水稻種質(zhì)資源常溫貯藏

姜龍，柴永山，曲金玲，孫國宏，楊福厚

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157041)

水稻種質(zhì)資源常溫貯藏

姜龍，柴永山，曲金玲，孫國宏，楊福厚

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157041)

種質(zhì)資源的保存有種植保存和貯藏保存2種方法，頻繁的種植不但需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且容易造成材料混雜和影響種性。國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為低溫種質(zhì)庫貯藏法是種質(zhì)資源貯藏的最佳方法，但低溫種質(zhì)庫建設(shè)耗資大，技術(shù)要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用昂貴。廣大科研單位和育種者普遍采用常溫貯藏。介紹了常溫水稻種質(zhì)資源貯藏相關(guān)理論及實踐的研究成果，旨在為水稻種質(zhì)常溫貯藏提供有益的啟示。

水稻種質(zhì)資源；常溫貯藏；衰老預(yù)警

經(jīng)歷漫長的自然選擇和人工選擇，我國擁有豐富的水稻種質(zhì)資源，這是水稻新品種選育和保證水稻育種安全的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。由于人力、物力、科技等方面的原因，每年實際應(yīng)用的種質(zhì)材料有限，大部分種質(zhì)材料需要保存下來備用，所以，水稻種質(zhì)資源的保存是水稻育種工作者重要的基礎(chǔ)性科研工作。通常種質(zhì)資源的保存有種植保存和貯藏保存兩種方法，頻繁的種植不但需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且容易造成材料混雜和影響種性，因此，需耍盡可能延長種質(zhì)資源的貯藏壽命。

國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為低溫種質(zhì)庫貯藏法是種質(zhì)資源貯藏的最佳方法，寧秀呈研究發(fā)現(xiàn)貯存中不同類型的稻種發(fā)芽率年下降速率為0.12%～3.05%[1]。但低溫種質(zhì)庫建設(shè)通常投資大、技術(shù)要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用昂貴，大部分育種單位不具備低溫貯藏種質(zhì)的條件，常溫條件下延長水稻種質(zhì)資源貯存年限的貯藏方法更適用于廣大科研單位和育種者。

1 貯藏特性

種質(zhì)材料抗老化能力的強(qiáng)弱主要由遺傳因素、種質(zhì)材料成熟度和環(huán)境因素共同決定。

1.1 遺傳因素

水稻的耐儲性與其秈粳性關(guān)系密切，普遍地說，秈型種質(zhì)比粳型種質(zhì)更耐儲藏[2-3]。

1.2 成熟度

同一種質(zhì)材料成熟度不同，貯藏壽命也有差異。從乳熟、蠟熟、黃熟至完熟期收獲的材料，貯藏壽命有規(guī)律地增加；完熟期和枯熟期收獲的材料貯藏后，生命力方面和發(fā)芽力方面幾乎沒有明顯的差異。水稻種質(zhì)材料最適宜保存的收獲期是枯熟期和完熟期，此期種質(zhì)材料籽粒飽滿、成熟充分、生活力最高、貯藏壽命最長，凡是過早、過遲收獲的青粒種質(zhì)材料，或過熟雨淋和收后未及時干燥的種質(zhì)材料，貯后的發(fā)芽力、發(fā)芽率都較低或無[4]。因此，應(yīng)根據(jù)品種生育特性采取相應(yīng)的種植措施，保證種質(zhì)材料收獲時有較高的成熟度，并及時收獲、干燥，提高生活力，延長種質(zhì)材料的貯藏壽命。

1.3 外部因素

外因主要包括種質(zhì)材料的水分、溫度、病蟲害、儲藏條件以及加工處理等因素，而在諸多因素中，以種質(zhì)材料水分和貯藏溫度最為關(guān)鍵。而溫度和濕度又是相互作用的，據(jù)統(tǒng)計，在種質(zhì)材料含水量4%～14%的范圍內(nèi)，含水量每減少1%，種質(zhì)材料壽命能延長1倍；溫度在50～0℃范圍內(nèi)，每降低5℃，種質(zhì)材料壽命約延長1倍[5]，這是由于高溫、高濕條件下，種質(zhì)材料呼吸強(qiáng)烈，嚴(yán)重消耗內(nèi)部養(yǎng)分，從而縮短種質(zhì)材料的壽命。

