全 文 ：林业科技开发 2014 年第 28 卷第 2 期 55
doi:10． 13360 / j． issn． 1000－8101． 2014． 02． 014
二乔玉兰种子萌发过程中胚乳储藏物质
与酶活性的动态变化
沈超1，王莹1，2，张倩云1，尹增芳1*
(1．南京林业大学森林资源与环境学院，南京 210037;2．江苏沿江地区农业科学研究所)
摘 要:木兰科植物的种子具有后熟休眠特性，造成播种育苗时出苗不整齐。以二乔玉兰种子为试验材料，采用
生理生化测定方法，研究了种子萌发过程中水分、储藏物质含量和酶活性的动态变化。结果表明: ( 1) 坚硬种皮对
于种子吸水率具有一定的影响。种子含水率在种子萌发初期呈上升趋势，完整种子和去掉坚硬的种皮种子饱和吸
水率分别为 34． 97%和 50． 7%，但两者保持一致的吸水进程; ( 2) 种子内储藏物质的含量在种子萌发期间逐渐降
低，淀粉和粗脂肪的含量在胚根长 3 cm时分别下降了 0． 29%和 9． 08%。可溶性糖、可溶性蛋白含量在胚根长 1 cm
时下降速度减慢，随后两者的含量呈缓慢升高的趋势。( 3) 酸性磷酸酶活性与淀粉酶活性总体呈增强的趋势，其中
β－淀粉酶活性最大为 α－淀粉酶的 11 倍，酶活性的变化与淀粉、脂肪含量的变化呈显著性负相关。说明二乔玉兰
种子吸水促进了酶活性的增加，有效地降解种子内储存的物质为种子萌发提供的充足的营养物质。
关键词:二乔玉兰; 种子萌发;储藏物质;酶活性
Dynamic changes of storage matter and enzyme activity in endosperm during seed germination of Mag-
nolia soulangeana∥SHEN Chao，WANG Ying，ZHANG Qianyun，YIN Zengfang
Abstract:Seed dormancy was one of the great problems in nursering for species from Magnolia family． In order to break the
dormancy of Magnolia soulangeana seeds，the dynamic changes of the physiological and biochemical traits，such as mois-
ture content，storage matter content and the enzyme activity during the process of the seed germination was investigated．
The results were shown as follows:1)The hard seed coat had some influence on water absorption． Saturated water absorp-
tion rate of seed with and without testa were 34． 97% and 50． 7% respectively，but the water absorption process remained
consistently． 2)Storage matter decreased gradually during seed germination． Crude fat and starch content decreased by
0． 29% and 9． 08% when radicle growth reached around 3 cm length． The soluble sugar，soluble protein content declined
at a slower pace when radical length reached around 1 cm，then，both of the content became to rise up slowly． 3)In gener-
al，the ACP activity and amylase activity were shown an enhance trend，thereinto，β－amylase activity was 11 times higher
