全 文 ：云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University，2015，30 (5):766 － 770 http: / /xb. ynau. edu. cn
ISSN 1004 － 390X;CODEN YNDXAX E-mail:xb@ ynau. edu. cn
收稿日期:2014 － 07 － 11 修回日期:2014 － 10 － 11 网络出版时间:2015 － 09 － 06 10:31
* 基金项目:云南省发改委高技术产业化项目 (20121956);国家自然基金项目 (31260057)。
作者简介:李玛 (1991—)，男，云南楚雄人，在读硕士研究生，主要从事药用植物研究。
E-mail:lima214@ 163. com
＊＊通信作者Corresponding author:刘涛 (1978—)男，河南南阳人，博士，副教授，主要从事药用植物研究。
E-mail:52133490@ qq. com
网络出版地址:http:/ /www． cnki． net /kcms /detail /53． 1044． S． 20150906． 1031． 034． html
DOI:10. 16211 / j. issn. 1004 － 390X(n). 2015. 05. 017
滇重楼种子后熟期间生理生化变化的研究*
李 玛，王 玲，杨生超，刘 涛＊＊
(云南农业大学，云南省优势中药材规范化种植工程研究中心，云南 昆明 650201)
摘要:为分析滇重楼种子后熟期间种子内部发生的生理生化变化，本研究采用不同的种子层积温度，利用常
规生理生化测定方法，对滇重楼种子后熟过程中的贮藏物质含量、酶活性进行动态测定。结果显示:在层积
过程中，随层积时间的延长，贮藏物质可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉质量分数均呈现逐渐下降的趋势，CAT，
SOD活性表现出逐渐下降的趋势，POD活性则表现出逐渐上升的趋势。该结果为解释滇重楼种子后熟发育机
理和种子育苗提供了科学依据。
关键词:滇重楼;种子;后熟发育;贮藏物质;酶活性
中图分类号:S 567. 53 文献标志码:A 文章编号:1004 － 390X (2015)05 － 0766 － 05
Physiological and Biochemical Changes during Post-Maturation of
Seeds in Paris polyphylla Smith var． yunnanensis
LI Ma，WANG Ling，YANG Shengchao，LIU Tao
(Yunnan Ｒesearch Center on Good Agricultural Practice for Dominant Chinese Medicinal Materials，
Yunnan Agricultural University，Kunming 650201 China)
Abstract:To elucidate the physiological and biochemical changes during post-maturation of seeds in
Paris polyphylla Smith var． yunnanensis． The changes of storage material contents and protective enzy-
matic activity of P. polyphylla Smith var． yunnanensis seed under different storage temperatures were
determined． The results showed that the contents of soluble sugar，soluble protein and starch decreased
during the stratification process，activities of CAT and SOD decreased and the activity of POD in-
creased continuously with the embryo development． The results of our research will facilitate our under-
standing of the mechanism of breaking seed dormancy，and will provide the scientific basis for rapid
germination．
Keywords:Paris polyphylla Smith var． yunnanensis;seeds;after-ripening development;storage ma-
terial;enzymatic activity
滇重楼 ［Paris polyphylla Smith var. yunnanen-
sis Hand-Mazz］属百合科重楼属多年生宿根性草
本植物，以干燥根及根茎入药，药材名滇重
楼［1］，主要分布于我国西南部的云南、四川和贵
州一带，云南是其核心产区。它以重楼皂苷作为
有效成分，具有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊
之功效，用于痈肿、咽喉肿痛、毒蛇咬伤、跌打
伤痛、惊风抽搐等症［2］。以此为基础，开发有宫
血宁、热毒清、抗病毒颗粒、季德胜蛇药片等著
名中成药产品［3］。目前，滇重楼的种植面积大约
为 1 000 hm2，中国每年消耗重楼约 3 000 t 以上，
并且每年以 20%的幅度递增而其野生资源逐年减
少且濒临枯竭。现有的滇重楼资源远远不能满足
市场需求，这严重制约了我国制药企业的发展。
所以，对滇重楼进行规模化和规范化种植已成必
然趋势［4］。
种子是高等植物生存和物种延续的重要器官，
作为植物的传播体，种子既存在于整个发育成熟
期，又能在萌发后以种苗的形式参与下一代的生
长发育，是作物遗传因素的载体之一，也是育苗
生产的物质基础。当前，滇重楼主要依靠根茎切
块繁殖和种子繁殖。在生产实践中，1 株滇重楼
的根茎用于切块繁殖可产苗 4 ～ 7 株，利用根茎繁
殖不仅损耗了滇重楼的经济器官，而且还不能满
足滇重楼大规模种植的需求;而 1 株滇重楼用于
种子育苗可产苗 50 ～ 200 株［5］。因此，采用种子
繁育是滇重楼繁殖的最经济方法，同时也具有理
论可行性。滇重楼种子是典型的后熟种子，脱落
时胚极不发育，是一个很小、未完全分化的多细
胞椭圆体，其周围的胚乳细胞厚且角质化，内面
充满了淀粉粒及其他营养物质，使胚乳组织变硬，
而不利于空气和水分的进入，种子中的营养物质
亦不能软化为易吸收的溶解物质作为胚发育时的
营养［1］。所以，滇重楼种子脱落后需要经过一段
时间的胚后熟发育才能萌发。目前，关于滇重楼
种子的研究多集中在处理条件及处理方法对种子
萌发的影响等方面［6 － 8］，对种子后熟期间生理生
化变化的研究较少。本试验研究滇重楼种子后熟
期间复杂的物质代谢及生理生化的变化，为生产
中滇重楼种子的处理、贮藏和育苗提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验所用种子均采自云南省大理州弥渡县重
楼种植基地的 7 年生滇重楼植株。采收后搓去外
种皮洗净，晾干表面水分备用。
1. 2 方法
以自然风干 (即未做任何处理)处理为对照，
采用初始湿度为 25%的河砂层积将种子按室温
(20 ～ 25 ℃)层积、4 ℃层积、室温与 4 ℃ (每
14 d交替 1次)交替层积、 －20 ℃层积 4 种方法处
理，其中，室温层积处理和室温与 4℃交替层积两
种处理定期喷水以保持河砂湿度。分别采用蒽酮
法［9］、蒽酮比色快速测定法［10］、考马斯亮蓝 G 250
法［9］对可溶性糖、淀粉及蛋白质的含量进行动态测
定;过氧化物酶活性测定采用愈创木酚法;过氧化
氢酶活性测定采用紫外吸收法;超氧化物歧化酶
(SOD)活性测定采用氮蓝四唑法［11］。每 10 d测定
1次各项指标，每次测定均重复 3次
2 结果与分析
2. 1 可溶性糖含量的变化
由图 1 可知:自然风干条件下，在层积的前
10 d，滇重楼种子中可溶性糖的质量分数随着时
间的延长逐渐降低，之后便保持 48 mg /g 不变，
直到层积结束。与对照相比，在室温层积、4 ℃
层积、交替层积和 － 20 ℃层积这 4 种条件下贮藏
的种子，在整个后熟过程中，种子中可溶性糖质
量分数呈现出一致的变化趋势，均表现为先增加
再降低。在层积的前 20 d 中，4 种条件下层积的
种子可溶性糖质量分数达到整个后熟期的最大值，
分别为 83，85，80，73 mg /g;层积 20 d 以后，
种子中可溶性糖质量分数逐渐降低。其中，4 ℃
条件下贮藏的种子在层积 70 d 后可溶性糖质量分
数下降到整个后熟过程中的最低值，为 50 mg /g，
之后趋于平稳直到层积结束。其他 3 种条件下贮
藏的种子在层积 30 d后直到层积结束，种子中可
溶性糖质量分数变化趋于平稳，中间仅有小幅
升降。
767第 5 期 李 玛，等:滇重楼种子后熟期间生理生化变化的研究
2. 2 淀粉含量的变化
由图 2 可知:在滇重楼种子整个后熟过程
中，淀粉质量分数随层积时间的延长而逐渐降
低。在自然风干条件下，层积 20 d 后，淀粉质
量分数下降为 8%，并保持这一水平直到层积
结束，此时种子丧失生活力，含水量为 0，这
可能与种子内部代谢活动停止有关。在 4 ℃条
件下层积的种子，淀粉质量分数一直下降。在
室温及室温和 4 ℃交替这两种贮藏条件下，种
子淀粉质量分数变化趋势相同，在层积前期，
淀粉质量分数逐渐下降，层积 20 d 时，分别下
降为 8% 和 7%，之后逐渐上升，到层积 40 d
时达到整个后熟过程的最大值，分别为 14%和
12%，之后平稳下降，分别以 7% 和 4% 结束
整个后熟过程。在 － 20 ℃条件下贮藏的种子，
种子中淀粉质量分数逐渐降低，到层积 30 d 时
降为 6%，并一直保持这一水平直到完成整个
后熟过程。
2. 3 可溶性蛋白含量的变化
由图 3 可知:在整个后熟过程中，与对照
相比，4 种贮藏条件下的滇重楼种子可溶性蛋
白质量分数变化趋势基本一致，均随层积时
间的延长而表现为先上升后下降的趋势。在
自然风干条件下，层积 10 d 后，种子中蛋白
质质量分数为 14 mg /g，之后便一直保持不变
直到层积结束。在 － 20 ℃条件下贮藏的种子，
层积 10 d 后，可溶性蛋白质量分数上升为 18
mg /g，到层积 30 d 时下降为 10 mg /g，并保持
这一水平直到层积结束。在 4 ℃及 4 ℃与室温
交替条件下，层积 20 d 后，种子中可溶性蛋
白质量分数达到整个后熟过程的最大值，分
别为34 mg /g和 35 mg /g，之后随着后熟作用
的进行又开始下降，到层积结束时分别为 12
mg /g 和11 mg /g。在室温条件下贮藏的种子，
层积 30 d 后，可溶性蛋白质量分数达到峰值，
为 37 mg /g，之后便开始下降，以 11 mg /g 结
束整个后熟过程。
2. 4 过氧化氢酶活性的变化
在滇重楼种子后熟过程中，CAT 活性呈先
上升后下降的趋势 (图 4)。在自然风干条件
下，层 积 10 d 后， CAT 活 性 由 4 211 U /
(g·min)上升为 6 946 U / (g·min)，之后呈
直线下降，层积 20 d 后下降为 0，此时种子失
去活力。在室温及室温和 4 ℃交替条件下贮藏
的种子，层积 20 d 后种子 CAT 活性达到整个
后熟过程中的最大值，之后开始逐渐下降直到
层积结束;在 4 ℃条件下贮藏的种子，CAT 活
性出现 2 个峰值，层积 10 d 后达到第 1 个峰
值，为 6 451 U / (g·min)，之后酶活性逐渐
下降，层积 30 d 后有小幅回升，到层积 40 d 时
达到第 2 个峰值，为 6 003 U / (g·min)，之
后逐渐下降直到层积结束。在 － 20 ℃条件下贮
藏的种子，层积的前 10 天 CAT 活性逐渐上升，
10 d 之后又开始下降，到层积 60 d 时下降为 0。
867 云南农业大学学报 第 30 卷
2. 5 过氧化物酶活性的变化
在滇重楼种子后熟过程中，POD 活性呈逐渐
上升的趋势 (图 5)。在自然风干条件下，POD活
性逐渐降低，层积 20 d 后，此时种子失去活力，
POD活性为 0;与对照相比，在其他 4 种条件下
贮藏的种子，在层积的前 40 d 中，POD 活性有小
幅升降，但总体呈现逐渐升高的态势，40 d以后，
种子 POD活性迅速下降，其中在 － 20 ℃条件下贮
藏的种子，在层积 70 d后 POD 活性下降为 0。在
4 ℃，室温及室温和 4 ℃交替条件下贮藏的种子，
在层积 60 d后，POD活性下降为整个后熟过程中
的最低值，分别为 58 213，89 825，103 796 U /
(g·min)，之后迅速上升，到层积结束时，分别
达到 211 121，172 170，209 639 U / (g·min)。
2. 6 超氧化物歧化酶活性的变化
在滇重楼种子后熟过程中，SOD 活性随着层
积时间的延长而表现出逐渐下降的趋势 (图 6)。
在自然风干和 － 20 ℃层积这两种条件下，SOD 活
性迅速下降，分别在层积 20 d和 30 d后下降为 0。
在 4 ℃和室温条件下贮藏的种子，层积的前 20 d
中，SOD活性迅速下降，从最初的 22 U /g 分别下
降为 15 U /g和 16 U /g，之后的 20 d中，SOD变化
幅度减小，基本保持在这一水平，层积 40 d 后
SOD活性又开始快速下降，直到层积结束时分别
为 6 U /g和 8 U /g;在室温和 4 ℃条件下贮藏的种
子，层积 30 d 后，SOD 活性由 22 U /g 下降为
14 U /g，之后其下降幅度有所缓和，以 8 U /g 结
束后熟过程。
3 讨论
滇重楼种子是后熟型种子，在层积的过程中，
种子内部发生了一系列的生理生化变化，包括贮
藏物质的降解和酶活性的变化等，这些变化促进
了种胚的继续发育和分化，促使其完成后熟作用。
3. 1 滇重楼种子后熟与贮藏物质的变化
生物大分子物质在调控植物生长发育过程中
起着十分重要的作用，尤其对于植物种子的萌发
过程至关重要。植物种子多以淀粉，蛋白质和脂
肪作为萌发启动所需的物质来源，如种子萌发过
程中可溶性糖的获取就是通过淀粉降解或脂肪降
解经糖异生途径生成，而蛋白质代谢后的小分子
也可为种子萌发提供氮素营养来源，这些大分子
通过种子内部精确的调控代谢网络为种子胚的形
967第 5 期 李 玛，等:滇重楼种子后熟期间生理生化变化的研究
态发育和分化提供物质基础［12］。安娜等［13］对三
七种子后熟期间的生理生化动态研究指出三七种
子在层积过程中可溶性糖含量先升高后降低;陆
秀夫等［14］对天女木兰种子的研究发现，层积处理
后，种子中可溶性糖含量较处理前升高了。在滇
重楼种子后熟过程中，初期可溶性糖含量增加，
可能是来自淀粉的分解，之后可能是胚乳中有部
分糖被利用或被呼吸所消耗，导致可溶性糖含量
开始逐渐降低。在室温及变温处理条件下，在层
积催芽过程中，可溶性糖含量较层积处理前增加
了，为即将到来的形态及生理分化作了物质上的
准备，这与黄儒珠等［15］对南方红豆杉的研究结果
一致。种子的可溶性蛋白质在开始层积阶段逐渐
积累，而后作为种胚发育过程中蛋白质合成的最
初原料而被利用或有部分被转化为糖类物质用于
能量消耗，使可溶性蛋白质含量降低。随着滇重
楼种子后熟作用的进行，淀粉含量整体上呈现较
均平衡的下降趋势，且速度较为缓慢。说明淀粉
在层积过程中不断地进行分解代谢和转化，可为
种子萌发提供能量来源。
3. 2 滇重楼种子后熟与 SOD，POD，CAT 活性
变化
超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶 (CAT)作为植物抗氧化系
统中 3 种重要的酶，在生物体内清除氧自由基、
过氧化物，抑制自由基对膜脂的过氧化作用，避
免膜的损伤和破坏等植物抗逆生理方面发挥着重
要作用［16］。本试验结果显示，在滇重楼种子层积
过程中，SOD活性在层积前期较高，之后随着层
积时间的延长，活性在不断地降低;CAT 活性和
POD活性大小变化是相互对应的，在前一阶段，
(层积 20 d前)POD 活性较低，CAT 活性处于上
升阶段，层积 20 ～ 80 d 时，CAT 活性逐渐下降，
POD活性快速上升。滇重楼种子内的 POD活性消
长变化与种子后熟进度有着密切的联系，在发育
旺盛阶段过氧化物酶的活性升高，发育较缓时过
氧化物酶活性相应较低。本试验中，POD 活性随
滇重楼种子后熟进程呈上升趋势，这与大豆、长
豇豆等种子萌发期的 POD 活性变化相似［17 － 18］。
随着层积时间的延长，滇重楼种子的膜脂过氧化
加剧，POD活性的增强保证了滇重楼种子在整个
后熟过程中细胞膜不受伤害以及种胚发育的继续
进行。
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