海棠是蔷薇科(Rosaceae)苹果属(Malus)中果径较小(≤5cm)的落叶乔木或小乔木统称，具有观赏价值的种类统称为观赏海棠(Ornamentalcrabapple)，目前已有700多个海棠栽培品种，其花果不仅具有较高的观赏价值，还蕴含着重要的基因资源，因此对该类种质资源进行保护显得尤为重要。超低温保存是近几十年来发展起来的新技术，具有突出的优点，可以实现植物种质的长期保存。 本研究以观赏海棠种子、花粉和茎尖为对象，研究建立了其超低温保存基本程序，通过外源添加剂对超低温保存程序进行优化，并尝试从糖代谢角度分析了种子含水量变化对种子超低温保存的影响机制，以及花粉保存后生活力差异的原因。主要研究结果如下: (1)八棱海棠种子超低温保存的适宜种子含水量受液氮保存时间长短的影响，最适含水量随液氮保存时间延长而降低。超低温保存15d和120d种子的适宜含水量分别为9.02％和6.40％，种子萌发率分别为53.33％和27.78％。 (2)八棱海棠种子超低温保存后，其含水量与萌发率极显著负相关(P≤0.01),与蔗糖、果糖含量显著负相关(P≤0.05),而蔗糖与果糖含量和AI活性呈极显著正相关，和HK活性显著正相关，与SPS活性显著负相关;果糖含量与AI、HK活性显著正相关，和PFK活性显著负相关;萌发率与蔗糖和果糖含量、AI和FRK活性呈显著正相关关系。表明不同含水量种子可能通过影响AI、SPS活性而影响蔗糖的分解和积累，通过影响FRK活性影响果糖代谢，通过HK和PFK活性影响糖酵解过程响应超低温和水分胁迫，最终导致萌发率差异。此外，海藻糖与种子含水量和萌发率分别呈极显著负相关和极显著正相关，表明它也是种子应对水分和低温胁迫重要的调节物质之一。 (3)10个观赏海棠品种中有8个品种的花粉实现超低温保存，一年后均能萌发，其中3个品种萌发率上升，1个未变，6个下降。超低温保存效果与品种、新鲜花粉萌发率和花粉可溶性糖、蔗糖、果糖和葡萄糖含量相关。用CAT、AsA、GSH和EGTA,孵育‘凯尔斯’超低温保存后的花粉，萌发率提高效果依次为GSH＞CAT＞AsA＞EGTA,最适浓度分别为0.24μmol/L、50U/mL、50μmol/L和0.25μmol/L,可以分别较对照提高花粉萌发率29.67％、27.62％、20.14％和15.06％。 (4)建立了‘红丽’海棠茎尖的常规玻璃化超低温保存技术程序:取组培苗4～5mm带顶芽茎段，接种在含0.7mol/L蔗糖的预培养基，4℃冰箱预培养2d;切取1.5～2mm的茎尖，转入装有1mLMS溶液的1.5mL的冷冻管中，吸出管中的MS溶液，加入1mLLoading溶液，室温下处理20min;吸出Loading溶液，加入1mL的PVS2溶液，0℃下处理90min，然后迅速投入液氮保存;需用时将其取出放入38℃水浴快速化冻1min;在室温下吸出PVS2溶液，加入1mLUnloading溶液震荡洗涤2次，每次10min;然后在恢复培养基上进行恢复培养，存活率可达66.58％,恢复生长率为16.67％。 (5)在‘红丽’海棠茎尖玻璃化法超低温保存中的Loading、PVS2和Unloading环节添加适宜浓度的抗氧化物质CAT、GSH或AsA均可明显提高冻后存活率，最佳添加浓度分别为200U/mL、0.04μmol/L和400μmol/L,存活率较对照分别提高了20.28％、27.61％和6.75％,而添加PCD抑制剂没有显示明显作用。 (6)预培养基中添加5mmol/L海藻糖，显著提高‘红丽’茎尖冻后存活率和恢复率，表明调控海藻糖代谢可增强茎尖的抗超低温胁迫能力。其主要通过提高抗氧化酶CAT和POD清除多余活性氧，AsA-GSH循环体系中APX对·OH和O2-的清除也发挥了重要作用。 本文建立了观赏海棠1个杂交种种子、10个品种花粉和3个品种茎尖种质资源的超低温保存技术，明确添加抗氧化剂和海藻糖可以提高茎尖超低温保存存活率。以上研究结果为构建观赏海棠种质多种技术保存体系奠定了基础，并为种质资源超低温保存效果改善提供了支持。
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