间的关系等问题的研究现状进行了综述。     

黄皮种子脱水敏感性与脂质过氧化作用

黄皮种子自然脱水时,种子的发芽率和发芽指数迅速下降;种子浸泡液的电导率和可溶性物质的量大大增加;线粒体膜和质膜ATPase的活性下降;种子中SOD活性先上升,然后下降;脂质过氧化产物MDA和脂质氢过氧化物的量大大增加。DDC、MDA和Fe2 促进脂质过氧化作用,降低种子生活力;ASA和甘露醇对脂质过氧化有抑制作用,提高种子生活力。     

第5届国际种子和植物组织脱水耐性和脱水敏感性工作会议简讯

由国际种子科学学会和南非克瓦祖鲁一纳塔尔（KwaZulu—Natal）大学生物和保护科学学院联合主办的第五届国际种子和植物组织脱水耐性和脱水敏感性工作会议于2007年1月14-21日在南非德拉肯斯堡召开。来自美国、英国、加拿大、荷兰和南非等12个国家和地区的58名代表参加了会议。国际著名种子生物学家DerekBewley（现任国际种子科学学会主席）、PatriciaBerjak（国际种子科学学会主席候选人）、Norman Pammenter、Christina Waiters和Marc Cohn等教授参加了会议并作了精彩的报告。     

预吸胀对绿豆种子脱水耐性的影响

绿豆 (Vignaradiata)种子的吸水曲线未出现明显的“平稳期”。种子萌发 5 0 %的时间和热时间分别为 11h和 11 5度天。在吸胀初期 ,种子的相对电导率迅速增加 ,然后下降。随着脱水时间的延长 ,预吸胀不同时间的绿豆种子的含水量和存活率、由存活种子产生的幼苗鲜重、胚根和下胚轴长度明显下降 ;而且随着预吸胀时间的增加 ,种子对脱水的敏感性显著加强 ;预吸胀种子的相对渗漏率在脱水初期缓慢增加 ,然后迅速增加 ,且预吸胀时间愈长 ,相对渗漏率增加的幅度愈大。结果表明预吸胀的绿豆种子的脱水耐性是逐渐丧失的 ;吸胀的能萌发的正常性种子的脱水敏感性可以作为研究种子顽拗性的一种模式系统     

滇南红厚壳种子的脱水敏感性及其影响萌发的因子

滇南红厚壳(Colophyllum polyanthum Wall.ex Choisy)种子的千粒重约为4700g,脱落时种子的含水量为45％(鲜重),其存活率对脱水高度敏感;当种子含水量降至30％以下时,存活率迅速下降;种子存活率的半致死含水量约为23％;可以认为它是一种典型的顽拗性种子。含水量为45％的种子,在20--30℃的范围内,随着温度的升高种子萌发50％所需要的时间缩短;高于和低于这个温度范围(如15℃,30℃),种子的萌发率均下降;变温处理有利于提高种子的萌发率和萌发速率。除去种皮和切除部分子叶能提高种子的萌发率、萌发速率,以及种子萌发后的早期幼苗生长量。光照明显地促进整粒种子的萌发,但对除去种皮的种子、具有1／2子叶的种子、以及胚轴的萌发没有影响。     

豌豆种子吸胀过程中脱水耐性变化的时间模式

研究了豌豆种子吸胀过程中脱水耐性的变化模式。种子在吸胀初期迅速吸收水分,然后缓慢吸收直到平台期。电解质渗漏速率在吸胀初期增加直到11h,然后随着吸胀下降。在吸胀过程中,种子的萌发率逐渐增加,种子和胚轴的脱水耐性逐渐丧失,10％和50％的种子和胚轴被脱水致死的含水量明显增加。赤霉素和脱落酸处理改变豌豆种子的萌发特性,提高胚轴的脱水耐性。研究结果表明,吸胀的豌豆种子脱水耐性的丧失是一种数量性状,正常性种子吸胀后脱水耐性的变化能够作为种子顽拗性研究的模式系统。     

