全 文 ：中国农学通报 2015,31(7):149-153
Chinese Agricultural Science Bulletin
不同层积条件下滇重楼种子的生理变化
李 戈 1，唐 玲 1，王艳芳 1，杨春勇 1，赵俊凌 1，李荣英 1，高薇薇 2
（1中国医学科学院药用植物研究所云南分所/西双版纳州傣药南药重点实验室，云南景洪 666100；
2中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193）
摘 要：为揭示滇重楼种子休眠的生理生化变化规律，为滇重楼的栽培提供科学依据。对2种条件下层
积160天内种子的胚率变化、贮藏物质的变化、POD与SOD活性进行了测定。结果表明：整个层积过程
中，滇重楼种子胚率显著增加，可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量显著降低，POD活性显著升高；在云南
西双版纳自然大田条件下种子，胚率高达11.59；可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量分别降低到3.14、2.72、
24.56 mg/g，POD活性增高到51.74 U/(g· min)。与恒温层积相比，大田条件下种子各生理指标变化规律
较好，更有利于其种子萌发。
关键词：滇重楼；种子休眠；生理指标
中图分类号：Q945 文献标志码：A 论文编号：casb14110084
Effect of Different Stratification Treatment on Physiological Characteristics of
Paris polyphylla. Smith var. yunnanensis Seed
Li Ge1, Tang Ling1, Wang Yanfang1, Yang Chunyong1, Zhao Junling1, Li Rongying1, Gao Weiwei2
(1Key Laboratory for Dai and Southern Medicine of Xishuangbanna Dai Autonomous Prefecture/Yunnan Branch Institute of
Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Jinghong Yunnan 666100; 2Institute of Medicinal Plant
Development, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100193)
Abstract: The study aims to analyze the physiological characteristics of Paris polyphylla Smith var.
yunnanensis seed dormancy and provide scientific basis for the cultivation. The changes of seed embryo rate,
the contents of storage nutrition, the activities of peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) were
determined in 160 days under two different conditions. The result showed that: during the process of
stratification, the embryo rate of Paris polyphylla Smith var. yunnanensis seed significantly increased, the
content of soluble sugar, starch and soluble protein significantly decreased, the POD activities significantly
increased. Under the field condition, the changes of seed embryo rate increased to 11.59, the content of soluble
sugar, starch and soluble protein reduced to 3.14, 2.72 and 24.56 mg/g, the activities of peroxidase (POD)
increased to 51.74 U/(g·min). Compared to the constant temperature stratification condition, the change law of
