一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法技术

本发明专利技术提供一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，采用高温低湿无氧法，野生大豆种子破除硬实后，先在相对湿度为45～46％，温度为25.5～26.5℃条件下进行种子含水量平衡至种子含水量为7.5％±0.1％，然后无氧条件下在人工老化箱内40～42℃恒温老化处理，处理顺序采用倒序法，即人工老化时间最长的处理先放入进行老化，人工老化时间最短的最后放入进行老化，试验结束时一起取出。本发明专利技术基于影响种子寿命的三大环境因素以及库存种子的自然老化条件，提出利用高温低湿密闭的人工老化方法可以最大程度地模拟自然老化。本发明专利技术可为进行野生大豆种质遗传完整性研究时，提供不同生活力种子试验材料的制备技术与方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于作物种质资源学领域，涉及一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，具体地讲是采用高温低湿无氧的人工老化方法模拟野生大豆种子自然老化。
技术介绍
野生大豆(GlycinesojaSieb.etZucc.)是栽培大豆的直接祖先。野生大豆具有蛋白含量高、抗逆性强、繁殖系数大等优良特性，是栽培大豆性状改良及品种选育的重要基因来源，也是研究大豆起源、进化、分类的宝贵资源。我国是世界保存野生大豆种质资源数量最多的国家，约7000余份，这些材料是我国大豆遗传研究和作物育种的宝贵财富。低温种质库是野生大豆种质资源保存的主要途径。随着保存时间的延长，野生大豆种子的生活力会不断的下降，其遗传完整性也不可避免地发生变化。种质遗传完整性是指种质群体的遗传结构得到完全的保持，包括基因型频率分布及等位因频率分布和其原始群体一样，保持不变。维持种质遗传完整性就是种质在贮藏过程中保持最低程度的遗传改变，在繁殖更新过程中要保持子代与亲代具有最大程度的遗传相似性，这是种质安全保存工作的核心课题。在进行种质遗传完整性研究时需要不同生活力的种子作为试验材料。获得不同生活力种子的最佳方法就是保存在低温种质库内经过不同保存年限后而发生自然老化的种质材料，但是自然老化需时较长，在实际研究中难以满足试验材料需求。目前常采用人工老化方法代替自然老化，而被广泛应用于种质遗传完整性研究、种子衰老生物学研究以及种子耐贮性研究。常用的人工老化方法为高温高湿有氧老化法(40℃，100％RH)。例如，CN101720583A公开了一种水稻种子人工老化的方法，包括：将水稻种子置于温度45～47.5℃，相对湿度为100％RH的人工气候箱中进行人工老化处理，处理时间为8～10天。再如CN101011025B公开了一种人工老化筛选耐储藏作物种质的方法，包括以下步骤：“人工老化是指在可控制条件的人工气候室、培养箱中，利用高温、高湿的人工条件加速种子老化”；“所述高温高湿老化条件是：水稻为温度42℃±1℃、相对湿度85％”。上述高温高湿有氧老化法虽然可以模拟自然老化，但也有其弊端和缺点，例如，人工老化处理过程中，由于湿度太大，种子易受微生物侵染而易发生霉烂。而且，最重要地是高温高湿有氧老化法与自然老化相比，能否准确地反映出野生大豆种子的生活力变化和种质遗传完整性变化以及二者之间的对应关系值得商榷。为此，需要探索更好的人工老化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，通过高温、低湿和无氧的方法，能最大程度地模拟野生大豆种子的自然老化。本专利技术方法可应用于野生大豆种质遗传完整性研究、种子衰老生物学研究以及种子耐贮性等研究。本专利技术可为以上研究提供不同生活力种子试验材料的制备技术与方法。为此，本专利技术所采用的技术方案是：一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，采用高温低湿无氧法：野生大豆种子破除硬实后，先在相对湿度为45～46％，温度为25.5～26.5℃条件下进行种子含水量平衡，平衡30天，种子含水量平衡至7.5％±0.1％，然后无氧条件下在人工老化箱内40～42℃恒温老化处理，处理顺序采用倒序法。具体步骤如下：1、种子准备：以播种、田间管理、收获及成熟度一致野生大豆种子为试验材料，至少5000粒；2、破除硬实：用布袋包裹野生大豆种子，放入液氮中浸泡4分钟，然后将种子取出来在室温25℃下使其自然升温，达到热平衡；3、种子含水量平衡：将破除硬实后的野生大豆种子放入人工气候箱中进行种子含水量平衡，平衡条件是相对湿度为45～46％，温度为25.5～26.5℃，时间为30天，使处理种子的含水量处于7.5％±0.1％，若种子含水量达不到此标准，相同条件下继续平衡；4、真空密封包装：用真空包装机将种子含水量达到要求后的野生大豆种子铝箔袋密封包装，并抽真空至-0.1MPa，平均分成若干份处理，每份约500粒种子。5、倒序人工老化：每隔2周进行一个处理的人工老化试验，将铝箔袋放置于人工老化箱内恒温老化，温度为40～42℃。由于种子密封于铝箔袋内，因此对湿度无特殊要求。采用倒序法进行，即人工老化时间最长的处理先进行老化，人工老化时间最短的最后进行老化，试验结束时一起取出，避免系统误差。6、温度再平衡：人工老化结束后在25～26℃下，将所有处理再次平衡2天，以利于之后的发芽试验。参考GB/T3543.4农作物种子检验规程中的标准条件，将对照与经过不同老化时间的处理进行发芽试验，并统计发芽率。本专利技术进一步将通过此种人工老化方法得到的野生大豆种子与通过高温高湿有氧方法人工老化得到种子以及库存条件下自然老化的种子进行种质遗传完整性分析，并将两种人工老化方法得到的遗传完整性参数与库存条件下自然老化得到的遗传完整性参数分别进行对比分析。通过对比分析得出结论：本专利技术高温低湿无氧的人工老化方法能最大程度模拟自然老化。需要指出地是两种人工老化方法的试验材料必须与自然老化得到的种子是同一个品种，而且其发芽率必须一致，否则没有可比性。现有研究表明贮藏湿度、贮藏温度和氧气是影响种子寿命的主要环境因素：(1)湿度：种子含水量是影响贮藏种子寿命的最关键因素。当贮藏湿度较高时，种子将会吸湿而使水分增加。当种子中出现自由水时，种子的呼吸强度激增，同时使种子中的酶得以活化，使各种生理过程尤其是物质的分解过程加速进行，种子寿命短。反之，空气相对湿度较低时，种子的含水量较少，种子寿命长。(2)温度：贮藏温度是影响种子寿命的另一个关键因素。在水分得到控制的情况下，贮藏温度越低，正常型种子的寿命就越长。低温状态下，贮藏的种子呼吸作用非常微弱，物质代谢水平特别缓慢，能量消耗极少，细胞内部的衰老变化也降到最低程度，从而能较长时间保持种子生活力不衰而延长种子寿命。相反，若种子贮藏温度较高，呼吸作用强烈，造成营养物质大量消耗，仓虫和微生物活动加强以及脂质的氧化和变质。严重时可引起蛋白质变性和胶体的凝聚，使种子的生活力迅速下降。种子含水量和贮藏温度在影响种子寿命时存在互作效应。种子含水量高，但贮藏温度较低时，种子寿命仍较长；种子含水量高且贮藏温度较高时，种子寿命较短。(3)氧气：氧气会促进种子呼吸作用，加速了种子内部物质的消耗及有害物质的积累，不利于种子的安全贮藏。相反，增加氮气、氦气、氩气和二氧化碳等气体的浓度，降低氧气浓度，不但能有效地抑制仓虫和微生物活动，从而延长种子的寿命。低温种质库中种子的贮藏条件通常为温度-4～-18℃，相对湿度低于45％，铝箔袋或铝盒无氧保存。低温种质库中的种子处于低温低湿无氧条件下，种子的生命活动维持在最弱的状态下，因此种子的寿命得以延长。高温高湿有氧条件下种子可以迅速老化，发芽率可以在短期内降到0，但是能否最大程度地模拟自然老化值得商榷。高温高湿无氧条件下，呼吸旺盛的种子会被迫转入缺氧呼吸，因而产生大量的二氧化碳和酒精，使种子很快窒息死亡，故不宜采用。因此，本专利技术基于影响种子寿命的三大环境因素即贮藏温度、贮藏湿度和氧气以及库存种子的自然老化条件，针对现有人工老化方法的不足，提出高温低湿无氧的人工老化方法，该方法可以最大程度地模拟自然老化。本专利技术提出的人工老方法与库存种子自然老化条件最大的不同在于温度，前者的温度为40℃，而后者的温度通常为-4～-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，其特征是，野生大豆种子破除硬实后，先在相对湿度为45～46％，温度为25.5～26.5℃条件下进行种子含水量平衡，平衡30天至种子含水量为7.5％±0.1％，然后无氧条件下在人工老化箱内40～42℃恒温老化处理，处理顺序采用倒序法。

【技术特征摘要】
1.一种模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，其特征是，野生大豆种子破除硬实后，先在相对湿度为45～46％，温度为25.5～26.5℃条件下进行种子含水量平衡，平衡30天至种子含水量为7.5％±0.1％，然后无氧条件下在人工老化箱内40～42℃恒温老化处理，处理顺序采用倒序法。2.如权利要求1所述的模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，其特征是，所述倒序法，将人工老化时间最长的处理先进行老化，人工老化时间最短的最后进行老化，试验结束时一起取出。3.如权利要求1或2所述的模拟野生大豆种子自然老化的人工老化方法，其特征是，步骤如下：(1)种子准备：以播种、田间管理、收获及成熟度一致野生大豆种子为试验材料；(2)破除硬实：用布袋包裹野生大豆种子，放入液氮中浸泡4分钟，然后将种子取出来在室温25℃下使其自然升温，达到热平衡；(3)种子含水量平衡：将破除硬实后的野生大豆种子放入人工气候箱中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，辛霞，卢新雄，张金梅，丁汉凤，王效睦，谷晓红，张晓冬，李润芳，李湛，
申请(专利权)人：山东省农作物种质资源中心，
类型：发明
国别省市：山东;37