顽拗性黄皮胚脱水过程中核酸、蛋白质代谢的变化

黄皮种子发育晚期,胚内核酸、蛋白质合成能力增强,而花生胚的核酸、蛋白质合成能力在发育晚期则呈下降趋势。黄皮胚的发育在达到生理成熟后维持着活跃的生理代谢并转入萌发状态;而花生胚的代谢活性逐步降低并转入生理静止状态。脱水处理引起生理成熟期黄皮胚核酸、蛋白质合成能力急剧下降,核酸水解酶活性增强。不同程度脱水的黄皮胚吸胀２４ｈ,核酸、蛋白质的合成能力随脱水程度的加深而降低;生物大分子代谢能力的变化是顽拗性     

植物复苏性状的分子机理研究进展

复苏性状是某些生物应对水分剧烈变化恶劣环境的一种特殊适应能力,在植物界广泛分布于苔藓和蕨类低等植物,一些高等植物也具有这种性状。复苏植物可以在损失体内95％以上的水分后,遇水而复苏,以此度过环境恶劣的时段。复苏性状的分子机制一直让人们着迷,但对其认知还十分有限。近年来的研究表明,一些小分子代谢物和特殊蛋白的大量积累在复苏植物脱水过程中对生物膜和大分子结构起保护作用;复苏性状中的信号转导与基因调控可能包括ABA在内的一系列信号分子和途径。随着“组学”技术的发展,更宽广角度的研究将会极大的促进人们对复苏性状的认知。对于复苏性状的深入研究,可能为农作物和蔬菜的改良提供一个全新的方向,具有很大的潜在应用价值。     

沙芥种子发育过程中的脱水耐性

以发育过程中经脱水和未脱水处理的沙芥种子为试验材料,测定了其含水量、萌发率和抗氧化酶系统,探讨了沙芥种子脱水耐性与抗氧化系统之间的关系。结果表明：在20～60DAF,沙芥种子含水量逐渐下降,干重逐渐增加;60DAF种子具有萌发能力,萌发率为24％;且脱水可促进沙芥种子的萌发,人工脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为56％和44％,自然脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为52％和60％;发育过程中沙芥种子SOD活性逐渐降低,而CAT、POD、LOX活性以及MDA含量均呈上升趋势;在脱水过程中,随着种子含水量的下降SOD活性逐渐降低,CAT和LOX活性逐渐升高,而POD活性呈先降低后升高的变化趋势。脱水后,种子中MDA含量均高于CK。60DAF的沙芥种子已获得脱水耐性。     

顽拗性黄皮种子脱水过程中活性氧清除酶活性的变化

以正常性种子花生为对照,研究了顽拗性黄皮种子脱水过程中活性氧清除酶、膜脂过氧化作用以及电解质渗漏率的变化。随着含水量的下降,黄皮胚的电解质渗漏率和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量均显著增加;当黄皮胚含水量下降至40％后,SOD活性开始急剧下降,而POD和CAT活性在胚含水量下降过程中呈现出缓慢下降的趋势。花生胚在含水量从45％降至14％的过程中,电解质渗漏率没有明显增加,MDA含量只有少量增加;当含水量降至14％后,电解质渗漏率出现少量增加。花生胚脱水初期,活性氧清除酶活性明显增加,并在整个脱水过程中维持较高的水平。以上结果表明顽拗性种子黄皮的脱水敏感性与活性氧清除酶相对活性变化有关。脱水引起黄皮胚活性氧清除酶活性降低,活性氧清除能力下降,膜脂过氧化作用加强,膜透性增大。黄皮胚的膜系统可能是脱水伤害的靶位之一。     

Homoiohydrous (recalcitrant) seeds: Developmental status,desiccation sensitivity and the state of water in axes of Landolphia kirkii Dyer