seed physiological characteristics under the field condition was better, it was more favorable to seed
germination.
Key words: Paris polyphylla Smith var. yunnanensis; seed dormancy; physiological indexes
基金项目：中国医学科学院药用植物研究所云南分所所长基金“滇重楼种子休眠机理研究”(YZYN-13-10)，“滇重楼种子休眠解除过程的蛋白质组分
析”(YZYN-14-04)；中国医学科学院药用植物研究所创新团队研究计划“热带名贵药用植物种质创新与繁育”(121306)。
第一作者简介：李戈，男，1982年出生，江西吉安人，助理研究员，硕士，主要从事药用植物栽培方面研究工作。通信地址：666100云南省景洪市宣慰
大道138号药植所云南分所，Tel：0691-2136981，E-mail：lige19800221@163.com。
通讯作者：高微微，女，1963年出生，北京人，研究员，博士，主要从事药用植物分子生态学研究。通信地址：100193北京市海淀区马连洼北路151号
中国医学科学院药用植物研究所，Tel：010-62899737，E-mail：gaovv118@sina.com。
收稿日期：2014-11-14，修回日期：2015-01-16。
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0 引言
滇重楼 [Paris polyphylla Smith var. yunnanensis
(Franch.)Hand.-Mazz]为延龄草科重楼属多年生草本植
物，主要分布于云南、贵州和四川，其根茎入药，有清热
解毒、消肿止痛、凉肝定惊之功效 [1]，是“云南白药”、
“宫血宁”、“夺命丹”等的主要原料，已被收入 2010年
版《中国药典》[2]。滇重楼种子具有休眠特性，且包含
胚形态休眠和生理休眠2个过程，在自然条件下，需要
两冬一夏才能萌发，15个月的出苗率仅为 46.2%[3]，大
量种子在漫长的休眠期间丧失了生命力[4]。滇重楼种
子休眠程度高、萌发速率慢、萌发率低等问题限制了滇
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。
有关滇重楼种子休眠机理研究的主要集中在种子
处理与内源激素变化方面。袁理春等[5]研究发现滇重
楼种子二次发育的最适温度为 18~20℃。王艳芳等[6]
研究发现去除种皮和赤霉素处理均可提高滇重楼种子
发根率和发根速度。陈疏影等 [7]研究发现内源激素
ABA和GA在滇重楼种子休眠与萌发过程中起着重要
的作用，黄玮等[8]也得出了类似结论。孟繁蕴等[9]研究
也发现滇重楼种子中的ABA含量与休眠解除有较大
的相关性；抑制物质的减少及促萌物质的增加与积累，
最终导致滇重楼种胚休眠的解除。关于滇重楼在休眠
过程中的生理指标变化情况研究较少。笔者前期观察
发现，在云南西双版纳地区，滇重楼种子直接进行大田
育苗，其发芽率普遍高于恒温层积处理（未发表数
据）。笔者从种子形态后熟、物质代谢与能量代谢入
手，研究 2种层积条件下滇重楼种子中储藏物质与酶
活性的动态变化，探讨滇重楼种子萌发过程中生理生
化特性的变化规律，以期为滇重楼种子休眠机理研究
和休眠的解除提供依据，为滇重楼的栽培提供技术
参考。
1 材料及方法
1.1 材料
实验种子于 2012年 11月末采自云南白药集团武
定中药材优质种源繁育基地滇重楼种子圃的成熟种
子。将种子用清水浸泡24 h，去掉种皮，洗净，阴干。
1.2 研究方法
1.2.1 种子处理 将种子分为 2个部分，以温箱层积种
子作为恒温，种子与湿沙（湿沙以手握成团落地即散为
度）按重量 1:4~1:6比例混合，置于 20℃恒温人工气候
箱层积，每隔 3~5天翻动种子以保持良好的通气并检
查基质含水量。另一部分种子直播于西双版纳州南药
园试验田，盖上细土，保持土壤湿润。在层积（播种）后
每隔20天分别取样，置于-80℃超低温冰箱保存，以备
测试。
1.2.2 胚率测定 在不同的层积时间（40、80、120、160
天），每次取 10粒种子，沿种胚中央将胚乳切成两半。
在双目解剖镜下用测微尺测量胚及胚乳的长度，并计
算平均胚率（胚率=胚长/胚乳长）。
1.2.3 酶活测定 分别测定种子可溶性糖含量、淀粉含
量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)与超氧化歧化
酶(SOD)活性。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[9]，