2 常溫儲藏

2.1 理論研究

種質(zhì)材料不能貯藏在高溫、高濕的環(huán)境條件下，盡量創(chuàng)造低溫干燥的環(huán)境條件。

1986年，Ellis提出超干貯藏法，即將試驗材料水分降至5%以下，密封后在室溫條件下儲藏，與低溫貯藏有相同的儲藏效果[6]。程紅焱、鄭光華等研究表明超干后的種質(zhì)材料細(xì)胞膜系統(tǒng)完整性良好，酶系統(tǒng)也保持完好，與低溫保存的種質(zhì)材料無明顯差異，吸漲萌動后，這些酶迅速表現(xiàn)出活性，抑制氧化和過氧化傷害，保證種質(zhì)材料的正常生長[7]。超干貯藏有利于提高種質(zhì)材料的貯藏穩(wěn)定性，進(jìn)而延長種質(zhì)材料的壽命。

孟繁華等研究發(fā)現(xiàn)，種質(zhì)材料含水量在安全水分(13.5%)以內(nèi)，一般貯藏條件下，就能安全貯藏；如果種質(zhì)材料含水量超過14.5%，一般侖庫貯藏條件難以貯藏，會生蟲、發(fā)熱、長霉、黃變等[8]。寧秀呈研究發(fā)現(xiàn)，種質(zhì)材料含水量在8.5%，開放貯藏，雖經(jīng)高溫季節(jié)，仍有90%的發(fā)芽率[5]。支巨振等對種質(zhì)材料進(jìn)行超干燥貯藏，研究發(fā)現(xiàn)不同類型的種質(zhì)材料耐干性不同，當(dāng)秈稻材料含水量降到4%～5%以下時，生活力稍有降低，但當(dāng)含水量降為2%時，生活力急劇下降；而粳稻材料含水量降至7%以下時，發(fā)芽率開始降低[9]。秈稻材料活力保持優(yōu)于粳稻材料和雜交稻材料，故表現(xiàn)出耐干性較強(qiáng)。

綜上所述，無論是在室溫還是在低溫條件下貯藏，適度超干均可較好的保持水稻種質(zhì)材料的發(fā)芽率和活力，種質(zhì)材料貯藏最適含水量在低溫下比室溫條件下高，適度超干能達(dá)到低成本長期貯藏種質(zhì)材料的目的。

實際貯藏過程中，因環(huán)境濕度與種質(zhì)材料含水量的差異，種質(zhì)材料與外界空氣會發(fā)生不斷吸附-解吸-吸附的動態(tài)平衡過程，既種質(zhì)材料含水量是不斷變化的，不可能維持恒定[10]。應(yīng)用硅膠做干燥劑，陶罐密閉貯存既能起到降低種質(zhì)材料水分的作用，也可阻止種質(zhì)材料吸附環(huán)境水分的過程，減少呼吸耗能。

氣調(diào)貯藏可以有效抑制貯藏材料自身的呼吸和微生物、害蟲及蟲卵的繁殖，能夠較長時間防蟲；還能阻止種質(zhì)資源受外界濕度的影響，抑制種子呼吸并且防蟲，筆者認(rèn)為，氣調(diào)貯藏設(shè)備在食品工業(yè)中常用，食品保質(zhì)效果良好，在種質(zhì)資源保存中運(yùn)用效果雖未見報道，但氣調(diào)貯藏法預(yù)期應(yīng)用前景可喜。

2.2 實踐經(jīng)驗

2.2.1 干燥器貯藏。云南保山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的釧興寬試驗結(jié)果表明，用硅膠做干燥劑，陶罐密閉貯存水稻種質(zhì)材料，貯存4.5年后種質(zhì)材料發(fā)芽勢平均下降2.74%，發(fā)芽率平均下降1.03%，因此，可通過每4.5年輪換1次的簡易貯存方法保存水稻種質(zhì)材料[11]。陳廷文研究發(fā)現(xiàn)把種質(zhì)材料貯藏在放有吸濕劑(變色硅膠)的干燥器內(nèi)密閉保存，每年除濕1次，在室內(nèi)溫度8～25℃，相對濕度73%～82%的條件下，秈稻材料可貯藏20年，粳稻材料9年，糯稻材料10年，也能達(dá)到普通庫保存庫的貯藏效果[2]。

