新疆贝母属植物种子破除休眠过程中的外源及内源因子的协同响应特征

Xinjiang is one of the species diversity center of Fritillaria in China, with characteristics of specific species and narrow distribution. Because most species were used as alternatives of medicinal Fritillaria in Xijiang, the species are faced with big resource pressure. Fritillaria also has high ornamental value as bulb flower. Therefore, it is necessary to conduct research about introduction to conserve germplasm resources. In this study, plants of the genus Fritillaria in Xinjiang will be study. which will be classify into different types of seed dormancy. Through the analysis of embryo morphological construction, seed structure changes, endogenous hormone and other factors in two stages, embryonic morphogenesis and physiological stage of ripening stage, the mechanism for breaking the dormancy of seeds will be clarified. Results will help to improve seed germination rate, shorten the ripening period and so on, and provide important theoretical guidance for introduction and conservation of the genus.

新疆不仅是中国贝母属的种类多样性中心之一，且特有程度高，分布区多狭窄。多种作为新疆药用贝母替代品，承载资源压力大，也是极具潜力的球根花卉，因此，有必要及时开展引种驯化相关研究以保护这一珍贵种质资源。本研究拟以新疆贝母属植物为研究对象，通过对种子休眠类型的划分，将种子破除休眠过程中区分为胚形态建成阶段及生理后熟阶段，对不同萌发阶段中的外部胚形态分化、结构变化、种皮及胚乳作用等外源性因子及内源激素的变化、生理变化等内源性因子进行系统分析，阐明这些因子在种子破除休眠过程中的协同作用机制及种子萌发启动机理。研究结果可为打破贝母属种子休眠、提高种子萌发率、缩短后熟期研究提供依据，为该属的引种驯化及种质保育提供重要的理论指导。

新疆是贝母属的种类多样性中心之一，且特有程度高，分布区多狭窄。新疆贝母属植物多作为药用贝母替代品，承载资源压力大，也是极具潜力的球根花卉，因此，有必要及时开展引种驯化相关研究以保护这一珍贵种质资源。本研究以新疆特有的额敏贝母、裕民贝母、托里贝母及大白花贝母为研究对象，分析了种子休眠特点、种子破眠过程中胚率、营养物质、内源激素及生理活性物质等内源性物质的变化，探索了种子萌发机理。主要研究结果如下：贝母属植物种子小，质量轻，种子扁平，种子含水量正常，生活力高，种翅较薄，透水性良好，无吸水障碍。种子休眠的主要原因是胚发育不全和存在内源抑制物。裕民贝母、大白花贝母及托里贝母胚为点状胚，种子萌发周期长达100-120d，额敏贝母初始胚率高达56.36%，但也存在形态休眠期。在形态休眠阶段，四种贝母均需要分解淀粉及粗脂肪大分子营养物质、消耗大量的氨基酸及可溶性蛋白来为胚形态建成提供必需的动力；可溶性糖在不同种类中变化趋势不同，大白花贝母消耗了大量的可溶性糖，其他贝母表现为可溶性糖持续积累；外源赤霉素通过加速营养物质分解、消耗或者积累的速度，使种子提前解除形态休眠。在生理休眠阶段，裕民贝母及大白花贝母种子粗脂肪与淀粉均出现了积累-消耗的特点，托里贝母表现为持续消耗；可溶性糖在种子萌发前均表现出消耗的特点，裕民贝母表现出先消耗再积累的过程，而大白花贝母是先积累再消耗的特点，不同处理下托里贝母也多表现为先积累后消耗；裕民贝母及大白花贝母种子萌发前可溶性蛋白表现出积累的特点，托里贝母则为先积累后下降；不同贝母的其他内源物质变化特点不同。总体而言，外源赤霉素的作用主要表现在可导致营养物质提前达到积累峰值并提前分解，或者加快积累和分解速度，最终促使种子休眠被提前解除。本研究结果可为打破贝母属种子休眠、提高种子萌发率、缩短后熟期研究提供依据，为该属的引种驯化及种质保育提供重要的理论指导。