The desiccation sensitivity in relation to the stage of development was investigated in embryonic axes from the homoiohydrous (recalcitrant) seeds of Landolphia kirkii. Electrolyte leakage, used to assess membrane damage after flash (very rapid) drying, indicated that axes from immature (non-germinable) seeds were the most desiccation-tolerant, followed by those from mature seeds, while axes from seeds germinated for increasing times were progressively more desiccation-sensitive. Differential scanning calorimetry was used to study the relationship between desiccation sensitivity and the properties of water in the tissues. Axes from immature seeds had a lower content of non-freezable water than that of any other developmental stage and a higher enthalpy of melting of freezable water. For mature and immature axes electrolyte leakage increased at the point of loss of freezable water. At other developmental stages the water content at which electrolyte leakage increased markedly correlated with the other properties of the water, such as the change in the shape of the melting endotherm and the onset temperature. Ultrastructural studies of axes at the various developmental stages showed changes in the degree and pattern of vacuolation, the presence and quantities of lipid and starch, and the degree of endomembrane development. The results are discussed in relation to current hypotheses on the basis of desiccation tolerance.Abbreviation DSC differential scanning calorimetry     

与种子耐脱水性有关的基础物质研究进展

耐脱水的获得和维持与种子的类型有关,正常型种子耐脱水,而顽拗形种子对脱水高度敏感,正常型种子的脱水耐性随发良[过程而变化,种子成熟时胚的脱水耐性增强,其萌发时胚变为不耐脱水,当种子获得脱水耐性时,糖,LEA蛋白质和抗氧化防御系统等保护性物质积累,但脱水耐性是一种复杂的数量的特性,任何一种单一的机制都不能 充分地解释脱水耐性,各种保护性物质协同调节脱水耐性,本文综述了近几年来关于种子耐脱水性与保护性物质相关性的研究进展。     

假槟榔种子脱水耐性的发育变化

对假槟榔（Archontophoenix alexandrae）种子和胚发育过程中脱水耐性的变化、不同脱水速率对脱水耐性的影响及种子的萌发和贮藏特性进行了研究。种子含水量在花后55～70d逐步降低,随后不再变化,并保持在较高水平（37％）;花后90d的种子获得最大干重。花后60d后种子获得萌发能力,花后70d达到最大值。在交替光照下（14h光照,10h黑暗,12μnmol m^-2s^-1）,种子在15℃～40℃下均能萌发,其萌发的适宜温度范围为30℃～35℃;但光照对种子的萌发有较大的抑制作用。种子和胚在花后55～90d,脱水耐性逐渐增强;花后90d种子和胚的脱水耐性最强,此时种子和胚的半致死含水量分别为0．18g／g和0．3g／g。脱水至相同含水量,快速脱水的种子的存活率明显高于慢速脱水。无论是否进行脱水处理,-18℃下贮藏1个月后,种子均丧失萌发能力;在4℃,10℃和15℃下,适度脱水能延长种子的贮藏寿命。假槟榔种子不耐脱水,不适合在低温、低含水量条件下长期贮藏,属顽拗性种子。     

Comparative analysis of cell cycle events in zygotic and somatic embryos of Cyclamen persicum indicates strong resemblance of somatic embryos to recalcitrant seeds

Embryo development and germination of Cyclamen persicum have been comparatively characterized for zygotic and somatic embryos with regard to mitotic activity and morphology in order to identify developmental abnormalities in somatic embryogenesis. Zygotic embryo development proved to be highly synchronous with distinct periods of cell division, cell elongation and embryo maturation within a total period of 17 weeks of seed development. Somatic embryo development was accomplished within only 3 weeks, resulting in a mixture of morphologically highly variable embryos. No distinct developmental periods could be identified and no reduction of the mitotic activity was discovered for non-desiccated somatic embryos. Controlled desiccation of somatic embryos severely reduced their germination rate, demonstrating resemblance of somatic embryos to recalcitrant seeds, whereas zygotic Cyclamen seeds could be characterized as typically orthodox.