全 文 ：第 35 卷 第 4 期
2011 年 7 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition)
Vol． 35，No． 4
Jul．，2011
http:/ /www． nldxb． com［doi:10． 3969 / j． issn． 1000 － 2006． 2011． 04． 005］
收稿日期:2010 － 06 － 02 修回日期:2010 － 10 － 21
基金项目:南京林业大学人才基金项目(2005)
作者简介:陈昕(1968—) ，副教授，博士。E-mail:chenxin@ njfu． com。
引文格式:陈昕，曹珊珊，张红星． 黄山花楸种子休眠解除技术及其解剖学观察［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2011，35(4) :
23 － 26．
黄山花楸种子休眠解除技术及其解剖学观察
陈 昕，曹珊珊，张红星
(南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037)
摘要:采用赤霉素、浓硫酸、氢氧化钠、低温层积、机械划伤种皮等处理方法进行解除黄山花楸种
子休眠试验，并对种子休眠解除过程中超微结构变化进行电镜观察与分析。结果表明:种皮划伤
处理和低温层积 75 ～ 90 d种子萌发率均可达 90 %以上，是打破黄山花楸种子休眠的有效途径;
赤霉素浸种后低温层积处理也可打破种子休眠，但赤霉素各种浓度处理效果均不如直接层积的
处理效果;其他处理未能解除黄山花楸种子休眠。层积处理过程中种子表皮扫描电镜和子叶细
胞透射电镜观察显示，黄山花楸种子萌发率和休眠解除效果与种皮角质层破裂解体、子叶细胞结
构变化及储藏物质降解程度密切相关。
关键词:黄山花楸;休眠解除;种子萌发;解剖结构
中图分类号:S722． 1 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2011)04 － 0023 － 04
Dormancy breaking techniques and anatomy
mechanism of seed of Sorbus amabilis
CHEN Xin，CAO Shanshan，ZHANG Hongxing
(College of Forest Resources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China)
Abstract:Dormancy breaking techniques and ultra-structural changes were studied in seeds of Sorbus amabilis Cheng ex
Yü． Seeds were under different treatments including various levels of GA3，NaOH，H2SO4，cold stratification and me-
chanical scarification． The results showed that 90 % of the seeds of S． amabilis germinated by mechanical scarification
and cold stratification for a period of 75—90 days，which are effective methods to break dormancy． GA3 + cold stratifica-
tion can also break seed dormancy，but less effective than treated with directly cold stratification． Other treatments could
not break seed dormancy． Micro-structural characters of seed surface and cotyledon cells were observed under scanning
and transmission electron microscope in different period of cold stratification，the results showed that germination rate
