几种豆科种子田间休眠释放调控的生理生态机制

豆科种子物理性休眠释放过程的阶段性是深入认识种子田间休眠释放调控机制的核心问题，常规的破坏性研究手段以及基于群体的研究思路忽略了休眠释放过程中种子群体中的个体差异，从而限制了对休眠释放过程阶段性及其内在机制的深入认识。本项目拟以基于核磁共振及其成像的非破坏性测定技术为主要研究手段，对我国几种主要野生豆科植物种子田间条件下的休眠释放过程进行研究，主要内容有：1）单粒种子田间休眠释放过程的结构、水分生理和关键代谢物质的变化及其与休眠释放阶段的关系； 2）豆科植物种子田间休眠释放过程阶段性的种间多样性及其结构与生理基础；3）环境对种子休眠释放阶段性的调控作用与休眠释放的预测。本项目旨在通过对休眠释放过程阶段性的深入研究，阐明豆科植物种子田间条件下休眠释放调控的生理生态机制，为深入认识豆科植物种子休眠特性的生态学意义以及重要野生豆科植物种质资源的保育提供科学依据。

通过应用核磁共振及其成像的非破坏性测定技术等研究手段，对我国几种主要野生豆科植物种子田间条件下的休眠释放过程进行了研究，取得以下主要研究成果：1）豆科植物种子在田间的休眠释放过程存在明显的种间多样性，如苦豆子与牛枝子在自然条件下其休眠释放动态表现出明显的循环性，而歪头菜种子的休眠释放则随埋藏时间的增加而线性增加；2）豆科植物种子休眠释放对环境的响应因种、种群而异。对于干旱区豆科植物种子，水分在其休眠释放过程中起着重要作用，如埋藏在地下的苦豆子、牛枝子，其休眠释放速率远高于置于地表的种子。而对于高寒草甸区豆科植物种子，变温与冬春季的冻融过程在休眠释放过程中起着更为重要的作用，如歪头菜种子在地表的休眠释放速率更快；3）阐明了高寒草甸区四种野豌豆属豆科植物种子的休眠类型及其生理生态机制，野豌豆属4种豆科植物种子在收获当年具有不同程度的生理休眠，这一休眠类型主要受种子内部脱落酸含量的调控，其主要功能在于推迟或限制种子传播后在冬季的萌发。4）应用积温与水势模型，对苦豆子、乌拉尔甘草、沙冬青、胡枝子、山野豌豆、窄叶野豌豆、箭筈豌豆、歪头菜等8种豆科植物种子在相应条件下的休眠与萌发进行了成功的预测。上述研究为阐明豆科植物种子田间条件下休眠释放调控的生理生态机制，深入认识豆科植物种子休眠特性的生态学意义以及重要野生豆科植物种质资源的保育提供了科学依据。