全 文 ：西北林学院学报 2011 , 26(1):82 ～ 85
Journal o f No r thw est Fo restry Univer sity
不同温度条件对天女木兰种子层积催芽效果的影响
　收稿日期:2009-10-19　修回日期:2009-12-15
　基金项目:辽宁省教育厅项目“天女木兰种子催芽机理及解除休眠技术的研究 ”(2008653);沈阳农业大学博士后基金项目“天女木兰种
子休眠特性及机理的研究”(777-230409)。
　作者简介:王妮妮 ,女 ,硕士 ,助理研究员 ,主要从事耐盐碱树种培育以及林木育种选育等方面工作。
王妮妮1 ,陆秀君2 ,黄桂凤3 ,杨立柱1 ,刘　圆1
(1.辽宁省盐碱地利用研究所 ,辽宁 盘锦 124010;2.沈阳农业大学林学院 ,辽宁 沈阳 110161;3.沈阳市绿化管理处 ,辽宁沈阳 110016)
摘　要:通过对不同温度条件下天女木兰种子层积催芽效果的研究 ,以期获得快速促进种子萌发的
技术 。试验采用①天女木兰种子用清水浸种 48 h ,然后进行室内低温层积((4±1)℃,150 d);②室
内控制变温层积((4±1)℃,50 d※(17±1)℃, 25 d※(4±1)℃, 50 d※(17±1)℃,25 d);③室外低
温层积和室外自然变温层积催芽处理。并在层积过程中定期取样测定胚长占种子长的比例 、可溶
性糖含量 、可溶性蛋白含量 、过氧化物酶活性以及过氧化氢酶活性 。结果表明:处理②的天女木兰
种子 ,胚发育优于相应的其他层积催芽;天女木兰种子中可溶性糖和可溶性蛋白含量在层积催芽后
均比层积前有不同程度提高;层积后种子中过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性升高 ,室内控制变温
处理在层积过程中各种酶的上升速度较其它快。总之 ,控制变温层积催芽处理的天女木兰种子催
芽效果最佳 。
关键词:天女木兰种子;催芽试验;层积;温度
中图分类号:S722.14　　　文献标志码:A　　　文章编号:1001-7461(2011)01-0082-04
Effect of Temperature on Seed Stratification of Magnolia sieboldii
WANG Ni-ni1 , LU Xiu-jun2 ,HUANGGui-feng3 ,YANG Li-zhu1 ,LIU Yuan1
(1.Liaon ing Provincial S aline-A lka li Land Ut i li z ation and R esearch Inst itute , P anj in , L iaoning 124010 , Ch ina;
2.Col lege o f Forestr y , Shenyang Ag ricu ltura l Universi ty , Sheny ang , Liaoning 110161 , China;
3.Sheny ang Greening Depar tment , Shenyang , Liaonin g 110016, Ch ina)
Abstract:Inf luence o f dif ferent temperature s on seed strati ficat ion of Magnol ia sieboldii was examined to
develop a method to quickly accele ra te seed germination.The following t reatments w ere adopted:(1)in-
doo r st rat ification ((4±1)℃, 150 d)af ter the seeds we re soaked for 48 h;(2)temperature alternat ing
st ratif icat ion:(4±1)℃, 50 d ※(17±1)℃, 25 d ※(4±1)℃, 50 d ※(17±1)℃, 25 d;(3)low tempera-
ture st ratification and natural outdoo r st ratif ication.In the middle term of the st ratification , measurements
were conducted in the embryo grow th and development , contents of so lube sugar , so lube protein , peroxi-
dase , and catalase.The re sults show ed that the g row th o f the embryo the second treatment was better
than o thers.Soluble sugar and soluble protein , as w ell as the act ivities of pero xidase and catalasesa in-
creased in the seeds o f all st ratif ication t reatments , while in the second treatment , all the enzyme activit ies
increased more rapidly than o thers , indicating it w as the opt imal method of st ratification.