and dormancy breaking effects are directly related to the degree of cuticles broken and disintegration on seed surfaces，
and directly related to structural changes and deposition degrade in cotyledon cells．
Key words:Sorbus amabilis;dormancy breaking;seed germination;anatomy structure
黄山花楸(Sorbus amabilis Cheng ex Yü)是我
国华东特产的珍稀野生植物，在安徽、浙江、福建
等省呈不连续岛屿状或斑块状分布［1］。作为蔷
薇科花楸属优良的观花、观叶、观果树种，黄山花
楸主要依靠种子繁殖，种子休眠现象的存在是资
源引种及运用的限制因素。在花楸属其他植物
中，低温层积、赤霉素浸种、酸碱处理等常用于种
子休眠的解除，如天山花楸(S． tianschanica)、花
楸树(S． pohuashanensis)、脱毛冠萼花楸(S． glab-
renscens)等［2 － 3］。笔者采用多种方法进行种子休
眠解除试验，并对休眠解除过程种子超微结构变
化进行电镜观察，旨在探讨种子休眠解除的有效
途径，了解休眠解除进程种子超微结构变化以及
这种变化与休眠解除的相关性，为黄山花楸种子
休眠解除机制研究和规模引种提供理论和实践
依据。
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
1 材料与方法
1. 1 材料
供试种子采自安徽黄山，纯净种子自然晾干后
置于冰箱内 0 ～ 5 ℃干藏，种子千粒质量 2. 68 g，生
活力为 86. 67 %。
1. 2 种子休眠解除及萌发
机械处理:采用 75 %酒精消毒刀片从侧面划
破种皮、切除胚根处种皮、砂纸摩擦种子使种皮破
裂等 3 种种皮处理方法。
种子酸碱处理:用 75 %、98 %两种质量分数
的 H2SO4 和 NaOH溶液浸种，处理时间梯度为 1 s
及 2、4、6、8、10、20 min，清水冲洗后置床。
GA3 处理:4 种质量浓度(100、200、400、600
mg /L)GA3 溶液浸种 12、24 h。
GA3 处理后低温层积:以清水恒温 25 ℃浸种
24 h为对照，以上述 4 种浓度 GA3 浸种 12、24 h后
置于冰箱 0 ～ 5 ℃塑料袋密封沙藏 15、30、45、60、
75、90 d。
萌发试验均设置 3 个重复，每重复 100 粒。处
理后置床，于温度(25 ± 2)℃、湿度 70 % ～75 %恒
温培养箱，采用 16 h 光照 + 8 h 暗处理，每日定时
补充水分，第 2 天开始统计发芽率，至 30 d 时
结束。
1. 3 种子扫描和透射电镜观察
选取干藏未处理、清水浸种 24 h、低温沙藏
(30、60、90 d)种子，在 PHILIPS SEM － 505 扫描电
子显微镜下，观察种皮表面结构;在 HITACHI H －
600 透射电子显微镜下，观察种子胚根端近维管束
部位子叶细胞结构和内含物变化。
1. 4 数据处理
采用 Microsoft Excel和 SPSS 16. 0(SAS Institu-
te，Cary NC，USA)软件进行种子休眠解除的数据
统计分析和图表处理，表中的数据均为 3 次重复的
平均值。
2 结果与分析
2. 1 不同处理对解除黄山花楸种子休眠的影响
2. 1. 1 酸碱及机械处理
试验中，未经处理种子、各种酸碱浓度及时间
处理下黄山花楸种子均无萌发。H2SO4 和 NaOH
浸种后，种皮变薄且软，裂开，种胚外露，颜色也由
黄褐转为棕红，两者虽然很好地解除了种皮的机械
障碍，但可能由于浓度过高引起的种皮破裂直接导
致了胚的损伤，造成种子失去生活力而不能萌发，
适宜的处理浓度有待进一步试验研究。
去胚根处种皮、侧面切口和擦伤表面的种子均
于第 2 天开始萌发，至第 10 天萌发结束，各处理种
子萌发整齐，发芽率分别达到 94. 67 %、91. 33 %
和 90. 33 %，幼苗生长正常。可见，机械处理是打
破黄山花楸种子休眠的有效途径，且处理方式间无
显著差异。
2. 1. 2 GA3 处理
各种浓度 GA3 处理后直接置床的种子均无萌
发。以清水浸种 24 h 为对照，4 种质量浓度 GA3
(100、200、400、600 mg /L)浸种 12、24 h 后低温层
积的种子发芽率见表 1。
表 1 GA3 +低温层积处理对黄山花楸种子萌发率的影响
