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蔬菜种质保存

在适宜环境条件下贮存种质基因载体,使蔬菜种质保持生命力和遗传性的技术。蔬菜种质的基因载体包括活的种子,无性繁殖器官,或在人工控制条件下采用组织培养法培养产生的植株、器官或组织等。蔬菜种质保存的历史是与蔬菜栽培同时开始的。在中国北魏的农学著作《齐民要术》中已有蔬菜种子保存的记载。但历史上记载的种质保存方法是原始的、短期的,局限于种子或其他繁殖器官。

在适宜环境条件下贮存种质基因载体,使蔬菜种质保持生命力和遗传性的技术。蔬菜种质的基因载体包括活的种子,无性繁殖器官,或在人工控制条件下采用组织培养法培养产生的植株、器官或组织等。蔬菜种质保存的历史是与蔬菜栽培同时开始的。在中国北魏的农学著作《齐民要术》中已有蔬菜种子保存的记载。但历史上记载的种质保存方法是原始的、短期的,局限于种子或其他繁殖器官。近代才开始有计划、有组织地采用先进技术进行蔬菜种质的保存。美国、日本、苏联等国家对蔬菜种质保存的理论及应用已有较全面深入的研究。蔬菜种质保存主要是采用种质库(种子库)保存方法,以期长久保存蔬菜种质。世界上已建成500多座种质库。中国已建成15座种质库(总建筑面积为1万平方米左右),其中有12座保存有蔬菜作物种质。

种子贮存寿命及遗传变化的影响因素

种子是活的有机体,在贮存期间,除受电离辐射、微生物和害虫等外因的直接作用而影响贮存寿命外,主要是种子本身在贮存环境条件影响下,由于脂肪氧化和新陈代谢物质消耗等,造成有毒物质积累和生长素等被破坏,从而引起酶钝化、细胞器的脂蛋白质膜变性、核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)变性或突变,最后导致种子衰老、畸变或死亡。所以,种子贮存寿命和遗传变化主要决定于种子的衰老程度。种子衰老程度可以用种子发芽力和种子活力水平衡量。当衰老种子的发芽率降低到50%以下时将会发生一定频率的基因漂移或突变。种子在贮存期间发生的染色体畸变会在个体生长发育中消失,但严重的遗传损失——染色体断裂会传递给后代。所以,种质材料的保存还应创造能保持其遗传完整性的最适条件,以利于长期保存种质材料。

美国种子学家哈林顿(J.E. Harrington)指出,在理想条件下,大多数植物种子可保存较长的时间。理想条件是:①种子含水量为4~6%,贮存环境保持15%左右的空气相对湿度;②贮存温度在-20℃或更低;③种子贮存容器中氧气少,二氧化碳多;④黑暗条件;⑤贮存库、室和容器应具有防止种子受辐射损害的性能。上述因素中对种子生活力影响最主要的是温度和水分。国际植物遗传资源委员会(I B P G R,1976)报导,多数蔬菜种子在干燥、低温条件下有利于延长种子的寿命,只有少数蔬菜种子在低温干燥条件下较短命。当然,影响蔬菜种子寿命的因素,首先取决于本身的遗传性。日本加藤照孝(1967)将蔬菜种子按寿命长短分为4类:①长命种子:茄子,番茄和西瓜等;②常命(界于长命和短命之间)种子:萝卜、芜菁、白菜、大白菜、黄瓜和南瓜等;③稍短命种子:结球甘蓝、莴苣、辣椒、豌豆、菜豆、蚕豆、牛蒡和菠菜等;④短命种子:葱、洋葱、胡萝卜、大豆等。

种质库的建造与组成

种质库应建在地下水位低、地势高燥,常年温度较低、交通方便、水和电供应可靠、无有害气体侵袭、不受洪涝、地震等自然灾害影响、并远离易燃易爆物品场所和强电磁场的安全地带。种子库一般由种子贮存室、作业室、发芽室、管理室和空调机械室等组成。种子贮存室又分为:短期贮存室,用于临时存放;中期贮存室,用于分发用种子贮存(温度0~5℃、空气相对湿度32~37%,保存期10年);长期贮存室(温度-10~-15℃,空气相对湿度32~50%,保存期30~50年)。还有极长期贮存室(室温-20℃以下,空气相对湿度30%),预计可安全贮存新种子达50年以上。作业室又分种子检查室、精选室、干燥室和包装室。检查室有软X-射线机和水分测定仪等种子质量检测设备;精选室有种子精选机械;干燥室有种子干燥设备;包装室有包装设备及包装纸袋等容器;发芽室包括准备室、器材室、洗涤室和发芽室等,进行保存前和保存期间的种子发芽率检测。管理室包括办公室、控制室、照相室、机算机室等,这里完成种子的接收、整理、编卡、管理和分发等工作。

