种子是植物种质资源长期保存的最理想材料,顽拗性种子的长期贮藏是部分植物种质资源保存技术一直没有攻克的难题。本项目以遗传背景相对一致的葡萄属中起源于不同生境的耐贮性存在很大差异的代表种以及采用种子具有不同耐贮性的种间杂种的种子为材料,在不同温度和脱水速率条件下,研究其脱水和低温耐性的差异,确定在种子发育过程中耐脱水能力形成的特点以及顽拗性种子是否存在耐脱水能力的丢失现象,阐明种子内抗氧化物质及其存在状态和抗氧化系统的存在和运转效率与脱水耐性的关系,弄清糖类保护性物质与类脱水素等热稳定蛋白对种子的脱水保护作用以及抗氧化剂和Ca2+与PEG等物质对脱水种子的修复作用,研究种子顽拗性产生的生理学机制,为顽拗性种质资源及其遗传多样性的长期保存提供理论依据,这将对实现顽拗性种子的长期贮藏和保存野生种质的遗传多样性具有极为重要的意义。
中国是世界公认的野生葡萄资源最为丰富的国家,葡萄种子贮藏技术的研究对其种质的长期保存、利用和创新具有重要意义。然而,葡萄种子的贮藏特性一直未被明确。本项目对葡萄属欧亚种、美洲种、山葡萄等不同地理起源和分布中心的类群及其杂交种,研究其种子脱水和低温耐性以及休眠特性的差异,发现葡萄属种子脱水耐性受遗传背景、发育程度和脱水速率的影响。种子脱水敏感的种类属于欧亚种或与其有亲缘关系的杂交种;果实成熟后种子尚未完全成熟,没有获得脱水耐性,是脱水敏感的原因;快速脱水损伤大于慢速脱水,但不受脱水温度的影响;15℃低温对种子是安全的,而5℃低温会有伤害;脱水破坏种子细胞膜的完整性,脱水耐性与抗氧化酶系统的运转有关,与种子内保护性物质的含量无关;种子脱水敏感的葡萄种类,其种子休眠程度浅于种子耐脱水的种类。种子脱水耐性和休眠特性的差异反映了物种的环境适应性,美洲种和中国的山葡萄种子的休眠程度深和脱水耐性强,以适应在秋天散落后经历恶劣的冬季环境,而欧亚种葡萄种子的浅休眠和顽拗性体现了对欧亚大陆相对温和的气候环境的适应。研究结果为阐明种子脱水耐性机制,以及葡萄野生种质资源的长期保存提供了理论依据。