濒危西奈山楂高效体外萌发研究成果显著

为解决西奈山楂（Crataegus sinaica）种子萌发率低的问题，研究人员开展体外萌发研究，发现多种因素可促进萌发，意义重大。

　　西奈山楂，一种生长在中东地区，主要分布于埃及西奈半岛南部圣凯瑟琳山脉的珍稀野生树种，不仅有着潜在的药用价值，还在维护当地生态平衡方面发挥着重要作用。然而，它正面临着极高的灭绝风险。其种子在自然环境下的萌发率极低，这主要是由于外源性和内源性休眠，坚硬的石质内果皮以及未成熟的胚都在阻碍着种子发芽。与此同时，过度放牧、人类活动的干扰，比如被当作柴火使用，再加上气候变化的影响，都使得西奈山楂的生存状况岌岌可危。为了拯救这一濒危物种，来自埃及赫尔万大学植物学系的研究人员 Hebatallah Aly、Shrouk Mahmoud 和 Ahmed El?Bakry 开展了一项关于西奈山楂体外种子萌发的研究，相关成果发表在《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》杂志上。

研究人员在本次研究中主要采用了以下关键技术方法：首先，从圣凯瑟琳保护区的不同地点采集完全成熟的果实获取种子，并进行严格的种子灭菌处理。之后，通过设置不同的处理组，研究各种因素对种子萌发的影响。利用特定的实验方法测定种子中的总可溶性糖、总碳水化合物、总蛋白以及内源激素脱落酸（ABA）和赤霉素（GA₃）的浓度变化，以此来探究种子在成熟和萌发过程中的生理变化。

下面来详细看看研究结果：

1. 冷层积温度和孵育时间的影响：研究人员设置了 7°C 和 -20°C 两个冷层积温度处理组，在不同时间收集种子进行体外萌发实验。结果发现，7°C 冷层积处理能显著提高种子萌发率（GP），处理 4 周时萌发率最高可达 29.3%，相比对照组（未层积种子），GP 提高了 64%。而 -20°C 的处理对种子萌发率影响不显著，并且超过 4 周的层积时间会使萌发率下降。
2. 不同浓度细胞分裂素的影响：以 7°C 冷层积 4 周的种子为材料，研究 6 - 苄氨基腺嘌呤（BA）和间 - 玉米素（mTp）不同浓度组合对种子萌发的影响。结果显示，BA（0.5mg/L）和 mTp（0.5mg/L）组合的培养基上，种子萌发率最高，达到 36%。而且，低浓度的 BA 和 mTp 比高浓度更能有效提高 GP，相同浓度下 mTp 对 GP 的促进作用比 BA 更明显。
3. 芥子酸（SA）浓度和培养基强度的影响：在 7°C 冷层积 4 周的种子实验中，研究不同浓度 SA 和不同强度培养基对种子萌发的影响。结果表明，全强度 MSB5 培养基添加 2mg/L SA 时，种子萌发率最高（75%）。全强度 MSB5 培养基的萌发率约为半强度培养基的两倍，低浓度（1 和 2mg/L）的 SA 可使层积种子的萌发率提高约 47%，但高浓度 SA 会抑制种子萌发。
4. 不同生长调节剂在水中对种子萌发的影响：将 7°C 冷层积 4 周的种子置于添加不同生长调节剂的无菌水中培养。结果显示，不同生长调节剂处理显著影响种子萌发，其中添加 GA₃（200mg/L）、SA（1mg/L）和 mTp（0.5mg/L）的处理组，种子萌发率最高，达到 46%，仅次于对照组（40%）。
5. 种子成熟和萌发过程中的生理变化：研究人员从不同地点采集不同基因型的果实种子，测定种子成熟和萌发过程中初级代谢产物和激素的变化。结果发现，种子中的总可溶性糖（TSS）、总碳水化合物（TC）和总可溶性蛋白（TSP）含量随采集时间、地点和它们的相互作用而显著变化。TSS 在分层处理后含量最高，TC 在 8 月含量较高，TSP 在分层处理后含量最低。ABA 含量受采集时间和地点的交互影响，种子成熟过程中 ABA 积累增加，GA₃含量减少，二者呈负相关。分层处理降低了 ABA 含量，增加了 GA₃含量，提高了 GA₃/ABA 比值。

综合研究结果和讨论，本次研究首次成功实现了西奈山楂的体外萌发。冷层积、细胞分裂素的种类和浓度、芥子酸等因素都对种子的高效萌发有重要作用。种子储备物质的调动以及 GA₃和 ABA 水平的平衡是调节种子休眠和促进萌发的关键变量。研究还发现，用水代替营养培养基作为生长底物，为未来温室试验简化物种萌发和繁殖过程提供了可能，这一方法成本低且技术要求简单。该研究成果为西奈山楂的保护、可持续种植和生态恢复提供了有力的技术支持，不过，未来还需要进一步研究其他影响种子休眠打破和萌发成功的因素，以及探索在控制和田间条件下促进幼苗生长的策略。