全 文 ：植物生理科学
Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 12 2008 December
http://www.casb.org.cn
基金项目：国家自然科学基金资助项目“滇重楼种胚发育和休眠与种子内源激素关系的研究”（30472151）；国家自然科学基金资助项目“滇重楼速生调
控及其对活性成分的影响”（30672618）；北京市教育委员会共建项目建设计划资助项目“北京地区重点道地药材保护与可持续利用研究”
(JD100270539)。
第一作者简介：黄玮，男，1980年出生，江苏南通人，博士研究生，主要从事中药资源研究，发表研究论文 10余篇。通信地址：100875北京市海淀区学院
南路 12号 C座，Tel：010-80969388，E-mail：oneway@ires.cn。
通讯作者：孟繁蕴，博士，副教授，主要从事道地药材研究。Tel：010-62208739，E-mail：mfy0815@ires.cn。张文生，博士，教授级高级工程师，主要从事中
药资源研究。Tel：010-58805282，E-mail：cmzws@263.net。
收稿日期：2008-09-18，回日期：2008-09-。
滇重楼种子休眠机理研究
黄 玮 1,2，孟繁蕴 1,2，张文生 1,2，王永炎 2
（1中药资源保护与利用北京市重点实验室，北京 100875；
2北京师范大学资源学院中药资源与资源药物研究所，北京 100875）
摘 要：【研究目的】探讨滇重楼种子休眠机理，为打破种子休眠促进滇重楼实生育苗提供理论基础。 【方
法】采用重量法、胚率测定、ELISA等方法对种子吸水特性、萌发抑制物及种胚休眠与发育的内源机理进
行了研究。【结果】种子不存在吸水障碍，与休眠无关；滇重楼种子中存在着萌发抑制物；滇重楼种子休眠
属于形态学 - 生理学休眠类型；内源激素 ABA和 GA3在滇重楼种子休眠与萌发过程中起着重要作用，
ABA是引起休眠的关键因素，ABA含量的降低是滇重楼种胚发育的始动因子，GA3有助于种子的生理
后熟。 【结论】滇重楼种胚发育不完全、种子中存在萌发抑制物质是种子休眠的主要原因。 萌发抑制物的
存在可能抑制了种胚发育，而与生理学后熟过程无关。 在自然条件下，滇重楼生境中较长的低温时期可
能是滇重楼种子具有较长时间休眠的外界原因。
关键词：滇重楼；休眠；形态学 -生理学后熟；种胚发育；内源激素；萌发抑制物
中图分类号：R931.2 文献标识码：A
Study on seed dormancy mechanism of Paris polyphylla var. yunnanensis
Huang Wei1,2, Meng FanYun1,2, Zhang WenSheng1,2, Wang YongYan2
(1Protection and Utilization of Traditional Chinese Medicine of Beijing Area Major Laboratory, Beijing 100875;
2Institute of Natural Medicine and Chinese Medicine Resources, College of Resource Science & Technology, Beijing 100875)
Abstract: [Objective] In order to break dormancy of Paris polyphylla var. yunnanensis seed, the underlying
mechanism of seed dormancy of P. polyphylla var. yunnanensis is necessary. [Method] In this study, water
absorption characters, germination inhibitor and endogenous mechanism during its dormancy and after -
ripening process were observed. [Results] As the seed absorbed water easily, it would not induce seed dor－
mancy. Germination inhibitor existed in the seed. Seed dormancy of P. polyphylla var. yunnanensis was be－
longing to morphysiological dormancy type. Endogenous hormone ABA and GA3 played an important role in
seed dormancy and germination. ABA was the key factor for seeds germination, the reduction of ABA was
the initiatory factor for embryo development, while the increased GA3 benefited physiological after-ripen－
ing. [Conclusion]The incomplete development of embryos and germination inhibitor was the main reason for
seed dormancy. Germination inhibitor may inhibit seed embryonic development; it would not relate to physi－
ological after-ripening. In nature, the long period of low-temperature in habitat was the environmental factor
for long time seed dormancy of P. polyphylla var. yunnanensis.
Key words: Paris polyphylla var yunnanensis, seed dormancy, morphysiological dormancy, seed embryonic
development, endogenous hormone, germination inhibitor
242· ·
中国农学通报 第 24卷 第 12期 2008年 12月
http://www.casb.org.cn
植物生理科学






  
 

 