Table 1 Effects of cold stratification and GA3 +cryogenic stratification treatments on germination rate of S． amabilis
GA3 处理 /(mg·L －1)
GA3 treatment
低温层积时间 /h
cold stratification time
萌发率 /% germination rate
15 d 30 d 45 d 60 d 75 d 90 d
100 12 0aA 2bA 2cA 19eB 37dC 74． 67bcD
200 12 0aA 0bA 11bcB 25． 33dC 45． 67cD 76． 33bcE
400 12 1aA 2bA 9． 67bcB 26dC 52cD 76bcE
600 12 1aA 1． 33bA 7bcA 18eB 46cC 70． 67cD
100 24 0aA 1bA 6． 6bcA 17． 67eB 50cC 72bcD
200 24 0． 67aA 2bA 13abcB 37bcC 62bD 76bcE
400 24 0． 67aA 2bA 17abB 40． 67bC 65bD 81bE
600 24 0aA 1bA 15abcB 33cC 60． 33bD 70． 33cE
对照 0． 33aA 8aB 26aC 63aD 91． 33aE 96． 67aF
注:表中相同小写字母表示处理方式间差异不显著，不同小写字母表示处理方式间差异极显著(p ＜ 0. 01) ;相同大写字母表示处理时间
之间差异不显著，不同大写字母表示处理时间之间差异极显著(p ＜ 0. 01)。
由表 1 可见，层积 15 d 时种子萌发基本未启
动，各处理与对照间萌发率无显著差异;30 d 后，
对照萌发率显著高于 GA3 处理，且随层积时间延
长萌发率显著升高，而 GA3 处理种子萌发率在前
42
第 4 期 陈 昕，等:黄山花楸种子休眠解除技术及其解剖学观察
30 d 变化均不显著;100、400 和 600 mg /L GA3 处
理 12 h时 3 种处理至 45 d 时萌发率仍无显著变
化，60 d 后才随层积时间延长显著升高。至 90 d，
各处理萌发率在 70. 33 % ～ 81 %之间，均显著低
于对照的 96. 67 %。可见，GA3 浸种后低温层积虽
可打破休眠，但各种浓度及浸种时间处理效果均不
如对照，萌发启动时间也较对照晚。
2. 2 休眠解除过程中黄山花楸种子超微结构变化
黄山花楸种子由种皮和胚两部分组成，试验中
休眠解除效果最好的 24 h清水浸种而后低温层积
各时间段的种子与干种子电镜观察结果显示:层积
过程中种子休眠解除、萌发率显著升高同种皮表面
及子叶细胞结构和内含物的变化密切相关。
2. 2. 1 种皮表面结构
扫描电镜下种皮表面结构观察显示:干种子表
面呈规则的网格状纹饰结构，网格呈不规则的六边
形，排列密集，隆起与凹陷明显，种子表面覆一层角
质层，光滑(图 1 － a1、1 － a2) ;清水浸种 24 h后，种
子吸水饱和，种子表面局部角质层破裂(图 1 － b1、
1 － b2) ;层积 30 d，种子表面出现较明显的缝隙和
孔洞，六边形网格界限变得模糊(图 1 － c1、1 －
c2) ;层积 60 d，种子角质层大面积解体，露出细胞
腔(图 1 － d1、1 － d2) ;层积 90 d，种子已经萌发，胚
根处种皮破裂，角质层完全解体脱离(图 1 － e1、1
－ e2)。扫描电镜图片直观地反映了层积对种皮
的影响:层积 30 d及以前，种子角质层只是局部破
裂，层积 60 d 后，种皮发生显著变化，角质层解体
脱落，细胞腔明显可见。由此，黄山花楸种子层积
时间至少到达 60 d，种皮机械障碍才可完全解除。
图 1 黄山花楸种子休眠解除过程中表皮及子叶细胞超微结构变化
Fig． 1 Ultra-structure changes in seed coat surface and cotyledon cells of S． amabilis under scanning electron microscope
注:a1 － e1(× 50)．分别为干种子、清水浸种 24 h、低温层积 30、60、90 d 的种子形态;a2 － e2(× 1 600)． 分别为干种子、清水浸种
24 h、低温层积 30、60、90 d的种皮表面结构。A － D(× 4 000)．分别为干种子、清水浸种 24 h、低温层积 30、60 d种子胚根端近维管束的
子叶细胞;E(× 4 000)、F(× 17 000)．为 90 d 种子胚根端近维管束的子叶细胞。CW．细胞壁;LB．脂体;BG． 高电子致密物质;N． 细胞