Key words:Magnol ia sieboldi i seed;accelerating germination test;st ratification;temperature
　　天女木兰(Magnol ia siebold ii)又名小花木兰 、
天女花 、山牡丹 ,是木兰科木兰属落叶小乔木 ,为东
北地区木兰属植物自然分布的唯一种 ,是名贵稀有
的香花观赏植物 ,又有很高的经济价值 ,是值得推
广 、扩大开发利用的经济树种。近年来天女木兰种
质资源植株数量越来越少 ,已被列为国家三级重点
保护植物 ,主要原因除了其生境遭到严重破坏外 ,更
主要的是其种子具有深休眠的特性 ,种胚发育不完
全 ,种子中含有萌发抑制物质等[ 1-2] ,自然更新能力
较弱 ,因此亟待引种繁殖 ,扩大开发利用 ,以适应市
场的需求 。本文研究天女木兰种子解除休眠的技
术 ,为构建天女木兰种子育苗体系奠定基础。
1　材料与方法
1.1　试验材料
本试验所用种子采自辽宁省老秃顶子自然保护
区的天然生长的天女木兰种子 ,净度为 70.2%,千
粒重 45.22 g ,含水量 4.98%,饱满度 68.35%。
1.2　方法
1.2.1　天女木兰种子浸种处理　将 500 g 天女木
兰种子用 2 g ·L-1 KMnO 4 表面消毒 20 min后 ,用
清水冲净 ,取 125 g 种子用清水浸种 48 h(24 h换水
1次)。
1.2.2　天女木兰种子催芽方法　将过 2 mm 筛的
河沙用 2 g ·L-1的 KMnO4 消毒 1 h ,用清水洗净 ,
使河沙最后含水率为 60%。将上述处理的种子与
湿河沙按体积比 1∶2混合 ,装入直径 10 cm 、高 20
cm 的泥盆中进行层积催芽 ,层积日期为 2006年 11
月 28日。
层积催芽设以下 4种处理:
室内低温层积　将用清水浸种的天女木兰种子
放入冷藏箱中 ,于(4±1)℃的条件下层积 150 d ,定
期检查使种沙混合物保持 60%的含水率;
室内控制变温层积　将用清水浸种的天女木兰
种子进行变温层积的处理 ,条件为:(4±1)℃下冷藏
50 d※(17±1)℃下贮藏 25 d※(4±1)℃下冷藏 50
d※(17±1)℃下贮藏 25 d ,定期检查使种沙混合物
保持 60%的含水率;
室外低温层积　在室外挖层积坑 ,此层积坑在冻
土层以下 ,约 1 m深 ,长 1.2 m ,宽 1 m 。将各盆处理
放在坑底 ,覆盖 4 cm 河沙 ,再用稻草覆盖在河沙上 ,
最后覆土进行室外埋藏层积处理 ,层积处理 150 d;
室外自然变温层积　在室外挖深度为 30 cm 浅
坑 ,此浅坑在冻土层范围内 ,长 1.2 m ,宽 1 m 。将
各盆处理放入坑内 ,覆土 20 cm 。坑内温度与室外
自然温度接近 ,层积 150 d。
1.2.3　天女木兰种子在层积催芽过程中的种胚观
察与生理指标测定　分别于层积催芽的 30 、60 、90 、
110 、120 、 130 、140和 150 d时 ,取不同层积催芽处
理的天女木兰种子 30粒 ,测量种胚大小 ,观察胚的
形态 ,并计算胚长占种子长的比例 ,以浸种前气干种
子为对照;于层积催芽的 30 、60 、90 、120 和 150 d
时 ,分别取各处理天女木兰种子胚乳测定可溶性糖
(蒽酮法)[ 3] 、可溶性蛋白(考马斯亮蓝 G-250 染色
法)[ 4] 含量 、过氧化物酶(POD)活性(愈创木酚
法)[ 3] 、过氧化氢酶(CAT)活性[ 4] 。
2　结果与分析
2.1　天女木兰种子在层积催芽过程中种胚的发育
浸种前种子的胚不易剥离 ,此时种胚长占种子
长的 13.51%,浸种后油状胚乳因吸水而变成乳白
色的浆状 ,胚容易剥离 。从表 1可以看出 ,层积催芽
30 d时 ,各处理的种子胚长占种子长的比例均有不
同程度的增加 ,但各温度条件层积催芽处理之间差
异不大;层积催芽 90 d时 ,室内控制变温层积处理