种子贮存管理

目前蔬菜种质材料采用分配用种子和增殖用种子双重贮存法。分配用种子,每个品种按分配数量和份数,分别装入纸袋和防潮袋,封存入容器,保存在中长期贮存室中。为便于用计算机操作、可将分配用种子袋按份编号,顺序排放在规定位置的抽屉里,以利自动查找。增殖用种子一般用铝盒、钢皮罐真空封存,保存在极长期贮存室内。

为有效地长期保存种质材料,必须首先检查种子的播种品质(即种子是否有病、虫和损伤,是否充实饱满及发芽力强弱等)。经检查符合要求的种子可进行精选、干燥,使种子含水量降到4~6%,再送包装室,按分配用和增殖用种子所要求的数量和包装规定进行包装,再分别送到相应的贮存室。

蔬菜种质材料贮存室的业务包括种子贮存、分配、管理,品种性状信息储存和检索,品种目录编印等。种子贮存业务包括编写保存品种种子标签、检查种子品质、干燥、包装和存放等。种子分配业务包括编写种子分配号码,记录存入或取出种子份数,制成适于自动管理装置使用的品种特征特性表格。保存种子管理业务包括定期检查种子发芽率,一般每隔5~10年做一次发芽试验,并根据发芽试验结果确定再繁殖采种计划等。品种信息储存和检索业务包括进行品种特征特性资料的收集和整理,并储存到电子计算机的信息库,以供查询检索。中国保存蔬菜品种目录的编印是将保存品种名称按分类类别代号加材料永久号次序编排,并记载著名品种的产地、特征特性、栽培季节和产量等,编印成册,发给有关机构,为遗传研究和育种服务。

种子播种品质的检测

播种品质的检测内容主要有如下四方面:①种子水分测定是种子进入种质库时的重要测定项目。种子水分是指种子所含自由水和胶体水重量占样品总重量的百分率。测定务求正确,严格控制种子干燥温度和时间,防止种子由于芳香油类挥发和有机物质分解,释放出化合水而使所测结果偏高。种子水分测定主要有以下两种方法:一种是标准测定法。称取代表性种子样品15~20克,瓜类等大粒种子及中粒种子需将种子剪成小段,小粒种子可用整粒测定。用1/1000克天平称取5克试样,放入样品盒摊平,二次重复,置于105℃恒温干燥箱内烘8小时,然后取出样品盒盖好,放入干燥器中冷却后称重。根据试样减重即可计算出种子水分含量(%)。另一种是水分仪速测法:使用较普遍的为电容式水分测试仪。测定时,将种子样品作为介质输入电容电路中,根据电容量的变化测出种子水分含量。电容式水分测试仪适用于多数蔬菜种子水分的测定,测定误差小,方法简便快速,不破损种子。这类仪器有DSR-1电脑水分测试仪,SS-2A电脑水分测试仪等。②种子发芽力测定技术。种子发芽力通常以发芽势和发芽率表示。发芽势是指种子在发芽初期规定天数内正常发芽种子数占供试种子总数的百分率。发芽势高,说明种子活力强,发芽迅速整齐。种子发芽率是指种子在发芽规定天数内全部正常发芽种子占供试种子总数的百分率。发芽率高,说明活种子多。为获得种子发芽力的正确测定结果,应根据各种蔬菜种子发芽生理特性(休眠种子须经打破休眠),提供最适宜的发芽条件进行发芽。其方法是:从欲测样品中随机取代表性试样,小、中粒种子取100粒,4次重复,大粒种子50粒,4次重复。选用该种种子规定的发芽床(纸床、沙床或毛巾),调节适宜水分,贴好标签,在规定温度的发芽箱内或发芽盘上培养。在试验期间须进行认真的检查管理,并在规定计数日期统计正常发芽的种子数,计算发芽势和发芽率。③软X-射线造影技术。可用软X-射线机检查种子的饱满度、虫害和损伤等情况,以确定种子品质。④电导率测定技术。种子随着衰老程度加深,其细胞膜的脂蛋白发生变性,分子排列改变,透性增加,内部电解质外渗随之增多。因此,只要测定种子浸出液的电导率,就可推测种子活力的高低。测定方法是,称取一定量欲测的种子样品,并以同一种高活力的种子样品作对照,分别倒入小烧杯,加入定量无离子水,在定温下浸种24小时,用电导仪测定其电导率μs·cm-1,电导率低说明种子活力强。