植物顽拗性种子研究进展

对植物顽拗性种子的概念、物种分类、形态、分布及一些生理生态特征进行了综述,分析了顽拗性种子脱水敏感性的原因和对环境的生态适应性,探讨其可能的进化地位和贮存技术。同时,对顽拗性种子研究的发展趋势和应用前景进行了展望,即加强生境调查,更新顽拗性种子植物数据库,从形态学、生理生态学和分子生物学分析种子顽拗性本质。     

顽拗性种子的研究进展

根据种子的贮藏特性,Roberts将种子分为正常性种子(Orthodox seeds)和顽拗性种子(Recalcitrant seeds)两大类。正常性种子包括大多数农作物种子,能够忍受脱水和低温,在5±1％含水量和-18℃低温下贮藏,种子的生活力可保持相当一段时间,有的可达数十年甚至更长,在我国东北地区天然干涸的湖床中发现的印度莲子是很老的活种子,应用放射性碳测定,据称这些种子的寿命在1000年以上。     

顽拗性种子研究

Roberts（1973）根据种子的贮藏行为把种子分为正常性种子和顽拗性种子,Ellis（1990）等认为红这两者之间还存在中间类型即中间型种子。种子的顽拗性是一个数量性状,具有连续性：分为低度顽拗性种子、中度顽拗性种子、高度顽拗性种子。具顽拗性种子的植物主要来自两类：一类为水生植物,如：茭白、菱等;另一类主要是具大粒种子的多年生木本,包括热带作物,热带水果,热带林木,如：可可,红毛丹等。     

试论种子顽拗性的复合数量性状特征

文章简要概述了从顽拗型种子到顽拗性种子这样一个对顽拗性种子认识提高的过程,在综述了前人关于顽拗性种子数量性状特征论述的基础上,把种子顽拗性的数量性状特征划分为种间、种内和个体发育三个层面,提出种子顽拗性是一种复合性状,其核心至少包括脱水耐性、低温耐性和贮藏耐性三方面的内容,其伴随性状包括种子尺度、千粒重、初始含水量、休眠特性、分类地位、地理分布和保护性物质含量等多方面的内容,而且这些核心内容和伴随性状的每一个方面都具有渐变的、过渡的、数量型的特征,从而阐明种子顽拗性是一种复合数量性状.种子顽拗性的复合数量性状特征的提出及其三个层面的划分,有助于加深对种子顽拗性的认识,并用以指导我们在实践中解决种子顽拗性方面的具体问题.     

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。     

顽拗型种子的生物学特性及种子顽拗性的进化

综述了顽拗型种子的形态、大小、含水量、植物分类、植物生态方面的一般特性,分析了顽拗型种子对环境的生态适应性,并讨论了种子顽拗性的可能进化模式,进而指出顽拗型种子生理生态学研究的意义和应用前景.顽拗型种子一般千粒重和体积较大,含水量较高,萌发迅速且多无休眠特性;产生顽拗性种子的植物分布很广,与其系统分类地位无关,但多起源于湿润的生境;目前尚无足够的证据表明种子顽拗性是原始性状或是衍生性状,要解决这一问题还需更深入的研究,尤其是种子生理学和生态学家的合作研究.     

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。     

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。     

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。     

顽拗性种子

本文讨论了顽拗性种子的基本特性,在劣变中的生理生化变化,脱水敏感性的细胞生物学基础,以及贮藏顽拗性种子的必要性和可能性。     

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.     

黄皮种子线粒体呼吸速率和活性氧清除酶活性对脱水的响应及其生态学意义

顽拗性种子脱落时具有较高的含水量和代谢活性, 对脱水高度敏感; 但顽拗性种子脱水敏感性的机理至今仍然不清楚。该文以顽拗性黄皮(Clausena lansium)种子为材料, 研究了种子和胚轴对水分丧失的响应, 在脱水过程中胚轴和子叶的呼吸速率, 胚轴和子叶线粒体的细胞色素c氧化酶(CCO)活性、外膜完整性、CCO和交替氧化酶(AOX)途径以及线粒体活性氧清除酶活性的变化。结果表明, 随着水分的丧失, 种子和胚轴的存活率逐渐下降, 种子的脱水敏感性大于胚轴; 胚轴和子叶的呼吸速率以及线粒体外膜的完整性降低。胚轴和子叶线粒体的CCO途径以及胚轴AOX途径的呼吸速率在脱水初期增加, 随着继续脱水下降, 胚轴线粒体AOX途径的呼吸速率则随着脱水显著下降。胚轴线粒体的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性和子叶线粒体的APX活性随着脱水迅速下降; 胚轴线粒体的脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性和子叶线粒体的SOD、DHAR和GR活性在脱水初期增加, 然后下降。这些数据表明黄皮种子的脱水敏感性与线粒体的呼吸速率和活性氧清除酶的活性降低密切相关, 也与长期适应热带/亚热带的生境有关。     