淀粉含量采用酸水解蒽酮比色法测定[9]，可溶性蛋白
含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[10]，过氧化物酶活
性采用愈创木酚法测定[11]，超氧化物歧化酶活性采用
NBT（氮蓝四唑）光还原法测定[11]。
1.3 数据分析
采用SPSS 13.0进行试验数据的分析处理，分析不
同层积条件间的差异显著性，并利用Excel进行图表
的制作。
2 结果与分析
2.1 不同处理胚率变化
不同处理的滇重楼种子胚率变化（图1），2种条件
下，重楼种子的胚率在整个层积过程中都在逐渐升
高。在层积前 80天，各处理种子种胚逐渐增大，但变
化不显著。80天以后，种胚开始迅速发育，大田条件
下种子胚率显著高于恒温层积，达到 11.59，恒温处理
仅为 4.49。说明大田播种的种子种胚发育较快，对打
破种胚休眠有显著促进作用。
2.2 不同处理可溶性糖含量变化
可溶性糖在种子发芽时对幼胚的初期生长具有重
要的作用，种子萌发早期主要利用可溶性糖。在 160
天的层积过程中，2种条件下滇重楼种子的可溶性糖
0
2
4
68
10
12
14
0 40 80 120 160
层积时间/d
胚
率
大田 恒温
图1 不同层积方式滇重楼种子的胚率变化
·· 150
李 戈等：不同层积条件下滇重楼种子的生理变化
含量都呈现逐步降低的趋势，大田下从 15.39 mg/g降
低到了 3.14 mg/g，恒温降低到了 6.19 mg/g。层积 100
天以前，2种条件下种子的可溶性糖含量差异不显著，
100天以后，大田条件下种子的可溶性糖含量一直显
著低于恒温（图2）。这一现象说明，层积过程中，随着
种胚的生长发育，可溶性糖利用加快，大田环境下滇重
楼种子可溶性糖利用率高。
2.3 不同处理可溶性蛋白含量变化
种子解除休眠过程，被多种蛋白酶催化，可溶性蛋
白分解为氨基酸小分子，含量相应降低。总体上，2种
条件下，滇重楼种子的可溶性蛋白含量随着层积天数
的增加逐渐降低，大田环境下的可溶性蛋白含量由
11.12 mg/g 下降到了 2.72 mg/g，恒温下降到了
4.09 mg/g。在层积前中期（120天以前），大田环境与
恒温条件下可溶性蛋白含量差异不大（20、60天除
外），140天以后，大田环境下的种子可溶性蛋白开始
显著低于恒温（图 3）。以上现象说明 2种条件下重楼
种子贮藏蛋白随种胚发育而逐渐分解，为种子萌发提
供营养，提高了萌发种子的活力。在大田环境下，更有
利于重楼种子可溶性蛋白的分解利用，从而促进其
发芽。
2.4 不同处理淀粉含量变化
淀粉对于大部分种子是一种重要的贮藏物质，淀
粉在淀粉酶的作用下降解为低分子的糖类。总体上，2
种条件下，滇重楼种子的淀粉含量随着层积天数的增
加逐渐降低，大田环境下种子的淀粉含量 42.36 mg/g
下降到24.56 mg/g，恒温下降到了20.13 mg/g。在层积
前后（140天以前），大田环境与恒温条件下淀粉含量
一直差异不大（80天除外），层积末期（160天）大田环
境下的种子淀粉含量显著低于恒温（图4）。以上现象
说明，2种条件下种子淀粉在淀粉酶作用下逐步分解，
为胚的生长提供充足的营养。
2.5 不同处理POD活性变化
通过测定POD活性变化，可以了解种子休眠萌发
过程中的生理代谢的活跃程度。总体来看，在整个层
积过程中，POD活性在 2种条件下显著增高，大田从
3.56 U/(g· min)增加到了 51.74 U/(g· min)，对照增加到
了 8.84 U/(g· min)（图 5）。在层积前中期（120天以
前），大田环境与恒温条件下可溶性蛋白含量差异不大
（20、60天除外），140天以后，大田环境下的种子可溶
性蛋白开始显著低于恒温（图 5）。2种条件下种子的
POD活性在 120天以内的无显著变化，120天以后，
POD活性急剧升高。层积第60天开始，大田条件下种
子的POD活性一直显著高于恒温。大田环境下重楼
种子的POD活性更高，说明其抗逆性较高，增强种子
清除活性氧的能力。
2.6 不同处理SOD活性变化
SOD在清除活性氧、保持细胞膜稳定性方面起着
0
4
8
12
16
20
0 20 40 60 80 100120140160
层积时间/d
可
溶
性
糖
含
量
/(mg
/g)
大田 恒温
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120140 160
层积时间/d
可
溶
性
蛋
白
含
量
/(mg
/g) 大田 恒温
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100120140160
层积时间/d
淀
粉
含
量
/(mg
/g)
大田 恒温
图2 不同层积方式滇重楼种子的可溶性糖含量变化