胚长占种子长的比例已明显高于相应其它层积处
理 ,胚长占种子长的比例分别达到 20.63%;层积催
芽 120 d时 ,各层积催芽处理胚长继续增加 ,其中以
室内控制变温条件下的天女木兰种子胚长占种子长
的比例增加幅度最大;层积催芽 130 d时 ,控制变温
层积处理的种子中均有个别种子“露白” ,胚长占种
子长的比例达 42.73%,此时室内低温层积处理种
子胚长占种子长的比例亦达到 30.79%,有极个别
种子有“露白”现象 ,而其它层积催芽处理的种子胚
长缓慢增加 , 未有“露白”现象;继续催芽 20 d ,即
150 d时 ,室内控制变温层积处理的部分种子胚根
已经伸出 ,平均胚长占种子长的比例达 53%以上 ,
室内低温层积催芽的种子 ,种胚增长率的变化幅度
较同时期控制变温层积处理的变化幅度小 ,而室外
自然变温层积和室外低温层积处理的种子胚长的增
长仍很缓慢 。
2.2　天女木兰种子在层积催芽过程中可溶性糖含
量的变化
　　在层积催芽过程中 ,种子需要消耗自身贮藏的
糖类等养分来维持一些较低的生理代谢 ,为即将到
来的形态及生理分化作物质上的准备[ 5] 。从表 2可
以看出 ,在层积催芽 0 ～ 60 d时 ,各处理的种子可溶
性糖含量呈上升趋势 ,其中催芽 60 d 时 ,除室外自
然变温层积催芽外 ,各处理的种子可溶性糖含量均
达到了峰值 ,其中室内控制变温层积处理种子可溶
性糖含量高于同期其他层积处理;随后 ,除室外自然
变温层积催芽外各处理种子中可溶性糖含量开始下
降 ,直到催芽 90 d时达到较低 ,其中室内控制变温
层积处理种子的可溶性糖含量降低速度较快 ,此时
可溶性糖含量为 0.434%,而此时室外自然变温层
积各处理可溶性糖含量在 90 d时分别达到了峰值;
在催芽 90 ～ 150 d时 ,控制变温层积处理的种子可
溶性糖含量又开始增加 ,室内低温层积处理和室外
83第 1 期 王妮妮等　不同温度条件对天女木兰种子层积催芽效果的影响
低温层积处理的种子可溶性糖含量先下降后增加 ,
室外自然变温层积处理的种子可溶性糖含量逐渐下
降 。总体来看 90 ～ 150 d各层积处理种子可溶性糖
含量波动不大。
表 1　天女木兰种子在不同温度层积催芽条件下胚长占种子长的比例
T ab le 1　Ratios of Magnol ia siebold ii em bryo to kernel length in di fferent st rat if ication t reatments / %
催芽方法 层积催芽时间/ d
30 60 90 110 120 130 140 150
室内低温 19.34 19.37 21.11 22.98 25.88 30.79 37.13 40.12
室内控制变温 19.11 20.63 22.13 30.26 36.13 42.73 48.58 53.46
室外低温 18.86 19.05 19.46 21.45 22.35 22.38 22.69 23.64
室外自然变温 18.30 18.85 20.85 20.98 21.34 21.26 23.23 23.45
表 2　天女木兰种子在不同温度层积催芽条件下
可溶性糖含量的变化
T able 2　C hanges of s oluble sugar in the seed s
in dif ferent st rat ifi cation t reatments / %
催芽方法 层积催芽时间/d
30 60 90 120 150
室内低温 0.413 0.479 0.409 0.326 0.411
室内控制变温 0.414 1.433 0.434 0.550 0.558
室外低温 0.477 0.632 0.579 0.451 0.545
室外自然变温 0.340 0.366 0.888 0.545 0.416
注:气干种子可溶性糖含量为 0.23%,可溶性糖含量用质量分数表
