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超干贮藏让种子保存更简易

日期:2024-07-04  作者: 新闻中心 点击数:1

  4月28日,在第二届生物技术与农业峰会上,农业部种植司副司长马淑萍女士说,中国种业市场潜在价值约为900亿元人民币。随着种子市场商品化程度的提高,种子市场在快速升值,目前已达到550亿元人民币。在我国具有进出口权的种子企业90多家,其中外商投资的种子企业70多家。“我国有这么大的种业市场,但我们对相关的基础研究重视程度还不够,基础研究的薄弱会让后面的应用技术探讨研究成为无源之水。同时,种子资源保存是事关国民经济的大事,很多国家都在加大投入。”尽管在国家自然科学基金的资助下,北京林业大学教授汪晓峰刚刚完成的一项种子贮存研究取得了不错的成果,但她认为,这一领域还有大量工作有待继续。很难想象,如果有一天人类失去种子会是啥样子。但现代生物技术无所不用其极地被利用,却有可能让种子的“生存权”掌握在少数人手中。几年前,美国农业部与美国某企业一同开发了一种“自杀”种子,也叫“终结者”。研究者利用基因改造技术,使这种种子在第一次种植后,会自动杀死胚芽,因此,不能再继续做种子。这种方式保证了种植者必须每年购买种子。可怕的是,美国打着知识产权保护的旗号,计划将这一技术在农业领域推广。因为遭到国际社会的反对,此公司又改进了这个技术,他们给种子配了一个“激活”基因,只有用专利者自己的某种产品(例如溶剂),种子的胚芽发育才能被激活。即便某些种子公司不推出“终结者”,他们完全有可能利用手中的技术,将种子改造成第一年抗旱、抗病、高产等优良性状十分突出,但第二年、第三年,乃至三五年后优良性状完全消失,甚至低产的品种。在农民用了其品种若干年,完全抛弃自己的粮种后,就必须购买种子企业来提供的种子。到那时,人们每吃一口饭都得交费。有人分析说,上面这个“激活”基因,可以视为一种“开关”,从理论上说,种子开发的人能在一个植物生长的所有环节都设置开关,比方说,发芽要激活一次,开花要激活一次,结果要激活一次等。每一次激活,每一次开关,在美国知识产权的保护下,人们都必须向种子提供者交钱。4月14日,德国联邦农业部部长伊尔莎艾格纳宣布,鉴于孟山都公司的转基因玉米种子MON810对环境会产生负面影响,尤其对一些蝴蝶、瓢虫等益虫和水生有机物产生危害,德国将不允许再种植这种转基因玉米。MON810转基因玉米种子是德国2005年以来唯一被允许大面积种植的转基因作物,德国农业部的这项禁令使孟山都公司在德国推广其转基因作物的计划化为泡影。尽管艾格纳表示这项决定只是基于专业的考虑,但分析的人表示,对环境会产生负面影响并不是转基因作物在德国被禁的全部原因。这些受专利保护的转基因“高利贷”,能使一个国家的农业暂时地“兴奋”和“快乐”,但从长远来看会彻底毁掉一个国家的农业。在百度上搜索关键词“种子”,会出现如下解释:种子,裸子植物和被子植物特有的繁殖体,它由胚珠经过传粉受精形成。种子还有种种适于传播或抵抗不良条件的结构,为植物的种族延续创造了良好的条件。所以,在植物的系统发育过程中,种子植物能够代替蕨类植物取得优势地位。同时,种子也与人类生活关系紧密,除日常生活必需的粮、油、棉外,一些药物、调味品、饮料等都来自种子。种子本身是一个植物的种族延续的繁殖体。人类进入农业文明后,数千年来一直靠春耕、夏耘、秋收、冬藏来延续作物种植。但现代生物技术被某些种子公司利用后,却有可能让种子的繁殖延续也掌握在少数人手中。因此,很多国家建立了保存种子的种质基因库,又叫种子库,收集和长期保存植物体的一部分活组织,包括种子、花粉、培养组织、一部分营养器官、DNA等。据《中国资源科学百科全书》记录,目前种质基因库保存多集中在农作物方面,如中国国家作物种质库中就保存了54411份水稻种质基因,35635份小麦种质基因。“种质基因库要求有稳定的温度和湿度条件。但大多数是在5℃或更低温度条件下保存,也有将种子置于液态氮中(-196℃) 保存的。不但保存条件要求高,而且技术条件复杂,难以被农民掌握利用。咱们进行超干种子耐贮性机理研究的目的,就是想弄清楚种子质变的机理,尽可能简化存贮条件,降低存贮成本。让种子在简易地处理后能存放得更久。”汪晓峰说。在国家自然科学基金资助下,汪晓峰课题组选用不一样的玉米种子(淀粉类)、红花种子(油料类)和榆树种子(蛋白类),对其超干耐贮藏性的机理进行研究。他们用差示扫描量热法(DSC)和电子自旋顺磁共振波谱技术(EPR)测量得到超干种子最有利于贮藏的物理指标所处的含水量,与老化实验所得到的超干保存最适含水量一致,同时发现红花种子中的棉子糖的含量高于其他两类种子。研究者认为,这可能是油料类种子具有较强脱水耐性的原因之一。研究表明,玉米种子脱水耐性的获得与寡糖消长模式一致,经脱水处理的种子和种胚,抗氧化酶活性也十分明显,干燥的已获得脱水耐性的成熟种子中,超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力较低,在没有成熟的种子中却表现较高活力。国际植物遗传资源研究所曾推荐5%~6%的含水量和低温作为各国长期保存种子的理想条件。汪晓峰课题组的研究表明,将种子含水量降低到传统下限以下,即采取超低含水量种子密闭贮藏在常温条件下的方法,能达到降低种质库贮藏费用的效果。目前已从超干种子生活力和活力、生理生化特征、细胞超微结构、染色体变异、膜结构和功能等方面证实:种子在超干状态室温下贮藏,不仅种子种质得以很好保存,而且耐贮性大幅度的提升。“我们的实验通过探讨种子内棉子糖系列寡糖的作用机理及抗氧化系统主要酶活性与种子脱水耐性获得之间的关系,为种子耐干性及种子贮藏方面的研究提供了新的研究视角。”汪晓峰说。据汪晓峰介绍,不一样种子的超干贮藏最适含水量也不同。不同含水量种子中大部分可溶性糖和热稳定蛋白的含量的差别不大,说明超干处理没有对种子内贮藏物的含量产生一定的影响,超干种子耐贮藏性的物质基础来自于种子成熟脱水过程中所完成的物质积累。他们的实验已表明,油料种子具有较高的玻璃态转变温度,保证了超干种子室温长期贮藏的效果;而且,更重要的是,油料种子具有较高的棉子糖含量,棉子糖寡糖系列是否和种子耐干相关在国内外存有争议。此问题的解决对于阐明种子耐干性具备极其重大的理论意义。“我们已从多种角度证明榆树种子死亡过程中存在程序性细胞死亡(PCD)现象,这项研究目前在国际上也鲜有报道。探明种子衰老机理,也是我们要接着来进行的工作。”汪晓峰说。