蒙古高原特有种- - 沙葱种子对贮藏陈化应答机制的研究

The seed longevity and vitality play a decisive influence on plant breeding, crop, germplasm conservation and biodiversity. At present, research contents of seed longevity more concentrated in the external environment impact, but research of internal determinants and response mechanism is very little, so many problems need to solve. The test material was Allium mongolicum seed storing from 1 year to 10 year , the project will study on the dynamic change of ultra structure, biophysical characteristics, programmed cell death ( PCD ), germination repairing capacity and related genes with storing-year, trying to ascertain influence mechanism of longevity at submicroscopic, biophysical, biochemical and molecular level, so as to provideing data support for seed longevity research.Therefore the research will not only enrich the content of seed biology, but also fill the blank of the Allium mongolicum seed longevity, will provide new ideas and approaches for extending seed longevity of Allium plants, reducing seed multiplication number and reducing seed production costs. So it has important scientific significance and practical significance, which has broad prospects of application.

种子的寿命和活力对于植物繁殖、作物产量、种质资源保存和生物多样性起着决定性的影响。但目前种子寿命的研究内容多集中在影响寿命的外部环境上，而内部决定因素及响应机制的研究甚少，故有很多难题亟需解决。因此本项目拟以葱属"长命种子"- - 沙葱种子为实材，深入研究其在室温贮藏陈化处理1-10年的超微结构、生物物理特征、细胞程序性死亡（PCD）、萌发修复能力及与寿命相关基因等内部因子随贮藏年份的动态变化规律，试图探明沙葱种子的寿命在亚显微、生物物理、生化代谢和分子水平上的影响机制，从而为种子寿命领域的深入研究提供数据支持。因此该课题的研究不仅丰富了种子生物学研究的内容，填补了沙葱种子寿命的研究空白，将为延长葱属植物种子寿命、减少繁种次数和降低种子生产成本提供新的思路和途径。因此有着重要的科学意义和实践意义，且应用前景广阔。

沙葱是百合科葱属多年生草本植物，也是蒙古高原的特有种。本项目以贮藏10年内的沙葱种子为材料，测定其种子及幼苗的萌发特性、抗氧化系统和物质含量的变化，研究其贮藏陈化过程中生理生化特性、生物物理特征、解剖结构和PCD和转录组学变化，探讨了沙葱种子活力及影响寿命的生理生化和分子机理，为延长葱属其他种子寿命及提高活力提供理论依据及指导。. 本项目的重要的研究结果及关键数据如下：. 随贮藏时间的延长，沙葱种子发芽指标呈现先升高后降低的变化趋势，且在贮藏第3年的种子活力最高，发芽率达到92%，贮藏7年后，各指标显著降低。.随贮藏时间的延长，沙葱种子的 MDA含量、O2-产生速率、 LOX活性均呈先降后升的变化趋势，且贮藏第3年达最低； SOD、APX、CAT、GR活性和可溶性蛋白质、可溶性糖、VC含量整体趋于先升高后降低的变化趋势，且贮藏第3年达最高；而POD活性呈先降低后升高又降低的变化趋势，且贮藏第6年的沙葱种子活性最高。相同贮藏年限的沙葱种子，在吸水萌发过程中， O2-产生速率、POD、LOX活性和可溶性蛋白、VC含量逐渐降低，且干种子活性最高，而SOD、APX、CAT、GR活性和MDA、可溶性糖含量逐渐增加，且萌发第10天的沙葱种子活性最高。. 贮藏2年和5年的沙葱种子，经不同浓度的PEG、BTH、VC、稀土、氯化铈、氯化镧和氯化钇浸种处理发现，BTH明显抑制沙葱种子萌发，其他处理均可促进萌发，其中400 mol•L-1的氯化铈浸种效果最明显。贮藏1至3年的沙葱种子经氯化铈处理后，其萌发指标变化较小，但贮藏3至15年的种子有延缓活力下降的作用；在贮藏3年后，氯化铈处理沙葱种子中抗坏血酸和脯氨酸的含量高于CK；而可溶性蛋白质和热稳定蛋白的含量低于对照；氯化铈处理的不同年限的沙葱中SOD、APX、GPX和LOX活性要高于CK，而MDA含量和O2.-产生速率则小于CK。. 氯化铈处理含水量为1.3%和2.3%的沙葱种子在20 ℃、35 ℃和50 ℃条件下贮藏8个月后，发芽指标均高于未处理的种子。在20 ℃条件下，含水量为1.3%时，氯化铈处理的种子中GR、LOX、APX、CAT、SOD和GPX的活性均高于未经氯化铈处理的，尤其在35 ℃下，各含水量下这些酶活性均高于未处理的，而在50 ℃下，仅有CAT活性高于未处理。