新疆特有植物准噶尔山楂种子休眠及解除机制

The Crataegus songarica is the uniquely rare and endangered plants in Xinjiang, only distributed in the Huocheng County and Yining County in Xinjiang. It has been included in priority conservation specie lists and is the priority conservation species of the international biodiversity significance . As one of the wild fruit tree in Tianshan is a part of the water conservation forests and has the important Significance to prevent soil erosion, improve the ecological environment and maintain its native. .In preliminary studies, we confirmed that the fruit volume of Crataegus songarica is bigger, but the germination rate is very low (0.01%) and the seed has deep dormancy characteristics.Its natural distribution arear is dwindling and natural regenera-.tion is bad. Through the principle of botany and plant physiological ecology, we explore the causes and mechanisms of seed dormancy of Crataegus songarica with isolated embryo, the observation of the endocarp and seed coat structure, the analysis of endogenous inhibitory substances and seed germination physiological characteristics, by means of a combination of field experiments and laboratory experiments. It has important significance to reveal the plant seed dormant nature and dormancy-breaking mechanism and will provide theoretical guidance to the conservation and population regeneration of rare and endangered species of wild fruit trees in Xinjiang.

准噶尔山楂( Crataegus songarica )是新疆特有的珍稀濒危植物，仅分布于新疆伊犁地区霍城县和伊宁县，已被列入中国优先保护物种名录，是我国具有生物多样性国际意义的优先保护物种。作为天山野果林的组成树种之一是天山水源涵养林的一部分，对防止水土流失、改善生态环境、维持其原生性具有现实意义。.在前期研究中证实准噶尔山楂结实量大，但是萌发率极低（0.01%），具深度休眠特性。针对其在自然分布区内数量日趋减少和自然更新不良等问题，采用植物学和植物生理生态学等原理，通过野外实验和室内实验相结合的手段，进行准噶尔山楂种胚离体培养、种壳和种皮结构研究、内源抑制物质分析和种子萌发生理特性等方面研究，探索准噶尔山楂种子休眠的原因和解除机制，阐明其休眠本质。对揭示植物种子休眠及解除机制有重要意义，为新疆珍稀濒危野生果树植物的保护和种群更新提供理论指导。

本项目系统研究了准噶尔山楂种子休眠原因，阐明其休眠类型，并提出解除休眠的措施，对揭示植物种子休眠及解除机制有重要意义。同时研究了准噶尔山楂多糖的纯化工艺和抗氧化功效。.利用准噶尔山楂种壳和种皮亚显微结构、透水性实验，比较了浓硫酸酸蚀和层积处理前后其结构的变化。表明准噶尔山楂种子由坚硬的种壳包裹着，种壳的细胞高度木质化且坚硬，细胞排列紧密，种孔被木质化的填充物填充，种壳存在透水障碍和机械束缚作用。酸蚀处理可使种壳变薄，减轻机械和透性障碍；层积后种壳表面的角质层细胞明显的出现微孔，栅栏层细胞出现裂缝，增加透性，加速种子休眠的解除。.刚采摘用赤霉素处理过准噶尔山楂种子离体胚接种到培养基上不萌发，说明可能存在胚休眠现象；室温干储10个月种子的离体胚接种到培养基上可以萌发长成幼苗，但含有完整种皮的种子不萌发，含有半种皮的种胚可以萌发，但成苗率低，说明已完成成熟的种胚，因种皮的覆盖不能萌发，种皮对种胚起到了一定的机械束缚作用或是存在内源抑制物质。低浓度的赤霉素对已经完成后熟的准噶尔山楂种子的萌发起到促进作用，高浓度的赤霉素作用相反。.准噶尔山楂种子的各个部位均含有内源抑制物质，不同部位浸提液抑制作用有明显的差异，抑制强度为种壳＞种皮＞种胚。种壳中的抑制物主要集中于乙酸乙酯相，种皮中主要存在于甲醇相和石油醚相，种胚中主要集中于甲醇相，因此内源抑制物质是引起准噶尔山楂种子休眠的主要原因之一。综上所述，准噶尔山楂种子存在形态生理休眠，种壳对种子萌发起到抑制作用，酸蚀和层积处理有助于休眠的解除能缩短萌发时间。.在单因素基础上，利用响应面法确定多糖最佳纯化条件：NKA-9:D101树脂最佳混合比例为2:3，最佳吸附工艺条件为：上样液流速3.75mL/min，浓度1.32g/L，树脂径高比1:13，此条件下多糖的吸附率为0.6075；最佳洗脱工艺条件为：洗脱液浓度0.27mol/L，洗脱液流速3.5mL/min，洗脱液用量7BV，此条件下多糖的洗脱率为0.8422。样品中多糖含量由原来的5.06%上升至21.13%。通过体内和体外实验，表明准噶尔山楂多糖具有抗氧化能力。增加了其开发利用价值，从而推动人工种植，扩大其种群数量。为新疆珍稀濒危野生果树植物的保护和种群更新提供理论指导。