蒙古高原特有属- - 沙芥属蔬菜种子脱水耐性机制的研究

种子脱水耐性是种子生物学中的研究热点，但目前研究现状存在材料单一化、内容片面化及机制研究片段化。而本项目拟以生于沙漠环境、具有极强脱水耐性和高脂肪含量的沙生蔬菜-沙芥和斧形沙芥种子为试材，从多角度深入研究脱水和回水过程中的超微结构、生物物理特征、LEA蛋白、糖类和细胞程序性死亡（PCD）等随含水量的动态变化规律，最终揭示沙芥属种子脱水耐性的响应机制。本项目在该领域首次从PCD的角度及利用傅立叶变换显微红外光谱法研究PCD和膜蛋白二级结构的变化规律，为沙芥属种子主动保护和蛋白质组学方面的研究奠定基础。故本项目不仅可开创沙生植物种子脱水机制的研究，且可丰富和完善种子脱水耐性理论的研究体系；为提高十字花科蔬菜及其它种子的脱水耐性和耐藏性提供基因型；并可为中国特有种沙芥和濒危物种斧形沙芥种子保存方案的适宜含水量的制定提供理论依据，因此该研究有着重要的科学意义和实践意义，应用前景广阔。

本项目对沙芥属种子进行花后人工脱水、自然干燥脱水及二次脱水处理，以制备不同含水量的种子；同时采用硅胶干燥法制备超干种子，并不同温度下贮藏。探讨了超干种子贮藏寿命的生理机制，推导出种子的寿命预测方程式，研究了种子含水量对萌发生理和解剖结构、超微结构、LEA蛋白、糖类和PCD等的影响，为沙芥属蔬菜种子耐干性、贮藏老化及水分适应性的研究提供理论基础。.1. 种子含水量由CK降至1.3%时，斧形沙芥种子活力保持较高水平，而沙芥种子则急剧下降；脱水后3个含水量的种子的相对电导率均低于CK，细胞膜完整性保持良好；超干处理会使沙芥属种子的MDA含量和 产生速率增加。.2. 种子在50 、35 和20 ℃下贮藏1年，斧形沙芥种子贮藏的最佳含水量范围和抗老化能力大于沙芥种子；贮藏的最佳条件为35 ℃，沙芥种子含水量为4.5%，斧形沙芥种子为4.3%。.3. 沙芥属种子的种皮细胞外有一层厚厚的脂质层，种皮有向外的突起，种皮与种子之间存在空腔，有利于减轻种子的水分伤害；脱水和贮藏首先加剧了种子内部维管束组织和细胞活性的丧失。 .4. 寿命预测方程式，沙芥为：v=Ki－p / ，斧形沙芥为：v=Ki－p / 。.5. 沙芥种子适宜萌发的含水量范围为4.1%～13.4%，斧形沙芥为1.1%～13.2%；沙芥种子萌发和活力主要受到糖含量的影响，斧形沙芥则受到糖和蛋白的共同作用；还原性糖和热稳定蛋白是造成沙芥和斧形沙芥差异的主要物质因素。 .6．沙芥种子在20-60 DAF期间，随着种子发育含水量逐渐下降，60 DAF的具有萌发能力且获得脱水耐性。.7．脱水时种子中MDA,可溶性糖与可溶性蛋白含量急剧增加，CAT活性增强而SOD活性下降;在沙芥种子脱水耐性形成过程中，保护酶系统(SOD, CAT. POD、APX及LOX)活性增强，且MDA、碳水化合物和蛋白质含量升高。.8. 吸胀减弱了沙芥种子保护系统的作用，如抗氧化酶SOD. CAT, POD及APX)和LOX活性的降低，MDA含量的增加以及碳水化合物和蛋白质含量的减少。.9. 斧形沙芥种子在 40~60 DAF，脱水可促进斧形沙芥种子的萌发，且人工脱水至含水量为12%和5%时，萌发率分别为55%和42%；斧形沙芥种子在50 DAF 时已获得脱水耐性，且脱水耐性强与沙芥种子。