1期 程红焱等：超干种子耐贮藏性的细胞学及生理生化基础 13 和自然老化条件下，与·20C条件下贮藏的种子比较，超干贮藏种子的细胞膜的微粘度无 显著变化，过干贮藏种子的细胞膜的微粘度虽然有所偏高，但也低于高含水量室温贮藏的 种子。这些结果与超干种子具有较高活力水平完全一致，可能是超干贮藏较好地维持了膜 蛋白的完整性及磷脂双分子层中碳氢链分子的流动性。 膜的功能主要靠嵌合在膜磷脂双分子层内的膜蛋白实现，膜脂的物理状态对膜蛋白具 有调控作用，膜脂状态的变化会引起膜蛋白结构和功能的改变(Heyes等，1997)。H, ATP酶位于质膜上，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酶活力。实验表明，超干种子贮藏 过程中的H-ATP酶含量和活性能够较好地保持，而未超干处理的种子中H-ATP酶的 含量和活性均降低（汪晓峰等，2003）。 1.2超干处理对种子细胞器超微结构的影响 种子发生劣变因时细跑代谢活性下降，细胞学上的劣变也随之发生，首先表现在还根尖 分生细胞超微结构的变化（程红焱等，1991；Cheg等，1990,1997）。 一般轻度老化但 仍具有萌发力的种胚细胞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；多核糖体的形成减缓等现象。在劣变严重的情况下细胞内膜结构肿胀且无 序、圆球体破裂，在细胞内融合成团并沿壁排列、质体内淀粉粒裂解甚至消失(Priestley 1986) 张明方等(1999)用透射电镜观察经老化而未超干处理的洋葱(A ium cepa)种子 胚根尖的细胞超微结构，发现细胞核膜界限不清晰，有的细胞核有胞饮现象，有的呈解体 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)。而经同样老化处理的超干种子，细胞核正常，核膜界限清晰，内质网正常且丰富 脂质球沿细胞壁呈环状排列，无中空的电子致密物质。程红焱(1994)在油菜、花生、大 豆(Glycine max)和小麦(Triticum aestivum)等超干种子中也观察到类似的结果。扫 描电镜观察种皮细胞外部结构时发现，超干处理后种皮细胞的排列发生改变，但回水后能 恢复正常（张明方等，1999）。尽管大豆种子在超干过程中有裂种现象，但超干前经吸湿 回干或以聚乙二醇(PEG等处理后，可以避免此现象，从而保证了细胞外部形态结构的 完整性。 2超干处理对种子内水分状态的影响 2.1自由水和束缚水 种子水分按其存在状态可分为自由水(free water)和束缚水(bound water)。细胞中 水分的物理状态与其作用是相互联系的，由于亲水和疏水的相互作用，水分可以影响大分 子如膜脂、核酸及蛋白质的结构，因此水分的物理状态对干种子内能否发生生化反应有着 决定性的作用。种子内水分存在的状态，以及各种状态水分之间的比例与种子本身固有的 特性有着直接的关系。水分肋迫时种子中的束缚水对其耐干性起着关键作用，即种子在超 干处理后能否存活以及贮藏效果如何取决于种子尤其是种胚细胞对束缚水的保持能力（程 灯卷1994) 红花种子经超干处理后，自由水/束缚水的比率随含水量下降而降低，在超干状态下 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.LId.All righs reserved.和自然老化条件下 , 与 - 20 ℃条件下贮藏的种子比较 , 超干贮藏种子的细胞膜的微粘度无 显著变化 , 过干贮藏种子的细胞膜的微粘度虽然有所偏高 , 但也低于高含水量室温贮藏的 种子。这些结果与超干种子具有较高活力水平完全一致 , 可能是超干贮藏较好地维持了膜 蛋白的完整性及磷脂双分子层中碳氢链分子的流动性。 膜的功能主要靠嵌合在膜磷脂双分子层内的膜蛋白实现 , 膜脂的物理状态对膜蛋白具 有调控作用 , 膜脂状态的变化会引起膜蛋白结构和功能的改变 ( Heyes 等 , 1997) 。H + 2 A TP 酶位于质膜上 , 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 + 2A TP 酶活力。实验表明 , 超干种子贮藏 过程中的 H + 2A TP 酶含量和活性能够较好地保持 , 而未超干处理的种子中 H + 2A TP 酶的 含量和活性均降低 (汪晓峰等 , 2003) 。 112 超干处理对种子细胞器超微结构的影响 种子发生劣变时细胞代谢活性下降 , 细胞学上的劣变也随之发生 , 首先表现在胚根尖 分生细胞超微结构的变化 (程红焱等 , 1991 ; Cheng 等 , 1990 , 1997) 。一般轻度老化但 仍具有萌发力的种胚细胞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 ; 多核糖体的形成减缓等现象。在劣变严重的情况下细胞内膜结构肿胀且无 序、圆球体破裂 , 在细胞内融合成团并沿壁排列、质体内淀粉粒裂解甚至消失 (Priestley , 1986) 。 张明方等 (1999) 用透射电镜观察经老化而未超干处理的洋葱 ( A llium cepa) 种子 胚根尖的细胞超微结构 , 发现细胞核膜界限不清晰 , 有的细胞核有胞饮现象 , 有的呈解体 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) 。而经同样老化处理的超干种子 , 细胞核正常 , 核膜界限清晰 , 内质网正常且丰富 , 脂质球沿细胞壁呈环状排列 , 无中空的电子致密物质。程红焱 (1994) 在油菜、花生、大 豆 ( Glycine m ax ) 和小麦 ( T riticum aestiv um ) 等超干种子中也观察到类似的结果。扫 描电镜观察种皮细胞外部结构时发现 , 超干处理后种皮细胞的排列发生改变 , 但回水后能 恢复正常 (张明方等 , 1999) 。尽管大豆种子在超干过程中有裂种现象 , 但超干前经吸湿 回干或以聚乙二醇 (PEG) 等处理后 , 可以避免此现象 , 从而保证了细胞外部形态结构的 完整性。 2 超干处理对种子内水分状态的影响 211 自由水和束缚水 种子水分按其存在状态可分为自由水 (free water) 和束缚水 (bound water) 。细胞中 水分的物理状态与其作用是相互联系的 , 由于亲水和疏水的相互作用 , 水分可以影响大分 子如膜脂、核酸及蛋白质的结构 , 因此水分的物理状态对干种子内能否发生生化反应有着 决定性的作用。种子内水分存在的状态 , 以及各种状态水分之间的比例与种子本身固有的 特性有着直接的关系。水分胁迫时种子中的束缚水对其耐干性起着关键作用 , 即种子在超 干处理后能否存活以及贮藏效果如何取决于种子尤其是种胚细胞对束缚水的保持能力 (程 红焱 , 1994) 。 红花种子经超干处理后 , 自由水/ 束缚水的比率随含水量下降而降低 , 在超干状态下 1 期 程红焱等 : 超干种子耐贮藏性的细胞学及生理生化基础 31 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved