17. 种质资源库指利用仪器设备控制贮藏环境,长期贮存植物种质的仓库,对于品种改良,培育高产、优质、抗逆性强的新品种等具有重要意义。为丰富种质资源库,研究人员从广东、广西、海南、福建等地采集九里香种子进行保存。请据此回答:
(1)储存九里香种子所需的氧气和水分条件为
__________。
(2)以上保存方法下的九里香种子最多仅能储藏5~6个月,为延长其储藏时间,研究人员利用液氮超低温技术进行了相应实验,结果如下表:
实验组别 | 液氮冷冻处理方式 | 实验结果 |
A | 常规保存组 | |
B | 直接冷冻组: 将适量种子装入冻存管直接投入液氮(-196℃)保存 | |
C | 分步冷冻组: 将种子装入冻存管,先在4℃冰箱存放30min;立刻移入-20℃冰箱中存放1h;随即投入液氮(-196℃)保存 | |
注:种子生活力指种子萌发的能力。冷冻处理对细胞造成的伤害主要是水分结冰等引起的膜损伤。
分析A、B、C三组实验数据,可知两种冷冻处理的方法中,对种子生活力整体伤害较小的是
__________,为探究其原因,研究人员对种子进行切片和镜检,发现含水量30%的种子在这一处理方式下,较另一组出现明显空腔,细胞出现较严重的质壁分离,据此可推测:
__________,从而减少质膜破损,降低了对种子的冷冻伤害。
(3)丙二醛(MDA)含量是植物抗性生理研究中的常用指标,可间接测定膜系统受损程度。生物体内的自由基攻击生物膜的磷脂产生过氧化反应,终产物为MDA。为进一步研究超低温冷冻处理影响种子萌发的分子机制,研究人员测定了含水量为7%~11%种子解冻后的相关生理生化指标,结果如下表:
分步冷冻处理对九里香种子生理生化的影响
含水量(%) | 处理 | 丙二醛含量(μmol/mg) | 过氧化氢酶活性:(U/mg) | 过氧化物酶活性(U/g) | α-淀粉酶活性(U/g) |
11 | 对照组 | 670±20.8 | 8.5±0.2 | 59217.4±94.4 | 40.9士1.8 |
冷冻组 | 470±20.8 | 4.6±0.2 | 40324.4±68.6 | 26.3±0.3 |
7 | 对照组 | 700±11.6 | 8.0±0.2 | 46100.1±32.4 | 30.8±0.4 |
冷冻组 | 380±10.0 | 5.2±0.2 | 38681.9±52.0 | 37.9±0.5 |
注:过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶具有消除胞内自由基的作用;α-淀粉酶是影响种子萌发的关键酶。
①据表分析,与冷冻组相比,对照组过氧化物酶和过氧化氢酶活性高,但丙二醛含量仍较高,原因可能是
__________,从而对质膜的损伤大,这也是常规条件下种子保存时间不长的重要原因。
②结合表中数据,某同学认为建立超长期种质资源库时,更宜选用含水量为7%的九里香种子进行冷冻处理,请说明其依据:
__________。
(4)避免冷冻损伤是建立超长期种质资源库关注的重要问题。除考虑种子含水量和冷冻处理方式外,综合以上研究成果,请提出其他可行的方案:
__________。