时间：2022-11-11

来源：西南特色中药资源国家重点实验室

链接：/zyzygjzdsys/kxyj/kydt/content_85664

近日，我校药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室裴瑾教授团队在国际知名期刊《Frontiers in Plant Science》（中科院二区）杂志上发表了题为“Comparative changes in sugars and lipids show evidence of a critical node for regeneration in safflower seeds during aging”的论文，报道了红花种子老化过程中，种群活力急剧下降关键节点（critical node, CN），揭示了红花种子种群衰老过程中关键节点的生理变化规律及生化特征，为国家中药种质资源库的种子保存与更新标准的建立提供科学依据，对了解药用植物种子的贮藏特性和完善其种子寿命管理具有重要意义。硕士生周兰玉为本论文的第一作者，裴瑾教授和闫婕副教授为共同通讯作者，西南特色中药资源国家重点实验室为该论文的第一单位。

论文的简介：

红花Carthamus tinctorius L.种子富含不饱和脂肪酸，具有极好的药用和营养价值，但也给种子贮藏带来了高风险。即使将种子贮藏在低温干燥的种子库中，其老化也不可避免，为保证种质资源的有效保存，需要在特定的时间对保存在种子库的种质进行更新。不同物种的种子在种子库中的生存曲线即老化的关键节点各不相同，节点处的生物学机制仍不清楚，亟待揭示药用植物种子活力损失的关键节点，为制定种群种质活力监测预警方案提供指导，为种质资源库对库藏种子进行有效保存与创新利用奠定基础。

本研究采用人工老化(Controlled deterioration treatment, CDT) 的方法，准确模拟了红花种子在种子库低温干燥贮藏期间的生存曲线（见图1）。观察生存曲线可知，老化过程可分为平台期和快速老化期两个阶段。老化10天（C10）左右即红花种子萌发率下降至86%左右，是红花衰老过程的关键节点。通过测定主要储能物质脂类和糖类的含量变化，并采用激光共聚焦显微镜和透射电镜观察细胞微观结构可知，在接近关键节点（CN）时，维持细胞玻璃态的可溶性糖的含量急剧减少；脂类被水解，溶血磷脂和脂肪酸积累，维持质膜结构的磷脂水解导致细胞膜结构的稳定性被破坏；种子细胞壁结构呈易脆性，表现出明显的质壁分离；在吸胀过程中异柠檬酸裂解酶（Isocitrate Lyase, ICL）的活性在老化种子中下降，影响乙醛酸循环的代谢过程；成苗实验和TTC染色也证实了在C10附近种子质量的变化(见图2)。综上我们认为，老化10天左右即红花种子萌发率下降至86%左右，是红花衰老过程的关键节点。种子贮存物质和关键节点处质膜的变化导致了不可逆的结构损伤和生物化学能力的丧失，是种子老化关键节点的生物学机制(见图3)。因此，应在检测到红花种子活力下降到86%时对种质进行更新，这一标准将为种质资源库中的药用植物种子的保存与更新提供科学依据。

该成果得到了中国博士后科学基金(2020M673566XB)、四川省科技厅(2019YJ0333、2021YFYZ0012-5)、中国国家自然科学基金(81503200)、国家中医药管理局创新团队与人才培养计划(ZYYCXTD-D-202209)项目的支持。

全文链接：https://static.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.1020478/full

供稿：西南特色中药资源国家重点实验室、药学院/现代中药产业学院裴瑾教授课题组。

                                       图1不同老化天数红花种子的萌发水平

                                  A 老化红花种子的萌发率；B 老化红花种子的萌发速率

图2老化对种子活力和成苗率的影响

  A种子活力；B 播种15天后幼苗表型；C 吸胀24小时种子；D 吸胀72小时种子；E 不同老化时间种子的幼苗；F 根系生物量；G 根长；H 根表面积

图3红花种子存活曲线的放大版模型示意图