than α－amylase activity at the most active condition． A change of enzyme activity was significant negatively correlated with
changes of starch and fat content． In conclusion ，the increasing trends of enzyme activity was promoted as water absorption
increasing of the Magnolia soulangeana seeds，thereby，degraded effectively the storage matter to provide enough nutrients
for seed germination．
Key words:Magnolia soulangeana;seed germination;storage matter;enzyme activity
First author’s address:College of Forest Ｒesources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
收稿日期:2013－07－24 修回日期:2013－11－19
基金项目:江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD);镇江市科技
计划项目(编号:SYN20090001)。
作者简介:沈超(1985 －)，男，硕士生，研究方向为植物发育。通讯作
者:尹增芳，女，教授。E-mail:zfyin@ njfu． edu． cn
二乔玉兰(Magnolia soulangeana)为木兰科、木
兰属的落叶小乔木，是 100 多年前由英国著名的植物
学家 Soulange-Bodin 首先利用中国木兰科名贵花卉
玉兰(Magnolia denudata)和紫玉兰(Magnolia liliiflo-
ra)通过杂交而得到的［1］，广泛用于公园、绿地和庭园
等孤植观赏。生产上二乔玉兰多用播种育苗的方法
进行繁育，鉴于二乔玉兰杂交种后代可分离的特点，
在种苗抚育过程中发现了很多特殊性状的观赏玉兰
品种资源［2］，而且种子萌发成功与否是玉兰种质创
新的重要物质基础，因此研究二乔玉兰种子萌发的生
物学特性具有重要的实践意义。
木兰科植物种子具有休眠特性，如天女木兰种子
外种皮存在抑制子叶生长的水溶性抑制物质［3］，巴
东木莲种子的种皮和胚乳中均存在抑制种子萌发的
物质［4］。在自然条件下，二乔玉兰种子也具有休眠
的特性，常规低温层积处理可有效解除种子的休眠效
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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应。目前对玉兰种子的研究大多集中于种子储藏条
件、种子发芽试验等方面［5］，而对其萌发过程中的生
理生化特征未进行深入的研究。本研究测定了二乔
玉兰种子在萌发过程中水分含量、储藏物质含量、酶
活性的动态变化，对二乔玉兰种子的萌发机理进行初
步的探讨，以期为种子促萌、种苗繁殖与栽培技术体
系的研究提供基础资料。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
本试验所用的二乔玉兰种子于 2010 年 8—10 月
果实成熟期采自镇江扬子江林场，去外种皮取出一部
分供试验用，其余部分 4 ℃低温层积 4 个月后待用。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 种子萌发
将 2 000 粒二乔玉兰种子放入发芽培养箱内，设
置温度为 20 ℃，保持一定的湿度进行催芽。在种子
萌发的不同阶段进行取样，分别为:未萌发、露白、胚
根伸长 1、2、3 cm，各取 50 g，去掉坚硬的种皮后置于
－ 70 ℃冰箱内备用。
1． 2． 2 生理生化指标测定
种子采收后，取种皮完整种子进行种皮透水性及
种子含水率测定。种皮透水性用称质量法，含水率用
高温烘干法［6］。种子催芽试验后分别在种子萌发的
不同阶段取样，进行种子内含物和酶活性测定。可溶
性总糖和淀粉含量用蒽酮比色法测定［7－8］，可溶性蛋
白含量用考马斯亮蓝法测定［8－9］，粗脂肪含量用索氏