示。
2.3　天女木兰种子在层积催芽过程中可溶性蛋白
含量的变化
　　种子层积催芽后 ,随着蛋白酶活性的提高 ,种子
内贮藏的蛋白质被水解为可溶性蛋白 ,可以更好地用
于种子萌发[ 6] 。从表 3可看出 ,室内低温层积处理的
天女木兰种子在层积催芽 0 ～ 60 d时可溶性蛋白含
量逐渐上升 ,其中在 0 ～ 30 d上升速度最快 ,达到了
0.357 mg ·g-1 ,在 60 ～ 150 d时 ,可溶性蛋白含量逐
渐降低 ,但变化比较平稳;室内控制变温层积处理的
天女木兰种子在层积催芽 0 ～ 90 d时可溶性蛋白含
量逐渐上升 ,其中催芽 30 ～ 60 d时增加速度最快 ,于
90 d时达到峰值 ,此时种子可溶性蛋白质含量达到
0.367 mg ·g-1 ,比层积前增加了 0.250 mg · g-1 ,催
芽90 d后控制变温层积处理的种子可溶性蛋白含量
开始下降 ,直至 150 d时下降到较低值;在 0 ～ 150 d
时室外低温层积和室外变温层积处理的天女木兰种
子可溶性蛋白含量持续上升 ,在 150 d时达到峰值 ,
分别为 0.391和 0.399 mg ·g-1 。
2.4　天女木兰种子在层积催芽过程中过氧化物酶
活性的变化
　　过氧化物酶活性在整个层积催芽处理过程中均
呈上升的趋势 ,如表 4 所示 ,室外低温层积 30 d 时
过氧化物酶活性由 8.839 g ·h-1愈创木酚升高到
11.306 g ·h-1愈创木酚 ,高于同期其它处理;层积
60 d时 ,各层积催芽处理过氧化物酶活性继续上
升 ,但上升速度很慢 ,尤其是室外低温层积和室外自
然变温层积过氧化物酶活性增加幅度较小 ,此时室
内控制变温层积各浸种处理过氧化物酶活性上升速
度较其它快 ,已达到 12.997 g ·h-1愈创木酚 ,而此
时室外低温层积仅达到 12.091 g ·h-1愈创木酚;
90 ～ 150 d ,各层积催芽处理过氧化物酶活性上升速
度很快 ,其中以室内控制变温层积增加速度最快 ,在
层积150 d时 ,过氧化物酶活性最强 ,达到了40.782
g ·h-1愈创木酚 ,而此时也正是部分种子胚根伸出
时 ,在层积 150 d 时室外低温处理过氧化物酶活性
仅为 34.719 g ·h-1愈创木酚。
表 3　天女木兰种子在不同温度层积催芽条件下
可溶性蛋白质含量的变化
Table 3　Changes of solube protein seeds in
di fferent st rat if ication t reatments /mg· g -1
催芽方法 层积催芽时间/ d
30 60 90 120 150
室内低温 0.130 0.357 0.352 0.350 0.346
室内控制变温 0.130 0.299 0.367 0.347 0.336
室外低温 0.139 0.273 0.366 0.378 0.391
室外自然变温 0.155 0.296 0.354 0.362 0.399
注:气干种子可溶性蛋白含量为 0.117 mg· g -1 。
表 4　天女木兰种子在不同温度层积催芽条件下
过氧化物酶活性的变化
Table 4　Changes of peroxidase in the seeds in
di fferent st rat if ication t reatments / g· h-1
催芽方法 层积催芽时间/ d
30 60 90 120 150
室内低温 11.221 12.439 14.854 20.184 39.751
室内控制变温 11.221 12.997 15.636 25.351 40.782
室外低温 11.306 12.091 14.020 23.167 34.719
室外自然变温 11.193 12.781 13.271 24.202 35.850
注:气干种子过氧化物酶为 8.839 g· h-1愈创木酚。