图 1 滇重楼种子吸水曲线
滇重楼（Paris polyphylla var. yunnanensis）的根状
茎是云南白药系列的主要原料[1]，具有广阔的应用前景。
但近年来，随着云药事业的发展，滇重楼供应日趋紧张。
在这次四川汶川大地震中，止血类中药材需求旺盛，而
滇重楼原料却一时供应不上。滇重楼资源问题成为云药
事业是否得以健康维系的瓶颈。作为国家重点保护的濒
危物种，野生采挖滇重楼非但难于满足一时之需，非理
性的采挖反而加剧其濒危灭绝的速度。滇重楼的人工栽
培是解决市场供需矛盾、实现资源可持续发展的最有效
途径。然而在自然条件下，滇重楼种子需要两冬一夏才
能萌发，15个月的出苗率仅为 46.2%[2]，大量种子在漫
长的休眠期间丧失了生命力。滇重楼种子休眠程度高、
萌发速率慢、萌发率低等客观条件限制了滇重楼的人工
栽培。因此开展滇重楼种子生理学研究，探讨其休眠机
理是进行滇重楼驯化栽培与资源再生的关键。
种子休眠是物种适应自然的一种生态策略，不同
物种具有不同的内源休眠机制。目前公认种皮（果皮）
吸水障碍、胚休眠与种子中存有萌发抑制类物质是种
子休眠的三大原因[3]。已有研究证实了滇重楼种子存在
着胚休眠现象，在两冬一夏的萌发过程中同时需要形
态学后熟与生理学后熟[2,4~6]；然而有关滇重楼种子是否
还存在种皮（果皮）吸水障碍或萌发抑制类物质，种子
后熟过程的内源性机理等仍缺少深入而系统地探讨。
笔者拟通过对种子吸水特性、滇重楼种子萌发抑制物
以及滇重楼种胚休眠与发育过程中内源激素变化的研
究，试图阐明滇重楼种子休眠机理，为打破种子休眠、
提高种子萌发率、缩短后熟期提供理论支持。
1 材料与方法
1.1 材料收集
2007年 9月，在云南香格里拉地区采集当年新鲜
滇重楼种子。供试前，种子置于封口培养皿中，保持培
养皿湿度在 60%~75%之间，-4℃保存。
1.2 滇重楼种子吸水特性研究
自然干燥、人工脱粒后，取脱去外果皮后的干燥种
子 1000粒，称取干重后装入 0.2 mm孔径尼龙沙网中，
用蒸馏水浸种。从浸种第 0.5 h开始，用重量法测定种
子吸水过程，按照[吸水率 =（种子吸水后重量－种子
干重）/种子干重]计算吸水率，做吸水曲线。
1.3 滇重楼种子萌发抑制物研究
取新鲜种子，去除外果皮后，参照张秋菊等[7]方法
种子制备浓度为 0.1 g/ml原浸提液。试验时，分别稀释
至原浸提液的 20%、40%、60%、80%（即浓度依次为
0.02、0.04、0.06及 0.08 g/ml）备用。以蒸馏水处理为空
白对照。分别吸取 6 ml浸提液加入至 90 mm培养皿
中，用白菜种子做生物测定。每个处理为 100粒种子，
重复 4次。白菜种子在 28℃黑暗中培养，24 h测定白
菜种子发芽率，48 h测胚根、胚轴长度及鲜重。按[相对
抑制率 =1-处理 /对照]计算萌发抑制物质的相对抑制
作用[7]。
1.4 滇重楼种胚休眠和发育的内源机理研究
取当年采收新鲜种子，清水浸泡 24 h，去掉外果
皮，洗净，阴干后以 1：4的洗净细沙层积于种子培养皿
中，层积沙含水量为 60%。为了完整地测试滇重楼种胚
发育期的内源激素的动态变化，该试验设计为 300 d。
试验采用了变温层积，层积温度和时间如下：0~60 d，
（4±1）℃；60~180 d，（20±1）℃；180~240 d，（4±1）℃；
240~300 d，（20±1）℃。从层积 30 d开始每 30 d取样，
在解剖镜下观察形态变化，并测定胚率与内源激素。胚
率测定：在双目解剖镜下用测微尺测量胚与胚乳的长
度（mm），按照[胚率＝胚长 /胚乳长]计算胚率。参考孟
繁蕴等方法提取及纯化待测液，采用酶联免疫分析方
法（ELISA）测定样品中 GA3、ABA、IAA、ZR的含量[6]。
2 结果与分析
2.1 滇重楼种子吸水特性
图 1为滇重楼种子 48 h内的吸水曲线。由图可
知，滇重楼种子入水以后吸水迅速，0.5~1 h是快速吸
水阶段，1 h以后种子吸水率变化趋缓。滇重楼的吸水
率显示，滇重楼种子不存在种皮吸水障碍。
243· ·
植物生理科学
Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 12 2008 December
http://www.casb.org.cn
图 4 不同浓度滇重楼种子水提物对白菜幼苗胚根胚轴长的相对抑制









