核;Nu．核仁;V．液泡;ER．粗糙内质网;G．高尔基体。
2. 2． 2 子叶细胞超微结构和内含物
种子胚根端近维管束的子叶细胞透射电镜观
察显示:干种子子叶细胞内，颗粒状脂质体环绕高
电子致密物质(嗜锇物质)而充满整个细胞，高电
子致密物质中电子透明区位于中部，有些透明区中
含细砂状或小颗粒状高电子致密物质，细胞器多处
于休眠状态，不易见(图 1A) ;清水浸种 24 h 后，吸
胀作用获得的水分使细胞代谢活动增强，高电子致
密物质较多的呈现网状，出现单个或多个透明区，
之间仍分布着大量变化不明显的颗粒状脂类物质，
细胞核位于外围细胞质中(图 1B) ;沉积 30 d，高电
子致密物质与脂质体降解，二者交融分散于细胞质
中(图 1C) ;60 d，颗粒状脂质体基本解体，电子透
明区中有少量未降解的高电子致密物质，小液泡多
而分散，细胞核大而居中，核仁明显(图 1D) ;90 d，
中央大液泡形成，高电子致密物质与脂质体降解基
本结束，液泡或细胞质中余少量高电子致密物质，
线粒体、高尔基体、粗糙内质网等细胞器丰富，结构
明细，细胞核不易见(图 1E、1F)。
透射电镜结果表明，层积 30 d 及以前，子叶细
52
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 35 卷
胞结构变化不明显，细胞内的物质降解过程比较缓
慢，60 d细胞结构呈现显著变化，物质降解明显但
不完全，90 d细胞结构变化更为显著，物质降解完
全。因而，层积时间要超过 60 d，种子内外的变化
才会更有利于萌发。
3 讨 论
3. 1 黄山花楸种子休眠解除技术
在该研究中，对黄山花楸种子采用 3 种方式进
行种皮机械处理，发芽率均达到 90 %以上，幼苗生
长正常。清水浸种后低温层积处理可以促进种皮
外部角质层的破裂和解体脱离，消除种皮的机械障
碍，因而经过低温层积处理后的种子发芽率可达
95 %以上。可见，黄山花楸种子休眠主要是种皮
障碍引起的，低温层积和机械处理是解除黄山花楸
种子休眠的有效途径。前者需要时间长，而后者时
间短且萌发整齐，但是后者在进行大量种子处理时
存在一定难度。
一些研究表明 H2SO4 和 NaOH 处理是增强种
皮透性的有效方法［4 － 5］，该试验中，H2SO4 和 NaOH
对种皮的腐蚀作用明显，因而二者适宜的浓度和处
理时间有待于进一步试验探寻。这两种处理均未
能促使黄山花楸种子萌发，其原因仍需要进一步
研究。
GA3 浸种未能打破种子休眠，GA3 浸种后低温
层积虽可打破种子休眠，但各种浓度 GA3 在各时
间段的萌发率均没有对照清水浸种高。由 GA3 质
量浓度低或高于 400 mg /L时萌发率均有所降低可
知，GA3 相对于清水的萌发抑制作用不是试验浓度
设置不合理引起的。GA3 的种子休眠解除效果因
物种而异，在 Ferula gummosa［6］、Bunium persi-
cum［7］、野牛草［8］等种子处理中，GA3 均能有效解
除休眠，且 GA3 浸种后低温层积较单纯浸种或直
接层积有效。但花楸树、Spartina patens 和 Spartina
alterniflora的种子萌发试验均出现 GA3 浸种比没
有任何处理的对照发芽率低的现象［9 － 10］，GA3 对
欧洲花楸(S． aucuparia)胚发育也没有影响［11］，与
该试验的结果一致。GA3 作为一种生长调节物质
被普遍用于打破物种休眠，但其作用机理还不是很
清晰。该实验中 GA3 对黄山花楸种子休眠解除的
相对抑制作用是否是因为种子内部原本就有合适
浓度的 GA3，外源 GA3 的加入反而打破种子中 GA3
与其他激素自然平衡关系还需要进一步的试验
验证。
3. 2 种子超微结构变化与休眠解除的关系
种子休眠解除是一个复杂的形态和生理过程，
在这一过程中，种子细胞结构和物质均发生着显著
的变化。同结缕草和野生大豆相似［12 － 13］，黄山花
楸种子超微结构变化直接影响了休眠解除。层积
30 d，种皮的角质层变化子叶细胞结构与物质降解
不明显，因而休眠解除效果差，萌发率只有 26 %;
60 d时，种皮机械障碍虽基本解除，但子叶细胞营
养物质降解不彻底，萌发率为 63 %;90 d 时，种皮
的机械障碍完全解除，同时子叶细胞物质降解完
全，萌发率也高达 96. 67 %。60 d的萌发率与 75 d
和90 d的差异显著，而 75 d 与 90 d 之间差异不显
著，综合超微结构变化情况和萌发率数据可以得
出，75 ～ 90 d为黄山花楸种子的理想层积时间。
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