现代月季6个品种花粉超低温保存研究

【目的】为实现月季花粉长期保存,满足杂交育种和种质资源保存需要,本文以6个现代月季品种的花粉为试验材料,研究其超低温保存技术。【方法】用扫描电子显微镜观察比较6个品种花粉形态、干燥法测定花粉自然含水量、悬滴法检测花粉活力,筛选出适宜萌发培养液,在此基础上进行了液氮保存,并研究这些因素对超低温保存效果的影响。【结果】6个品种花粉悬滴培养的适宜萌发液为15%蔗糖+0.05%硼酸。不同品种新鲜花粉萌发率不同,春季采收的新鲜花粉萌发率为8.91%~27.07%,秋季为9.95%~24.32%,6个品种春季采集的花粉萌发率均高于秋季,但3个差异显著,3个差异不显著。不同品种新鲜花粉含水量不同,春季采收的花粉含水量为9.6%~11.9%;秋季为9.2%~11.5%,4个品种春、秋两季采收的花粉含水量没有显著差异,另外2个品种春季采收的花粉含水量分别显著高于或低于秋季花粉2.4%或1.6%,含水量变化值差异不大。超低温保存后花粉萌发率变化因品种和花粉采收季节而异,6个月季品种花粉经过液氮保存1个月后萌发率为10.36%~21.28%,为新鲜花粉的59.3%~133.9%。长球形的‘金凤凰’和‘希望’,超低温保存后花粉活力有所下降;而超长球形的‘金玛丽’、‘雨果’、‘伦特娜’和‘仙境’,超低温保存后萌发率基本保持稳定。花粉含水量与花粉超低温保存前后萌发率未显著相关。【结论】不同季节采收的自然成熟散粉的6个月季品种花粉均能实现超低温保存,秋季采收的花粉液氮保存后萌发率较新鲜花粉变化较小,但是春季采收的花粉萌发率更高,更适合超低温保存。超低温保存效果与品种、新鲜花粉萌发率、花粉形状和采收季节有关。

ROS诱导的氧化应激和细胞程序性死亡对超低温保存后花粉生活力的影响

【目的】超低温保存后花粉生活力呈多种变化情况,已有研究表明活性氧(ROS)是超低温保存后花粉生活力变化的主要原因之一。因此,本研究探讨液氮冻存后花粉生活力与ROS诱导的氧化应激和细胞程序性死亡间的关系,以进一步揭示ROS在超低温保存后花粉生活力变化中的作用机制。【方法】以芍药‘粉玉奴’的花粉为材料,对比分析超低温保存不同时间长度后花粉生活力、ROS生成量、氧化应激以及细胞程序性死亡指标的变化情况。【结果】花粉超低温保存过程中,ROS成分超氧阴离子自由基(O_(2)·-)含量在液氮冻存1个和3个月后相对较高,过氧化氢(H_(2)O_(2))含量随着保存时间的延长显著增加,羟自由基(·OH)含量在保存3个月后开始下降,且H_(2)O_(2)和·OH含量均与花粉生活力显著相关。其次,氧化损伤指标丙二醛(MDA)含量在保存3个月后显著升高,与花粉生活力、H_(2)O_(2)和·OH含量显著相关;细胞程序性死亡(PCD)指标caspase-3-like蛋白酶活性在液氮冻存1个月和3个月后均高于对照,细胞凋亡率在保存5个月和8个月后显著升高,且细胞凋亡率均与花粉生活力、H_(2)O_(2)和·OH含量均显著相关。此外,适宜浓度的外源抗氧化剂(抗坏血酸、谷胱甘肽)和类凋亡抑制剂(caspase-3抑制剂)显著提高了液氮冻存8个月后的花粉生活力。【结论】芍药‘粉玉奴’花粉超低温保存过程中,ROS对超低温保存后的花粉生活力产生了重要的影响,其成分H_(2)O_(2)和·OH的作用尤为突出,其诱发的氧化应激反应和细胞程序性死亡是液氮冻存后花粉生活力变化的重要原因。

AsA-GSH抗氧化系统在超低温保存后牡丹花粉活力下降中的作用机制

以2个品种牡丹(Paeonia suffruticosa)花粉为材料,通过对比分析花粉超低温保存前后生活力以及AsA-GSH抗氧化循环系统组分及其相关指标的变化情况,探讨AsA-GSH抗氧化循环系统在花粉超低温保存中的作用机制。结果表明:超低温保存后‘新日月’花粉生活力未产生显著的变化,‘花王’花粉生活力显著降低,但是两个品种花粉的ROS含量均发生了不同程度的变化。‘新日月’花粉的氧化损伤指标含量显著增加, AsA在超低温保存3个月后发生了显著的降低,而GSH含量在超低温保存3个月、APX在超低温保存1个月、GR在超低温保存3~8个月后均发生了显著的增加;‘花王’花粉仅蛋白质氧化损伤指标发生了显著的变化, AsA在超低温保存3~8个月后均发生了显著的降低, GSH含量在超低温保存1~3个月、APX在超低温保存3个月、GR在超低温保存1和8个月后均发生了显著的增加。进一步研究发现,超低温保存后生活力显著下降的‘花王’花粉经AsA和GSH处理后,生活力显著上升,同时ROS累积水平以及氧化损伤指标MDA、PCO显著降低。说明花粉超低温保存中AsA-GSH抗氧化循环系统通过调控胞内ROS的累积水平参与了液氮冻存后花粉生活力的变化。