時(shí)間：2022-11-11

來源：西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

鏈接：http://www.masxingyu.com/zyzygjzdsys/kxyj/kydt/content_85664

近日，我校藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院、西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室裴瑾教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《Frontiers in Plant Science》（中科院二區(qū)）雜志上發(fā)表了題為“Comparative changes in sugars and lipids show evidence of a critical node for regeneration in safflower seeds during aging”的論文，報(bào)道了紅花種子老化過程中，種群活力急劇下降關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（critical node, CN），揭示了紅花種子種群衰老過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的生理變化規(guī)律及生化特征，為國(guó)家中藥種質(zhì)資源庫的種子保存與更新標(biāo)準(zhǔn)的建立提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)了解藥用植物種子的貯藏特性和完善其種子壽命管理具有重要意義。碩士生周蘭玉為本論文的第一作者，裴瑾教授和閆婕副教授為共同通訊作者，西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的第一單位。

論文的簡(jiǎn)介：

紅花Carthamus tinctorius L.種子富含不飽和脂肪酸，具有極好的藥用和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但也給種子貯藏帶來了高風(fēng)險(xiǎn)。即使將種子貯藏在低溫干燥的種子庫中，其老化也不可避免，為保證種質(zhì)資源的有效保存，需要在特定的時(shí)間對(duì)保存在種子庫的種質(zhì)進(jìn)行更新。不同物種的種子在種子庫中的生存曲線即老化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)各不相同，節(jié)點(diǎn)處的生物學(xué)機(jī)制仍不清楚，亟待揭示藥用植物種子活力損失的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為制定種群種質(zhì)活力監(jiān)測(cè)預(yù)警方案提供指導(dǎo)，為種質(zhì)資源庫對(duì)庫藏種子進(jìn)行有效保存與創(chuàng)新利用奠定基礎(chǔ)。

本研究采用人工老化(Controlled deterioration treatment, CDT) 的方法，準(zhǔn)確模擬了紅花種子在種子庫低溫干燥貯藏期間的生存曲線（見圖1）。觀察生存曲線可知，老化過程可分為平臺(tái)期和快速老化期兩個(gè)階段。老化10天（C10）左右即紅花種子萌發(fā)率下降至86%左右，是紅花衰老過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過測(cè)定主要儲(chǔ)能物質(zhì)脂類和糖類的含量變化，并采用激光共聚焦顯微鏡和透射電鏡觀察細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)可知，在接近關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（CN）時(shí)，維持細(xì)胞玻璃態(tài)的可溶性糖的含量急劇減少；脂類被水解，溶血磷脂和脂肪酸積累，維持質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的磷脂水解導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性被破壞；種子細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)呈易脆性，表現(xiàn)出明顯的質(zhì)壁分離；在吸脹過程中異檸檬酸裂解酶（Isocitrate Lyase, ICL）的活性在老化種子中下降，影響乙醛酸循環(huán)的代謝過程；成苗實(shí)驗(yàn)和TTC染色也證實(shí)了在C10附近種子質(zhì)量的變化(見圖2)。綜上我們認(rèn)為，老化10天左右即紅花種子萌發(fā)率下降至86%左右，是紅花衰老過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。種子貯存物質(zhì)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處質(zhì)膜的變化導(dǎo)致了不可逆的結(jié)構(gòu)損傷和生物化學(xué)能力的喪失，是種子老化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的生物學(xué)機(jī)制(見圖3)。因此，應(yīng)在檢測(cè)到紅花種子活力下降到86%時(shí)對(duì)種質(zhì)進(jìn)行更新，這一標(biāo)準(zhǔn)將為種質(zhì)資源庫中的藥用植物種子的保存與更新提供科學(xué)依據(jù)。

該成果得到了中國(guó)博士后科學(xué)基金(2020M673566XB)、四川省科技廳(2019YJ0333、2021YFYZ0012-5)、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金(81503200)、國(guó)家中醫(yī)藥管理局創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與人才培養(yǎng)計(jì)劃(ZYYCXTD-D-202209)項(xiàng)目的支持。

全文鏈接：https://static.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.1020478/full

供稿：西南特色中藥資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院裴瑾教授課題組。

                                       圖1不同老化天數(shù)紅花種子的萌發(fā)水平

                                  A 老化紅花種子的萌發(fā)率；B 老化紅花種子的萌發(fā)速率

圖2老化對(duì)種子活力和成苗率的影響

  A種子活力；B 播種15天后幼苗表型；C 吸脹24小時(shí)種子；D 吸脹72小時(shí)種子；E 不同老化時(shí)間種子的幼苗；F 根系生物量；G 根長(zhǎng)；H 根表面積

圖3紅花種子存活曲線的放大版模型示意圖