2.5　天女木兰种子在层积催芽过程中过氧化氢酶
活性的变化
　　由表5可看出 ,层积后天女木兰种子的过氧化氢
酶活性均比层积前有不同程度的增加 ,30 d时 ,室内
低温层积和室内控制变温处理过氧化氢酶活性均有
较大提高 ,达 1.934 μmol· g-1 ·min-1 ,高于其他处
理;60 d ,除室内控制变温处理外 ,其他处理过氧化氢
84 西北林学院学报 26 卷　
酶活性均比 30 d时有所下降 ,而室内控制变温层积
处理过氧化氢酶活性继续上升 ,达到2.017 μmol ·
g-1 ·min-1 ;90 d ,室内控制变温层积催芽过氧化氢
酶活性有所下降 ,而其他层积催芽处理过氧化氢酶活
性比 60 d时有所上升;120 d ,室内两种催芽处理过氧
化氢酶活性较 90 d时下降 ,而室外两种催芽处理过
氧化氢酶活性较 90 d时上升;150 d时 ,室内两种催
芽处理过氧化氢酶活性较 120 d时上升 ,而室外两种
催芽处理过氧化氢酶活性较 120 d时下降。总体来
看 ,30 ～ 150 d各处理过氧化氢酶活性相差不大 ,且不
同层积时间相差也不大。
表 5　天女木兰种子在不同温度层积催芽条件下
过氧化氢酶活性的变化
Tab le 5　Changes of catalase in the seeds in dif feren t
st ratif ication t reatments /μmol· g -1 ·min-1
催芽方法 层积催芽时间/d
30 60 90 120 150
室内低温 1.934 1.745 1.856 1.667 1.940
室内控制变温 1.934 2.017 1.924 1.872 1.967
室外低温 1.872 1.679 1.849 1.920 1.790
室外自然变温 1.289 1.223 1.748 1.934 1.878
注:气干种子过氧化氢酶为 1.091μmol· g -1 ·min-1 。
3　结论与讨论
研究结果表明 ,在不同层积催芽条件下 ,天女木
兰种子的种胚发育不同 ,以室内控制变温层积催芽
的效果优于其他层积催芽 ,且比其他层积催芽的种
子提前 1个月发芽 ,即提早使种胚完成了形态成熟 ,
明显缩短了发芽时间 。对刺楸 、南方红红豆杉等种
子的研究与本研究结果也一致[ 7-8] 。
天女木兰种子中可溶性糖和可溶性蛋白含量在
层积催芽后均比层积前有不同程度提高 ,在层积催
芽初期由于种子的代谢活动较强 ,物质转化较快 ,从
而使可溶性糖和可溶性蛋白积累较多 ,尤其是层积
催芽 60 d时 ,控制变温层积处理种子积累的可溶性
糖含量较其他层积各处理多;层积后期由于种子要
为即将到来的胚的快速发育提供大量能量 ,所以可
溶性糖和可溶性蛋白含量下降。总之 ,在层积催芽
过程中 ,可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均较层积
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[ 8] 对南方红豆杉以及
王佳源[ 9] 对青钱柳的研究结果一致。
在层积催芽后 ,天女木兰种子的 POD活性不断
增加 ,且室内控制变温层积催芽 POD活性增加速度
不其他处理快 ,这样逐步解除种子的休眠 ,从而促进
种子萌发 ,这也与前人对其它植物种子层积催芽的结
果相一致[ 10] 。天女木兰种子内的过氧化物酶活性消
长变化与种子发育进度有着密切的联系 ,在发育旺盛
阶段过氧化物酶的含量升高 ,发育较缓时过氧化物酶
相应较低。过氧化氢酶活性在层积后均有不同程度
的增加 ,以提高种子的活性 ,周佑勋等对华南五针松
休眠生理的研究指出经层积后华南五针松的过氧化
氢酶活性提高了 ,与本文的研究结果相一致[ 11] 。
参考文献:
[ 1] 　李澎 ,陆秀君.天女木兰种子休眠原因的初步探讨[ J] .种子 ,
2006 , 25(2):36-39.
