Для содействия выращиванию улучшенных гибридов мискантуса на малоплодородных землях существует значительная потребность в ресурсах. Семенное размножение может предложить быструю и экономичную альтернативу дорогостоящему традиционному размножению корневищами. Однако, поскольку семена мискантуса не имеют периода покоя, определение подходящих условий хранения имеет решающее значение.
Мискантус, корневищный многолетний злак фотосинтеза C4, признан перспективной культурой биомассы благодаря своей высокой урожайности, качеству и устойчивости к различным условиям окружающей среды. По мере развития продуктов биомассы мискантус все чаще используется для получения высококачественных продуктов, таких как наноцеллюлоза, а не только для производства энергии.
Как отметили авторы исследования «Поведение семян мискантуса при длительном хранении» из Хунаньского сельскохозяйственного университета, поскольку Китай фокусируется на углеродной нейтральности, усиление связывания углерода стало жизненно важным.
Посадка мискантуса на маргинальных землях, таких как почвы с высокой засоленностью, способствует связыванию углерода, помогая смягчить последствия изменения климата за счет снижения уровня углерода в атмосфере. Таким образом, выращивание мискантуса в качестве промышленной культуры на маргинальных землях не только обеспечивает устойчивый источник биомассы, но и улучшает качество почвы и способность этих земель к связыванию углерода.
Размножение мискантуса из семян теперь стало реальностью. По сравнению с методами размножения из корневищ или in vitro, семенное размножение экономически эффективно, имеет низкие выбросы углерода и обеспечивает высокий коэффициент размножения.
Благодаря различным программам селекции были разработаны новые гибриды мискантуса на основе семян в качестве альтернативы клонированию. Эти гибриды, особенно межвидовые гибриды, показали потенциал сравняться или даже превзойти урожайность M. × giganteus на землях более низкого качества.
В Соединенных Штатах производство семян в полевых условиях было успешно достигнуто путем синхронизации сроков цветения Miscanthus sinensis и Miscanthus sacchariflorus, что значительно увеличило годовой урожай жизнеспособных семян.
Однако первоначальные испытания на всхожесть показали, что семена мискантуса не проявляют покоя и могут прорастать сразу после сбора урожая. Эта особенность приводит к спонтанному прорастанию при благоприятных условиях хранения, что приводит к потере семенного фонда.
Более того, прорастание во время хранения увеличивает влажность окружающей среды, способствуя росту микроорганизмов и, таким образом, повышая риск заплесневения семян и заболеваемости.
С другой стороны, показано, что после одного года хранения при комнатной температуре процент всхожести семян мискантуса значительно снижается с 95,6% до примерно 60%. Это снижение требует использования большего количества семян для посева, что в конечном итоге увеличивает затраты на выращивание.
В настоящее время систематические исследования по хранению семян мискантуса остаются ограниченными. По мере того, как мискантус приобретает все большую популярность, разработка экономичной, эффективной и масштабируемой системы хранения семян стала насущной необходимостью для поддержки его промышленного расширения.
В данном исследовании были разработаны шесть различных методов хранения мискантуса и оценена их эффективность путем оценки процента прорастания на 4-й и 5-й годы хранения, а также путем проведения полевых экспериментов на 5-й год. Также наблюдались изменения на клеточном уровне. Работа выполнена с целью разработки эффективного метода хранения для поддержки будущего крупномасштабного выращивания семян мискантуса.
По итогам исследования разработан экономичный и простой метод хранения с помощью долгосрочных экспериментов: высушивание семян мискантуса и хранение их с десикантами (осушителем выступали гранулы силикогеля) при температуре −18 °C для поддержания долгосрочной жизнеспособности.
Семена мискантуса были получены из сада ресурсов мискантуса в сельскохозяйственном Университете Хунань из шести материнских линий, выращенных в этом общем саду, где могла происходить естественная гибридизация
Линии включали два Miscanthus sinensis, два Miscanthus lutarioriparius, один Miscanthus sacchariflorus и один межвидовой гибрид (M. sinensis × M. lutarioriparius).
Семена были собраны 25 декабря 2016 года, а затем подвергнуты обработке и предварительному хранению в соответствии с разработанным протоколом.
Сухие семена помещали в центрифужные пробирки с небольшими отверстиями в верхней крышке и подвергали шести различным условиям хранения: (1) комнатная температура (RT), (2) комнатная температура с осушителем (RTD), (3) комнатная температура с вакуумом (RTV), (4) низкая температура (LT), (5) низкая температура с осушителем (LTD) и (6) низкая температура с вакуумом (LTV).
Для достижения желаемых условий сушки центрифужные пробирки с семенами помещали в пробирки Falcon, заполненные гранулами силикагеля. Для вакуумной обработки пробирки упаковывали и запечатывали в пакеты из алюминиевой фольги с помощью вакуумного упаковщика. Затем их переносили в морозильную камеру при температуре -18 °C или хранили при комнатной температуре. Все семена хранили в темноте.
Результаты показали, что генотип, условия хранения и продолжительность хранения значительно повлияли на процент всхожести и индекс энергии прорастания семян мискантуса.
Хранение при низкой температуре дало самый высокий процент всхожести (59,44%) и индекс энергии прорастания (132,06) на 4-й год, в то время как низкая температура с силикагелем дала самый высокий процент всхожести (42,41%) на 5-й год.
Полевые показатели после прямого посева также значительно зависели от генотипа и условий хранения, при этом самая высокая выживаемость проростков (7,80%) наблюдалась в группе при низкой температуре с осушителем.
Семена, хранившиеся при низкой температуре, показали незначительные структурные повреждения с неповрежденными клеточными мембранами, небольшими межклеточными промежутками и упорядоченным расположением клеток.
В результате комплексной оценки было установлено, что оптимальной является температура хранения семян мискантуса –18 °C с осушителем. Это предлагает надежное и эффективное решение для фермеров, производителей семян и предприятий по хранению, обеспечивающее длительную жизнеспособность семян мискантуса.
Источник: Plants 2025, doi.org/10.3390/plants14243738