  




















图 2 不同浓度的滇重楼种子水提物对白菜种子萌发及幼苗鲜重的影响



















  



















图 3 不同浓度的滇重楼种子水提物对白菜幼苗胚根胚轴生长的影响






















  







2.2 滇重楼种子萌发抑制物研究
由图 2可知，滇重楼种子水提物对白菜种子萌发
及幼苗生长均具有较为明显的影响，高浓度的种子水
提液对白菜幼苗的生长具有较强的抑制作用，表明滇
重楼种子中存在着萌发抑制物。由图 3可知，滇重楼种
子水提物对白菜种子胚根与胚轴的生长具有明显的抑
制作用，表明种子中存在的萌发抑制物质正是通过抑
制种子胚根与胚轴的生长起作用的，进一步研究发现
滇重楼种子中萌发抑制物质对胚根的抑制作用大于对
胚轴的抑制（图 4）。
2.3 滇重楼种胚休眠和发育的内源机理研究
滇重楼种子的形态后熟及生理后熟过程中，胚率
与层积时间的关系见图 5。由图可知，滇重楼种胚的生
长与层积时间的关系极为密切，随着时间的推移，胚率
逐渐增加。结合层积过程中的形态学观察发现，变温层
积 180 d后，种子即以完成形态学后熟，但种子仍须进
行一次低温层积，通过生理后熟，才能促进胚轴的生
长，由此表明滇重楼种子萌发前期受形态学后熟限制，
形态学成熟后种子萌发受生理学后熟限制。图 6为滇
重楼种胚休眠和发育过程中种子内源激素 GA3、ABA、
244· ·
中国农学通报 第 24卷 第 12期 2008年 12月
http://www.casb.org.cn
植物生理科学
IAA、ZR的变化。由图可知，种子后熟过程内源激素
ABA与 GA3变化最为显著，表明内源 ABA与 GA3是
影响种胚休眠和发育的重要因素。随着种子后熟过程
的延续，浸种 24 h的滇重楼种子的 ABA含量最高，随
着层积时间的延续，滇重楼种子的 ABA含量明显下
降，表明较高的内源 ABA的含量也是种子休眠的重要
原因。种子后熟过程中内源 GA3含量随着层积时间的
延续逐渐升高，而种子内源 IAA总体变化趋势与 GA3
含量变化趋势类似。滇重楼种子内 ZR含量的动态变
化与滇重楼种胚的快速发育并不太一致，但与 ABA动
态变化相关，作者认为 ZR可能对 ABA有拮抗作用，
能促进 ABA的降解。
3 讨论与结论
研究表明，滇重楼种子在萌发过程中，并不存在着
吸水障碍，种皮具有良好的透水性，与休眠的关系不
大；种子存有萌发抑制物、种胚发育不完全以及生理学
后熟是滇重楼种子休眠的主要原因。滇重楼种子虽然
不存在种皮吸水障碍，但外果皮在维持种子休眠中起
着重要作用[5]。新鲜的滇重楼种子外部有多浆疏水具有
叶肉和一定肉质化程度的果皮[3]，包裹的果皮或含有抑
制物质，或阻止了萌发抑制物质的溢出[8]。该研究发现
滇重楼种子的萌发抑制物质只存在于种子中，外果皮
中并无萌发抑制物的存在（预备试验，未发表数据），外
果皮的抑制作用可能是疏水的外果皮阻止了萌发抑制
物质的溢出。实际中，滇重楼种子外果皮容易失水易在
种子外面包被疏水层，但潮湿环境下外果皮也易于腐
烂，因此外果皮对种子休眠的实际作用尚需小心求证。
种子休眠是植物本身适应环境和延续生存的一种
方式，野生植物特别是原产温带的高山植物，其种子大
多有深而长的休眠期。滇重楼种胚发育进程缓慢，并在
受精后 120 d前后停止在原胚阶段不再增殖。胚胎发
育停滞于球形期，因而认为滇重楼种子存在着形态后
熟[2]。种胚发育不完全是滇重楼种子休眠的首要因素。
结合该研究结果，作者认为内源激素 ABA与种胚发育
进程有关。在滇重楼的种胚发育过程中，ABA含量变
化最大，下降了 3~10倍。滇重楼胚率动态变化曲线和
内源 ABA的动态变化曲线显示，ABA含量的降低是
滇重楼种胚发育的始动因子。至于萌发抑制物是否也
是影响滇重楼种胚发育的重要因素，尚需深入研究；但
在巴东木莲种子上已有萌发抑制物对种胚萌发影响的
图 5 滇重楼种胚发育过程中胚率的动态变化
图 6 滇重楼种胚发育过程中种子内源激素的动态变化
245· ·
植物生理科学
Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 12 2008 December
http://www.casb.org.cn
报道[9]。Nikolaeva也把由萌发抑制物质引起的种子休
眠类型分类为形态学 -生理学休眠[10]。多数研究认为，