图3 不同层积方式滇重楼种子的可溶性蛋白含量变化
图4 不同层积方式滇重楼种子的淀粉含量变化
·· 151
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
重要的作用。在休眠过程中具有重要意义。在2种条
件下，滇重楼种子的SOD活性变化复杂，但总体呈现
出先降低再缓慢升高的趋势。层积60天以前，大田条
件下滇重楼种子SOD活性显著低于恒温，80天以后，
大田条件下的 SOD活性显著高于恒温，直至层积结
束。总体来看，2种条件下SOD活性变化规律不稳定，
2种条件对滇重楼种子的SOD活性变化影响不明显，
这可能说明SOD活性的变化与该种子的发育无关。
3 结论与讨论
种子萌发过程是胚的萌动和生长过程，这期间需
要大量能量，胚乳或子叶中贮藏的富含化学能的有机
物通过降解转变成容易为胚吸收的形态，从而支持胚
的迅速生长[12]。张青等[13]对青蒿种子的研究表明，随
着萌发时间的延长，可溶性糖含量先升高再降低，淀粉
含量先降低后升高，与可溶性糖含量变化相对应。潜
宗伟等[14]对托鲁巴姆种子的研究发现表明该种子萌发
中可溶性蛋白含量没有变化，淀粉含量下降，可溶性糖
含量升高，保护酶活性升高。柴家荣[15]研究发现白肋
烟种子萌发过程中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白质、
POD等的活性和含量随萌发进程均呈上升趋势。此
外对刺槐、萝卜、烤烟的研究均表明在种子萌发过程中
可溶性糖呈上升趋势、保护酶活性则逐渐升高[16-18]。由
此可见种子萌发过程中各类物质的变化个体间差异
较大。
种子中可溶性糖含量的高低，既与种子中淀粉降
解发生的速度有关，又与种子呼吸消耗的速度直接相
关，反映了种子内物质积累的动态发生，以及物质消耗
的动态变化[19]。本次研究中发现，滇重楼种子可溶性
糖含量从开始就降低，推测可能该种子在层积前期中
呼吸消耗速度较快，而中后期转化利用率也较快造成
的。淀粉、蛋白质和脂肪等大分子物质在萌发过程中
能转变成容易被种子利用的形态，为种子的萌发提供
物质基础[20]。淀粉与可溶性蛋白含量在2种条件下都
显著降低，该变化与大多数种子萌发变化一致，说明在
层积过程中，滇重楼的贮藏物质逐渐分解和利用，转化
为可供种子的营养物质，加速了胚的生长以及幼苗的
形成。酶是种子萌发不可或缺的物质。种子内部通过
各种抗氧化酶的作用，可以消除毒害，保护生物膜受
损。POD、SOD是种子自身抗氧化系统的组成部分，
它们在种子萌发期间如能保持较高的活性，则有利于
清除种子内因脂质过氧化而产生的毒害，它们的活性
高低与种子活力高低密切相关[21]。李淑娴等[22]对湿地
松种子活力研究时证实超氧化物歧化酶活性与成苗率
呈正相关。孙丽华等[23]通过对杉木种子生理研究发现
过氧化物酶高者，其发芽率也随之提高。本次试验中，
POD活性在层积后期显著升高，说明经过层积后，滇
重楼种子具有较高的抗氧化酶活性，降低因自由基过
多而引起膜脂过氧化作用造成的膜损伤，这与前人的
研究结果一致，而SOD酶活性在2种条件下变化规律
复杂，因此推测 SOD的活性与滇重楼种子萌发关系
不大。
试验证明，与恒温相比，在西双版纳自然大田播种
下的滇重楼种子胚率快速增长，显著高于恒温，其种子
含有的可溶性糖、可溶性蛋白、POD活性都与恒温层
积有显著差异。这些现象表明大田环境下更有利于重
楼种子的发芽。在大田播种条件下，滇重楼种子淀粉、
蛋白质等被分解为可利用的物质，抗氧化酶活性升高，
种子内的代谢过程也被激发，为种子的萌发提供代谢
准备，从而使其具有了较好的促萌作用。因此，结合滇
重楼种子层积中的生理生化特性的变化规律，在西双
版纳大田环境下更适用于滇重楼种子的发芽，该结果
可以为进一步滇重楼种子育苗提供有力支撑。
图5 不同层积方式滇重楼种子的POD活性变化
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9
层积时间/d
大田 恒温
0
100
200
300
400
0 20 40 60 80 100120140160
层积时间/d
大田 恒温
图6 不同层积方式滇重楼种子的SOD活性变化
P
O
D
活
性
/[
U
/(
g
·m
in
)]
S
O
D
活
性
/[
U
/(
g
·m
in
)]
·· 152
李 戈等：不同层积条件下滇重楼种子的生理变化
种子的萌发除了种子本身的生活力外，还必须有
适宜的条件：水分、温度、空气与光照。西双版纳属热
带季风气候，日照充足，雨量充沛，年平均气温在
21℃。大田环境下，温度处于变化状态，与恒温条件明
显不同，推测温度是导致该条件下滇重楼种子能快速
打破休眠，促进发芽的主要因子，具体需要进一步进行
相关实验，对 2种条件下环境因子相比较才能得出
结论。
参考文献
[1] 李恒.重楼属植物[M].北京:科学出版社,1998.
