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超干处理对种子生物膜和细胞器超微结构的影响

2019.5.05

使用种子工作台对种子样本进行研究后发现,细胞代谢活性伴随着种子活力的下降而降低,在调控细胞代谢的各因子中,代谢组分的空间分隔以及代谢复合物的正确组合是非常重要的,而膜对于细胞内的区域化具有极其重要的作用,一旦膜系统受到损伤将引起细胞器发生畸变与解体、各种大分子酶遭到破坏并导致代谢异常,加速种子生活力和活力丧失。

种子活力下降过程中胞内大量电解质外渗是生物膜受害的一个重要标志。油菜、花生、榆树、高粱、洋葱等超干种子若直接浸种会引起胞内大量物质外渗,而经严格回水处理后胞内电解质的外渗量即降低,与对照相比无明显差异,表明回水对超干种子膜的物理修补有很好的效果,超干本身并不会对膜产生伤害。经过一定时间贮藏后,超干种子胞内电解质的外渗量明显低于未经超干种子,表明在贮藏过程中超干种子膜比未超干种子保持的完善。大白菜、榆树种子经超干处理后,无论在人工 或在自然贮藏条件下,膜流动性在一定程度上得以保持。这可能是超干贮藏维持了膜上磷脂双层中碳氢链分子的随意转动,而使分子排列的固有特性得以保持,阻止膜脂形成凝胶相,因而膜流动性能够保持,而膜流动性是细胞进行生命活动的必要条件。

H+-ATP酶是位于质膜上的专一酶,在种子萌发时的能量转换中起着十分重要的作用,其活性的高低与种子活力密切相关,高活力种子具有较高的H`-ATP 酶活性。贮藏过程中超干种子的H~ATP酶的含量和活性能够很好的保持,而未超干种子H`-ATP酶的含量和活性均受到影响,线粒体中的Na -K'ATP酶也有同样的结果。膜蛋白的这种变化反过来说明贮藏过程中超干种子膜的物理状态比未超干种子完整。

超干处理对种子细胞器超微结构的影响

种子老化、劣变的原因是错综复杂的。一般认为种子发生劣变时,细胞学上的劣变现象也随之发生,首先表现在胚根尖分生组织的超微结构变化上。一般轻度老化但仍具有萌发力的胚常呈现细胞核的局部泡状隆起、线粒体和质体变形、高尔基体变形且数量减少、核糖体合成减缓等现象。在劣变严重的情况下膜结构肿胀且无序、圆球体破裂,在细胞内融合成团并沿壁排列、质体内淀粉粒分裂,有的则消失。

用透射电镜观察经老化的洋葱未超干种子胚根尖细胞,发现细胞核膜界限不清晰,有的细胞核有胞饮现象,有的细胞核呈解体状,线粒体变形,脂质体融合成团且排列不规则,出现电子致密物质(脂肪消耗后的残留物)。而经同等老化的超干种子细胞器发育正常,与劣变种子胚根尖细胞的超微结构特征区别明显。油菜、花生、大豆和小麦等超干种子贮藏中也见到类似的结果。用扫描电镜观察种皮细胞外部结构,发现超干种子的种皮细胞排列发生改变,但回水后能恢复正常,虽某些种子如大豆有裂种现象,但超干前经吸湿回干或以聚乙二醇((PEG)等处理后,此现象可以避免。从内部到外部,超干对种子结构完整性的保持并无不良影响,且种胚 细胞抗老化能力增强。


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