提取法测定［6］，淀粉酶活性用比色法测定［6，10］，酸性
磷酸酶活性用对硝基酚磷酸钠法测定［11］，每实验组
重复 3 次。
1． 2． 3 数据统计分析
本次研究采用 SPSS17． 0 软件对数据进行方差分
析和相关性分析。
2 结果与分析
2． 1 种皮透水性
通过对二乔玉兰种子透水性测定发现，种皮对于
种子吸水率存在一定影响(图 1)，完整种子和去种皮
种子饱和吸水率分别为 34． 97%和 50． 7%。但两者
在吸水速率变化的总体趋势上是一致的，完整种子和
去种皮种子在前 2 h吸水总量激增，分别达到两者总
吸水量的 24． 7%和 25． 2%，为急剧吸水阶段，24 h之
后吸水速率增长减缓，因此虽有外种皮的阻碍但是种
子的透水特性并无太大的差异，保持一致的吸水进程
和趋势。
2． 2 种子萌发过程中的含水率
种子中含水率在整个萌发过程中呈上升趋势
(图 2)。种子露白时种子处于缓慢吸水过程，而在胚
根开始生长后种子中水分含量大幅上升，胚根长1 cm
时含水率较未萌发的种子增加了 15． 8%，之后含水
率增加速度减缓，胚根长 3 cm 时种子的含水率较未
萌发的种子增加了 23． 1%，说明在胚根开始生长后
生命活动加剧，各生化反应需水量大增。
图 1 二乔玉兰种子吸水率曲线
图 2 二乔玉兰种子含水率曲线
2． 3 种子储藏物质的变化动态
2． 3． 1 碳水化合物含量的变化
种子萌发早期可溶性糖和淀粉的含量随着种子
萌发与胚根伸长而急剧下降，含量最高时分别占种子
质量的 1． 67%和 0． 65%(图 3)。种子萌发过程中前
3 个阶段(未萌发、露白、胚根 1 cm)碳水化合物含量
的变化之间都有显著差异，碳水化合物被分解为小分
子糖类，用来转化或合成新的物质，为胚根伸长生长
提供能量。后期两者下降速度趋于缓慢，在胚根长度
为 3 cm时可溶性糖含量比胚根为 2 cm时稍升高，淀
粉含量继续下降，但这 2 个阶段皆无显著性差异，可
溶性糖和淀粉含量分别为未萌发时含量的 37． 6%和
55． 0%。
2． 3． 2 可溶性蛋白含量的变化
二乔玉兰种子萌发过程中可溶性蛋白含量呈先
逐渐减少后缓慢上升趋势(图 4)。未萌发种子中贮
藏的可溶性蛋白高达 12． 63 mg /g，方差分析显示种
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
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子露白与未萌发之间可溶性蛋白含量有显著性差异。
种子萌发后，可溶性蛋白含量明显降低，在胚根 1 cm
时降至 9． 23 mg /g。在胚根生长到 1 cm 后可溶性蛋
白含量停止下降并缓慢上升，至胚根 2 cm 时上升至
9． 31 mg /g，表明此时分解的氨基酸可能开始大量参
与新蛋白质的合成。
图 3 种子萌发过程中可溶性总糖和淀粉含量的变化
图 4 种子萌发过程中可溶性蛋白和粗脂肪含量的变化
2． 3． 3 粗脂肪含量的变化
二乔玉兰种子粗脂肪量较高，成熟种子中粗脂肪
含量占种子总重量的 61． 87%，是种子中最重要的储
藏物质。由图 4 可看出种子萌发过程中粗脂肪含量
呈减少趋势，为种子萌发提供所需的物质和能量。种
子萌发前期粗脂肪含量下降较平缓，而在胚根伸长生
长 2 cm后，粗脂肪含量急剧下降，经方差分析发现随
着胚根的伸长生长，粗脂肪的含量均存在显著性差
异，表明此时种胚生命活动极其旺盛，继续大量营养
物质的供应。
2． 4 酶活性的动态变化
2． 4． 1 淀粉酶活性的变化
随着二乔玉兰种子的萌发，α －淀粉酶活性呈先
降低后升高的趋势，而 β －淀粉酶活性则呈现逐渐升
高的趋势(图 5)。并且 β －淀粉酶的活性显著高于
α－淀粉酶的活性，胚根长 3 cm 时 β －淀粉酶的活性
为 28． 13 mg /(g·min)是 α －淀粉酶活性的 11 倍，说
明二乔玉兰种子萌发初期 β －淀粉酶活性起主导作
用，而 α－淀粉酶活性变化极小。经方差分析可知 β－
淀粉酶活性在萌发的前 3 个阶段存在显著性差异而
后期变化比较稳定，这与可溶性糖含量小幅升高而淀
粉含量下降速度减慢的变化相一致。
图 5 种子萌发过程中酶活性的变化
2． 4． 2 酸性磷酸酶活性的变化
酸性磷酸酶活性在二乔玉兰种子萌发早期较弱，
其活性仅为 44． 34 nmol /(g·min)，随着萌发过程的进
行活性逐渐增强(图 5)。胚根长至 3 cm时酸性磷酸
