Page 45 - 《广西植物》2020年第7期

７ 期 张晓宁等: 无菌马尾松种子超低温保存技术研究 ９ ４ １

适宜含水量范围之内ꎬ加上其实验设计的含水量 存效果最好ꎬ ４２ ℃ 水浴快速化冻发芽率较低ꎬ同
梯度不大ꎮ 本研究中ꎬ马尾松种子初始含水量为 时观察到种子炸裂现象ꎮ 此现象在合欢、祁州漏
９.５６％ꎬ并通过干燥和浸种扩大其含水量梯度为 芦等种子( 王荷和刘燕ꎬ２０１１ꎻ何英虎等ꎬ２０１３) 的
３.２％ ~ ２７.４％ꎬ结果证明虽然马尾松种子超低温保 研究中有报道ꎬ认为这种炸裂与种子含水量有关
存安全含水量范围较广ꎬ但含水量仍然对影响超 系ꎬ随着含水量的降低ꎬ发生炸裂的种子比例增

低温保存效果有显著影响ꎮ 加ꎮ 主要原因可能是种子承受不了冷冻和化冻过
胞内结冰是影响超低温保存成功与否的关键 程中的巨大物理压力而导致( 何英虎等ꎬ２０１３)ꎮ

因素之一ꎮ 玻璃化状态的形成理论上可以避免细 这种炸裂对种胚产生的机械损伤可能是其低发芽
胞内冰晶的形成( 曾琳等ꎬ２０１４)ꎮ 细胞内含物如 率的原因之一ꎮ 种壳能极大地提高种子在冷冻和
可溶性糖、可溶性蛋白能提高植物的脱水耐性ꎬ降 化冻过程中所承受的物理压力ꎬ减缓温度变化对
低过冷却点ꎬ增强玻璃化能力( 文彬ꎬ２０１１)ꎮ 如喻 种皮的直接伤害而对种子起到保护作用ꎬ如在红
方圆等(２００６ｂ)研究认为脂类对杉木种胚玻璃化 水樱桃种子超低温保存研究中ꎬ无种壳种子污染
状态的形成十分重要ꎮ 顽拗性种子易受超低温伤 率高ꎬ发芽率低ꎬ 且苗畸形( 宋常美等ꎬ２０１９)ꎮ 本
害的主要原因是细胞代谢旺盛ꎬ线粒体、内膜系统 研究认为种皮或种壳在超低温保存中起到一定保

丰富ꎬ液胞大而脂肪体ꎬ蛋白体和淀粉粒少( 文彬ꎬ 护作用ꎬ去掉种皮的种子冻存后发芽率有所下降ꎬ
２０１１)ꎮ 相反ꎬＶｅｒｔｕｃｃｉ(１９８９) 研究认为富含油脂 且由于没有种皮的保护ꎬ胚根和子叶的发育受到
的正常型种子易受超低温伤害:一方面是贮油体 了影响ꎬ所以出现了形态不正常的幼苗ꎮ 本研究
与水分的相互作用会促进大冰晶的形成ꎬ导致电 通过降低化冻温度ꎬ缓和化冻时种子内部发生的
解质的泄露ꎻ另一方面是这类种子在冻存过程中
热量交换有效地缓解了种子炸裂的问题ꎮ
容易因油体破裂导致生活力丧失ꎮ 马尾松种子富 总之ꎬ超低温保存是目前为止种子资源长期
含油脂ꎬ其粗脂肪、粗蛋白质和总糖含量分别为 保存最有效的方法ꎮ 种子的超低温耐性与其脱水
４４.８％、４２.５％、７.１％ ( 秦国峰等ꎬ２０１７ｂ)ꎬ但未发 耐性、过冷却能力和玻璃化能力密切相关ꎬ而这些
现油脂对其超低温保存的不利影响ꎬ相反ꎬ在最适 能力又受到种子特性( 如大小、顽拗性程度、含水
含水量 ６.１％时ꎬ经超低温保存后马尾松种子的发
量、种皮结构、内含物组分) 以及冷冻、化冻方式、
芽率较对照有所上升ꎮ 这种超低温保存对种子发 冷冻保护剂作用、冻后的复水、回湿、吸涨吸水及

芽的“刺激” 作用ꎬ在人参( 商丽煌等ꎬ２０１８) 和一
恢复培养等各种因素影响ꎮ 本研究证实了含水
些野生花卉也有报道( 王荷和刘燕ꎬ２０１１)ꎮ 马尾
量、冷冻方式、化冻方式及种皮的保护作用等对马
松种子内含物成分及含量与其耐受超低温保存的
尾松种子冻存效果的影响ꎬ确定了最适含水量和
关系ꎬ以及超低温保存对其发芽率的“ 刺激” 作用
安全含水范围ꎬ初步建立了马尾松种子超低温保
的机理机制有待于进一步研究ꎮ
存技术体系ꎬ获得了高发芽率的长期保存方法ꎬ但
超低温保存对材料的伤 害 是 一 个 累 积 的 过
其超低温保存保护和损伤的机理机制仍不明确ꎬ
程ꎬ冷冻阶段的结冰和化冻阶段的次生结冰都会
需要进一步从生理生化和蛋白组学等方面开展
导致机械损伤ꎮ 因此ꎬ一般采取快速冷冻( 曾琳
研究ꎮ
等ꎬ２０１８)、快速化冻(Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０１４) 使材料迅
速通过冰晶生长的温度危险区ꎮ 有研究认为大块
材料的快速升温可能因为受热不均匀发生机械伤 参考文献:
害ꎮ 本研究在含水量高的情况下ꎬ发现从液氮取
ＢＡＳＵ Ｃꎬ ２００８. Ｇｅｎｅ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｒｙｏｐｒｅｓｅｒｖｅｄ Ａｒａｂｉ￣
出后ꎬ种子冻结成一整块儿ꎬ推测这可能是高含水
ｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ｓｈｏｏｔ ｔｉｐｓ [Ｊ]. Ｃｕｒｒ Ｉｓｓ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌꎬ １０(１－２):
量种子发芽率低的原因之一ꎮ 本研究采用直接投 ５５－６０.
入液氮的快速冷冻和室温空气缓慢化冻的方法保 ＣＨＥＮＧ ＬＨꎬ ＤＵＡＮ ＸＣꎬ ＺＨＡＮＧ ＺＱꎬ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２. Ｃｒｙｏｐｒ￣