西双版纳热带雨林的土壤种子库与雨林保护

西双版纳热带雨林发育在水分、热量的极限条件下,相较世界其他地区的热带雨林十分特殊。但是在目前全球变化加之森林锐减的大背景下,西双版纳热带雨林面临严峻考验。种子是有花植物生活史的开端,对理解群落分布、开展植物保护有重要借鉴意义。根据前人对世界其他地区和西双版纳热带雨林的研究,笔者从热带雨林-土壤种子库-顽拗性种子的线索链上,对相关内容进行综述。讨论在西双版纳特殊的气候、地理条件下,顽拗性种子对热带雨林土壤种子库组成的影响。总结了种子应对水分亏缺的三种萌发策略,即迅速萌发型(避性)、耐失水型(耐性)和抗失水型(抗性),且对如何更好地开展西双版纳热带雨林种子研究提出3点建议。     

顽拗性三七种子后熟过程超微结构和抗氧化酶变化

该研究以3年生三七成熟种子为材料,通过对三七种子种胚切片观察、抗氧化酶活性测定及相关基因表达量的变化分析,从生理、形态及转录组3个层面了解顽拗性三七种子的内在机理.结果表明:三七种子后熟0~40 d,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性先升高后降低,过氧化物酶(POD)的活性升高.后熟40 d时SOD、POD、CAT、APX相关差异表达基因的FPKM值分别为28、13、356、105,皆处于较高水平,此时观察到完整的细胞结构,种胚完成形态成熟,丙二醛(MDA)含量达到了最高值,说明三七种子内部抗氧化系统抵御氧化伤害最激烈,对水分胁迫造成的氧化伤害最为敏感.伴随后熟时间的延长,膜脂过氧化作用加剧造成细胞膜的降解,导致细胞功能丧失和畸形死亡,抗氧化系统酶活性降低不能有效抵御氧化伤害可能是导致顽拗性三七种子脱水敏感的重要原因之一.     

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。     

顽拗性竹柏种子的贮藏特性?

文章对竹柏( Podocarpus nagi)种子的脱水耐性和贮藏特性进行了研究,结果表明：竹柏种子成熟时初始含水量约为(35±0?7)％,种子对脱水敏感,其最低安全含水量约为(16?86±0?73)％,具有顽拗性种子的典型特征;湿藏和半干藏都可以作为短期保存竹柏种子的方法,且以4℃保存优于15℃保存,但不管种子含水量如何,零下低温保存对竹柏种子都是致命的;半干藏法保存实验中,未进行脱水处理的种子(对照)在4℃贮藏6个月,种子萌发率没有发生明显下降,但贮藏期延长到9个月时,临界含水量的种子萌发力保存最高;不管贮藏介质的含水量高低,也无论贮藏在4℃还是15℃,湿藏种子在9个月的贮藏期内萌发率均没有明显的降低,但当贮藏到12个月时,15℃湿藏种子的萌发率显著高于4℃贮藏的种子,但15℃湿藏的种子在贮藏到3个月时即发现种子在贮藏期间萌发,且随着贮藏介质含水量的升高和贮藏期的延长,萌发的种子增多;竹柏的离体胚经过2h硅胶快速脱水至含水量7％后再冷冻即可获得90％以上的融后存活率,且超低温保存1年的离体胚解冻后,与只保存1周的存活率没有明显差异,表明超低温长期保存竹柏种子是可行的。本研究可以为进一步探究顽拗性种子的短期贮藏和长期保存提供理论基础和基础资料。     

顽拗性竹柏种子的贮藏特性

文章对竹柏(Podocarpus nagi)种子的脱水耐性和贮藏特性进行了研究,结果表明:竹柏种子成熟时初始含水量约为(35±0.7)%,种子对脱水敏感,其最低安全含水量约为(16.86±0.73)%,具有顽拗性种子的典型特征;湿藏和半干藏都可以作为短期保存竹柏种子的方法,且以4℃保存优于15℃保存,但不管种子含水量如何,零下低温保存对竹柏种子都是致命的;半干藏法保存实验中,未进行脱水处理的种子(对照)在4℃贮藏6个月,种子萌发率没有发生明显下降,但贮藏期延长到9个月时,临界含水量的种子萌发力保存最高;不管贮藏介质的含水量高低,也无论贮藏在4℃还是15℃,湿藏种子在9个月的贮藏期内萌发率均没有明显的降低,但当贮藏到12个月时,15℃湿藏种子的萌发率显著高于4℃贮藏的种子,但15℃湿藏的种子在贮藏到3个月时即发现种子在贮藏期间萌发,且随着贮藏介质含水量的升高和贮藏期的延长,萌发的种子增多;竹柏的离体胚经过2 h硅胶快速脱水至含水量7%后再冷冻即可获得90%以上的融后存活率,且超低温保存1年的离体胚解冻后,与只保存1周的存活率没有明显差异,表明超低温长期保存竹柏种子是可行的。本研究可以为进一步探究顽拗性种子的短期贮藏和长期保存提供理论基础和基础资料。     

植物种质资源的保存

传统的保存植物种质资源的方法是建立种子库。采用低温保存可大大延缓正常性种子的寿命,但采用此法仍难以保存顽拗性种子。和种子库相比,采用植物细胞、组织或器官,能最大限度地抑制生理代谢强度,降低劣变发生频率,达到长期保存种质的目的。     

种子耐税水性的研究（综述）

种子耐脱水性是近年植物生理学中的一个研究热点。本文综述种子发育、热稳蛋白、糖的积累以及抗氧化系统等与耐脱水性的关系。同时针对顽拗性种子具有明显的对脱水的敏感性,介绍了提高种了耐脱水性的可能途径。     

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。