内源激素参与了生理休眠的诱导、维持与终止[3]。比如
种子萌发初期，增加的内源 GA3可以促进胚乳的贮藏
物质转为可利用状态，供给胚用于细胞分裂和伸长，而
内源 ABA阻止淀粉贮藏物的水解,维持种子的生理休
眠状态 [11]。该研究也发现了滇重楼种子在层积 180 d
后，进入生理后熟期，其内源 GA3水平激增，内源 ABA
水平持续降低。也有学者认为萌发抑制物与种子生理
休眠有关[12]，但我们的后续研究发现滇重楼的萌发抑
制物质对种子萌发的抑制作用并不能被外源 GA3或
IAA所缓解（未发表数据），因此可以间接证明萌发抑
制物与生理休眠关系不大；我们以前的研究发现滇重
楼种子生理学后熟期，胚根可继续生长，但下胚轴分化
发育较慢[6]，但在该研究中发现萌发抑制物对胚根的抑
制大于对胚轴的抑制，由此作者认为萌发抑制物可能
与生理后熟无关，其对种子休眠的影响主要在形态学
后熟期。
一般认为，种子的休眠特性是它在长期演化过程
中形成的对不良环境的适应。滇重楼生长在海拔
1400~3100 m的常绿阔叶林、云南松、竹林、灌丛、草坡
背阴处或阴湿山谷中，为阴生植物，冬季严寒，夏无酷
暑。作者认为其自然生境中较长的低温时期是滇重楼
种子具有较长时间休眠的重要原因，我们的后续试验
也证明了低温条件下，滇重楼种胚发育缓慢，胚根生长
缓慢而很难突破种子，而在 20℃处理下，滇重楼胚根
生长最长，发育程度最高（未发表数据）。因此，结合滇
重楼种子的休眠机理，通过漂洗种子降低滇重楼种子
萌发抑制物质与 ABA含量，提高变温层积的温度将是
打破滇重楼种子休眠，缩短后熟期,提高发芽率的有效
方法。
参考文献
[1] 王丽萍,起学伟.云南重楼野生驯化及栽培技术研究初探.中国野生
植物资源,2002,21(1):62-63.
[2] 李运昌.重楼属植物引种栽培的研究Ⅰ:滇重楼的有性繁殖试验初
报.云南植物研究,1982,4(4):429-431.
[3] 颜启传.种子学.北京:中国农业出版社,2001:64-71.
[4] 李恒.重楼属植物.北京:科学出版社,1998:66-69.
[5] Zhou L G, Wu J Y, Wang S L. Low-temperature stratification
strategies and growth regulators for rapid induction of Paris
polyphylla var. yunnanensis seed germi nation.Plant growth
regulation, 2003, 41:179-183.
[6] 孟繁蕴,汪丽娅,张文生,李晓明,王永炎.滇重楼种胚休眠和发育过
程中内源激素变化的研究.中医药学报,2006,34(4):36-38.
[7] 张秋菊,黄宏,朱珠,秦佳梅.返魂草种子内源萌发抑制物质的生理
活性.湖南农业大学学报:自然科学版,2005,31(6):609-611.
[8] Bewley, J.D and Black, M. Seeds: Physiology of development and
germination.2nd Edition. New York: Plenum Press, 1994.
[9] 陈发菊,梁宏伟,王旭,何正权,李凤兰.濒危植物巴东木莲种子休眠
与萌发特性的研究.生物多样性,2007,15(5):492-499.
[10] Nikolaeva M. Factors controlling the seed dormancy, in A.A Khan
(eds.) The physiology and biochemistry of seed dormancy and
germination. North-Holland, Amsterdam, The Netherlands: 51-74.
[11] Beaudoin N, Serizet C, Gosti F, Giraudat J. Interaction between
abscisic acid and ethylene signaling cascades.Plant Cell, 2000, 12:
1103-1115.
[12] Baskin C.C and Baskin J.M. Seeds: ecology, biogeography, and
evolution of dormancy and germination. San Diego: Academic press,
1998.
246· ·