種子超干貯藏的研究進展及前景

謝文召+石書亞

摘要：種子超干貯藏是近年來種子學和種質(zhì)資源保護方面的研究熱點。本文從種子超干貯藏的研究背景及進展、超干種子的最適含水量、遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性等方面進行了綜述，并提出了超干貯藏技術的發(fā)展前景。

關鍵詞：種子；超干貯藏技術；發(fā)展前景

中圖分類號：S339 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）013-000-01

隨著當今世界人口的增長、資源的持續(xù)匱乏、環(huán)境的惡化以及人為的破壞，植物種質(zhì)資源的有效保護和利用越來越成為全人類共同關注的課題。植物種質(zhì)遺傳資源的有效保存需要原生境和非原生境保護相結合，原生境保護保存了種質(zhì)資源在繼續(xù)進化中所增加的多樣性，而非原生境保護的目的在于保持樣品的遺傳穩(wěn)定性（genetic stability）[1]。主要的非原生境保存方式為種子庫。

國際植物遺傳資源委員會（IBPGR）推薦的種子長期保存的理想條件為種子含水量控制在（5±1）%和溫度控制在（-18±2）℃[2]。但是符合這種標準低溫庫的構建費用、維護費用高，而且需要高水平的技術支持，這對于發(fā)展中國家來說無疑是一個巨大的負擔[3]。近些年研究表明，種子貯藏含水量可以低于5%，且有的種子在更低含水量情況下其壽命反而被延長，故而種子超干貯藏（ultradry seed storage）概念被提出。本文主要對近些年種子超干貯藏的研究進展進行回顧以及引出其發(fā)展前景。

一、種子超干貯藏的研究背景及進展

由于使用低溫庫進行種子的長期貯藏對大部分發(fā)展中國家來說負擔過大，人們開始尋求新的更為簡便實用的貯藏方式。里丁大學的Ellis[4]和Hong通過實驗證實芝麻的貯藏含水量由5%降至2%時，其壽命延長近40倍，甘藍型油菜種子的貯藏含水量有5%降至3%時，其壽命延長近2倍，實現(xiàn)了芝麻和油菜種子在常溫下長期貯藏的效果。萵苣種子貯藏過程中發(fā)生畸形概率在其含水量分別為3.3%和5.5%時無明顯差異。反觀國內(nèi)，針對該技術的研究相對較晚，20世紀80年代國內(nèi)多家研究研所和高等院?？蒲袑嶒炇页袚芯咳蝿眨?jīng)過不懈的努力，鄭光華等在種子超干貯藏之種子生理學和細胞學方面取得了一定的進展 [5] 。

二、超干種子的最佳含水量

研究表明，超干可以提高種子的貯藏期間的穩(wěn)定性和生命活力，但并不表明其含水量越低越好[6]，當種子含水量下降至一個較低值時，種子活力會隨之下降，壽命會減少，劣變會增加[7]。種子只有處于最佳含水量時才會最大程度延長其生命活力，而種子的最佳含水量由其耐脫水性決定，它與種子內(nèi)部蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等的積累以及新物質(zhì)的合成密切相關。

支巨振等進行水稻種子最佳含水量的研究發(fā)現(xiàn)，種子種類的不同會引起耐脫水性的差異，其之間的差別很大，從2%到6%。秈稻種子含水量將至2%時生命活力急劇下降，相比之下，粳稻對含水量的多少表現(xiàn)更為敏感，其在含水量到達7%時生命活力就開始下降。還有，Ellis等證明油菜、芥菜（Brassica var. gracilis）和花生的最佳含水量分別為2.8%、3.8%和2.0%，高粱（Sorghum vulgare）、大麥（Hordeum vulgare）、小麥（Triticumaestivum）的耐脫水能力要強于水稻。國際上對于種子最佳含水量的確定到目前為止還沒有一個比較權威的辦法，不同種子超干貯藏的最佳含水量不同，需要繼續(xù)研究。

三、遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性

種子的超干貯藏是一種研究中的新興技術，其因存在更好保存種質(zhì)資源的可能性而被廣泛關注，隨之而來的問題就是超干貯藏是否會影響到種子遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。

李毅利用RAPD分子標記分別研究霸王、黃花補血草和蒙古沙冬青種子的遺傳穩(wěn)定性，結果顯示超低含水量對種子遺傳穩(wěn)定性沒有影響。Rao曾報道萵苣種子染色體的畸變率在其貯藏含水量為3.3%時較高，而含水量為8%時畸變率較低。英國里丁大學指出，進行超干貯藏的種子根部通常會積累較多的染色體畸變，但并不遺傳，變異會隨著種子的生長逐漸修復。對于種子超干貯藏是否使種子的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異有待進一步的研究。

四、發(fā)展前景

超干貯藏技術作為一種提高貯藏種子生命壽命和活力的新興技術，較常規(guī)的超低溫貯藏極大的減少了資源的消耗。近20年以來，超干貯藏已取得一定的成績，但還有很多疑問需要去解決，比如：適合超干貯藏的種子類型，種子脫水的極限以及脫水對種子遺傳穩(wěn)定性具體影響的研究等，筆者認為這些可能成為種子超干貯藏的新方向。

參考文獻：

[1]程紅焱，鄭光華.種子在種質(zhì)資源保護中的特殊地位和作用[A].見：鄭光華.種子生理研究所[M].北京：科學出版社，2004：34-37.

[2]申麗霞，王璞，張軟斌.種子壽命與超干貯藏[J].種子，2004，（2）：45-47.

[3]胡承蓮，胡小榮，辛萍萍.超干燥水稻種子貯藏研究[J].種子，1999，18（2）：18-21.

[4]程紅焱，種子超干貯藏技術研究的背景和現(xiàn)狀[A].云南植物研究，2005，27（2）：113-124.

[5]蘇振華，徐秀紅，蘇珍.種子超干貯藏與種子引發(fā)的研究概述.2005，17.

[6]汪曉峰，景新明，鄭光華，等.種子含水量對種子貯藏壽命的影響[J].植物學報，2001，43，（6）：551-557.

[7]Ladbroke B D， Chapman D. Thermal analysis of lipid， proteins and biological membranes. A review and summary of some recent studies [J].Chemistry and Physics of Lipid， 1969 （ 3 ）：304-356.