酶活性为 86． 29 nmol /(g·min)，是未萌发时的 1． 95
倍。方差分析发现种子萌发过程的后期酸性磷酸酶
活性之间都呈现极显著性差异，说明随着种子萌发酸
性磷酸酶活性逐渐增强，加快分解种子内的储藏物质
以供应种胚生长的需要。
2． 5 储藏物质含量和酶活性的相关性分析
种子萌发过程中含水率与储藏物质含量呈显著
性甚至极显著相关(表 1)，储藏养分的分解和转运离
表 1 种子萌发过程中各项指标间的相关性分析
指标 含水率 可溶性总糖含量 淀粉含量 α－淀粉酶活性 β－淀粉酶活性 可溶性蛋白含量 粗脂肪含量 酸性磷酸酶活性
含水率 1
可溶性总糖含量 － 0． 970＊＊ 1
淀粉含量 － 0． 973＊＊ 0． 944* 1
α －淀粉酶活性 0． 445 － 0． 217 － 0． 415 1
β －淀粉酶活性 0． 862 － 0． 951* － 0． 882* － 0． 039 1
可溶性蛋白含量 － 0． 943* 0． 996＊＊ 0． 914* － 0． 128 － 0． 967＊＊ 1
粗脂肪含量 － 0． 883* 0． 800 0． 902* － 0． 532 － 0． 676 0． 750 1
酸性磷酸酶活性 0． 941* － 0． 875 － 0． 958* 0． 506 0． 767 － 0． 832 － 0． 987＊＊ 1
注:“* ”表示 0． 05 水平(双侧)显著相关，“＊＊”表示 0． 01 水平(双侧)显著相关。
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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不开水，含水率也可体现种子生命活动的强弱。可溶
性总糖含量与可溶性蛋白含量呈极显著性正相关;淀
粉含量与可溶性总糖含量、可溶性蛋白含量、粗脂肪
含量呈显著性正相关。说明二乔玉兰种子萌发过程
中物质同时被大量利用，储藏物质之间的变化有密切
的关系。β －淀粉酶活性与淀粉含量呈显著性负相
关，酸性磷酸酶活性与粗脂肪含量呈极显著性负相
关。说明二乔玉兰种子萌发过程中物质和能量代谢
与酶的作用有很大关系。
3 讨 论
种皮的透水性直接影响种子的萌发，二乔玉兰种
子透水性试验表明外种皮具有较好的透水性，虽然具
有一定的影响但能为种子萌发提供必要的透水条件。
陈菊发等［4］对巴东木莲种子透水性研究也证明了种
皮对其透水性影响不明显。可见种皮的透水性与木
兰科种子萌发率低的关系不大，不是种子吸水萌发的
重要障碍。
在水分充足条件下，种子萌发过程是种胚从相对
静止状态变为生理活跃状态。内含物含量的变化趋
势，反映了种子萌发过程中物质的运转情况［12－14］。
成熟的二乔玉兰种子中淀粉含量占鲜质量的0． 65%，
是主要储藏物质之一。随着种子的萌发，淀粉含量逐
渐下降，淀粉在淀粉酶的作用下水解成可溶性糖与其
他碳水化合物，保证萌发初期物质和能量的正常供
应［13，15－16］。与钱红格等［17］的研究结果相似，二乔玉
兰种子萌发时，β －淀粉酶含量占淀粉酶活性组成的
大部分，而 α－淀粉酶在萌发的整个过程中都未发挥
较大的作用，只在后期淀粉含量回升阶段其活性才缓
慢回升。Dure［18］认为其原因在于 β －淀粉酶产生于
胚乳中，而 α －淀粉酶是在萌发 3 d 后由子叶盘(盾
片)中产生的，所以胚乳内 β －淀粉酶活性的增强为
种胚的萌动提供了重要的物质储备。此外，二乔玉兰
种子粗脂肪含量占种子干质量的 60%以上，萌发过程
中脂肪被大量消耗，是萌发过程中另一能量来源。酸
性磷酸酶参与种子萌发过程中的磷代谢［19－20］，与种子
活力呈正相关［21］。二乔玉兰种子内酸性磷酸酶活性
随着萌发时间的增加而增加，与脂肪含量显著负相关，
说明酸性磷酸酶在脂肪代谢方面起着重要作用［22］。
二乔玉兰种子萌发过程内含物的变化动态，表明
了随着种子吸水量的增加，膜系统逐渐被修复，各种
酶的活性增强，贮藏物质淀粉、脂肪、蛋白质等逐渐降
解。大分子物质在相应酶的催化作用下，不断地转化
成可以利用的小分子物质，不停地提供物质和能量，
促进种子的萌发。
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( 责任编辑 史 洁)
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