[2] 国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京:化学工业出版
社,2010.
[3] 李运昌.重楼属植物引种栽培的研究—滇重楼的有性繁殖试验初
报[J].云南植物研究,1982,4(4):429-431.
[4] 黄玮,孟繁蕴,张文生,等.滇重楼种子休眠机理研究[J].中国农学通
报,2008,24(12):242-246.
[5] 袁理春,陈翠,杨丽云,等.温度和赤霉素对重楼种子二次发育的影
响[J].种子,2003(5):33-34.
[6] 王艳芳,唐玲,李荣英,等.影响滇重楼种子萌发及胚根生长因素的
研究[J].云南中医学院学报,2012,35(2):28-31.
[7] 陈疏影,尹品训,杨艳琼,等.变温层积对解除滇重楼种子休眠及其
内源激素变化的研究[J].中草药,2013,42(4):793-795.
[8] 孟繁蕴,汪丽娅,张文生,等.重楼种胚休眠和发育过程中内源激素
变化的研究[J].中医药学报,2006,34(4):36-38.
[9] 刘萍,李明军.植物生理学实验技术[M].北京:科学出版社,2007.
[10] 郑炳松.现代植物生理生化研究技术[M].北京:气象出版社,2006.
[11] 李合生.植物生理生化试验原理及技术[M].北京:高等教育出版
社,2000.
[12] 张帆,梁宏伟,熊丹.香果树种子萌发过程中生理生化变化的研究
[J].种子,2007,26(10):21-23.
[13] 张青,李隆云,孙年喜,等.青蒿种子萌发过程中生理生化变化的研
究[J].种子,2011,30(3):10-13.
[14] 潜宗伟,陈海丽,吴震,等.引发对野生茄子托鲁巴姆种子生理变化
的影响[J].中国蔬菜,2011(8):28-34.
[15] 柴家荣.白肋烟种子萌发的生理生化动态研究[J].中国烟草科学,
2006,27(2):32-36.
[16] 王文君,罗晓丹.刺槐种子萌发过程中的生理生化变化[J].河南林
业科技,2009,29(2):1-2.
[17] 吴能表,王图锦.萝卜种子萌发过程中部分生理指标的动态变化
[J].西南师范大学学报:自然科学版,2006,31(6):117-120.
[18] 白永富,卢秀萍.烟草种子萌发期间可溶性蛋白质含量与游离氨基
酸含量的相关性研究[J].中国农学通报,2006,22(8):286-288.
[19] 李生平.银杏种子萌发过程中贮藏物质代谢机理的研究[D].南京:
南京林业大学,2004.
[20] Gurusinghe S, Bradford K J. Galactosyl- sucrose oligosaccharides
and potential longevity of primed seeds[J]. Seed Science Research,
2001,11(2):121-134.
[21] 汪晓峰,景新明,林坚,等.超干贮藏榆树种子萌发过程中ATP和可
溶性糖含量的变化[J].植物生理学报,2001,27(5):56-61.
[22] 李淑娴,陈幼生.湿地松种子活力测定方法的研究[J].南京林业大
学学报,1996,20(3):52-56.
[23] 孙丽华,朱翔.杉木种子活力研究[J].四川林业科技,2002,23(l):60-
64.
·· 153