LI P , LU X J.Preliminary stu dy on reasons of s eed do rm ancy
of Magnolia siebold i i K.Koch[ J] .Seed , 2006 , 25(2):36-39.
[ 2] 　陆秀君 ,李天来 ,倪伟东.天女木兰种子休眠原因的研究[ J] .沈
阳农业大学:自然科学版 , 2006 , 35(7):703-706.
LU X J , LI T L , NI W D.Study on the dorm ant characteri sti c
of Magnolia siebold i i K.Koch seeds[ J] .Jou rnal of Shenyang
Agricu ltural Universi ty:Natural S cience Edi tion , 2006 , 37(5):
703-706.
[ 3] 　郝建军 ,刘延吉.植物生理学实验技术[ M ] .沈阳:辽宁科学技
术出版社 , 2001:144-145 , 121-128.
[ 4] 　李合生.植物生理生化实验原理和技术[ M] .北京:高等教育出
版社 , 2003:165-167 , 184-185.
[ 5] 　王三根.植物生理生化[M ] .北京:中国农业出版社 , 2001:26.
[ 6] 　吴显荣.基础生物化学[M ] .北京:中国农业出版社 , 2000:38.
[ 7] 　何利平.刺楸种子休眠原因及解除休眠的研究[ J] .陕西林业科
技 , 2003(4):22-24.
HE L P.S tudy on th e dormancy of Kaio pana x septemiobus
seed an d it s b reak[ J] .Shanxi Fores t ry S cience an d Techn olo-
gy , 2003(4):22-24.
[ 8] 　黄儒珠 ,郭祥泉 ,方兴添,等.变温层积处理对南方红豆杉种子
生理生化特性的影响[ J] .福建师范大学学报:自然科学版 ,
2006 , 22(2):95-98.
HUANG R Z , GUO X Q , FANG X T , et a l.Ef fect of cold-
w arm-cold st rat ifi cation t reatmen t on phy siological and bio-
chemical characterist ics of Ta xus chinen sis var.mairei seeds
[ J] .Journal of Fujian Normal Universi ty:Natural S cience E-
di tion , 2006 , 22(2):95-98.
[ 9] 　王家源 ,方升佐.青钱柳种子层积过程中贮藏物质含量及酶活
性的变化[ J] .南京林业大学学报:自然科学版 , 2007 , 31(1):
111-113.
WANG J Y , FANG S Z.Storage substance con tent and corre-
sponding enzyme activity du ring the st ratif icat ion of Cyclo-
carya pa liurus seeds[ J] .J ou rnal of Nanjing Forest ry Universi-
ty :Natural Sciences Edition , 2007 , 31(1):111-113.
[ 10] 　张良诚.红松种子中过氧化物酶活性与萌发的关系以及种子
中的代谢抑制物[ J] .植物学报 , 1983 , 25(1):53-60.
ZHANG L C.The relation b etw een peroxidase act ivity of Pi-
nus koraien sis seeds an d germination and metabolism inhibitor
in the seeds[ J] .Acta Botanica Sinica , 1983 , 25(1):53-60.
[ 11] 　周佑勋 ,段小平.华南五针松休眠生理的研究[ J] .中南林学院
学报 , 1993 , 13(2):122-126.
ZHOU Y X , DUAN X P.Study on dormancy physiology of
P inus kwang tungensis Hand seeds [ J] .Journal of C ent ral-
South Fores t ry College , 1993 , 13(2):122-126.
85第 1 期 王妮妮等　不同温度条件对天女木兰种子层积催芽效果的影响