2.2.2 氣調(diào)貯藏。氣調(diào)貯藏是利用新型材料制成外包裝，對貯藏種質(zhì)材料進(jìn)行自然密封，或在袋中充入CO2和N2，或抽真空。氣調(diào)貯藏水稻種質(zhì)資源的方法雖未見報道，但氣調(diào)貯藏糙米和大豆都有較好的實踐成果。澳大利亞研究者報道，在30℃的貯藏溫度下，常規(guī)貯藏的糙米在相同溫度下貯藏3個月，品質(zhì)下降明顯，充入CO2氣體的糙米在相同溫度下貯藏3個月，品質(zhì)保持良好[12]。董文麗研究發(fā)現(xiàn)包裝膜封存大豆能夠阻隔水分和氧氣，減少大豆蛋白質(zhì)的水解和脂肪的氧化，抑制微生物的生長繁殖，顯著延長大豆貯藏保鮮期[13]。

3 適宜貯藏年限

研究發(fā)現(xiàn)，貯藏的種質(zhì)材料衰老速度并不是保持不變，在老化初期有一個平臺期，此階段發(fā)芽率下降緩慢，保持不變，而后發(fā)芽率下降速度突然加快，相對較短時間內(nèi)，生活力下降幅度顯著；當(dāng)發(fā)芽率降低至較低水平時，衰老速度反而再次降低，種質(zhì)材料緩慢死亡，衰老速度呈"慢-快-慢"變化，也就是種質(zhì)材料存活曲線呈反“S”形[14-16]。因此，種質(zhì)材料發(fā)芽率下降速度突然加快的點(diǎn)即為衰老閾值，盧新雄等研究發(fā)現(xiàn)，水稻種子生活力出現(xiàn)快速下降的拐點(diǎn)發(fā)芽率水平約為75%[4]。75%是水稻種子的衰老閾值，不論采用那種貯藏方法，都需要對貯藏的種質(zhì)材料進(jìn)行發(fā)芽率監(jiān)測，在種質(zhì)材料活力降至衰老閾值之前種植更新。

[1]寧秀呈.稻種資源低溫貯藏生活力跟蹤監(jiān)測與種質(zhì)更新[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(16):6704-6707.

[2]陳廷文.干燥器儲罐稻種發(fā)芽研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1997,15(4): 445-451.

[3]曾大力,錢前,國廣泰史,等.稻谷耐儲藏特性及其與秈粳特性的關(guān)系研究[J].作物學(xué)報,2002,28(4):551-554.

[4]盧新雄,三種禾本科種子老化過程中生活力喪失特性及其生理生化遺傳變異的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，1999.

[5]Ellis R H, Hong T D.Desication tolerance and potential longevity of developing seeds of rice(Oryza sativa L.) [J].Annals of Botany, 1994(73):501-506.

[6]Ellis RH,Hong TD,Roberts EH.Longarithmic relationa-ship between moisture content and longevity in sesae seed[J].Ann Bot,1986(57):499-503.

[7]程紅焱,鄭光華,陶嘉齡.超干處理對幾種蕓苔屬植物種子生理生化和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的效應(yīng)[J].植物生理學(xué)報,1991,17(3):273-284.

[8]孟繁華,吳貴茹,趁坤杰.稻谷干燥技術(shù)的研究進(jìn)展，江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009,21(9)：131-134.

[9]支巨振,畢辛華.超低水分貯存對水稻種子生活力及生理特性的影響[J]種子,1991(4):19-23.

[10]趙玉巧.新編種子知識大全[M].北京：中國人民出版社，1998.

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[14]辛霞.種子保存過程中生活力喪失特性及其機(jī)理研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

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2015-04-16

國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-01-41)

姜龍(1975-)，男，副研究員，碩士，從事水稻育種、栽培工作，E-mail：jianglong1975@126.com。

S511

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.03.041