全 文 ：沈阳农业大学学报 , 2006 - 10, 37 (5):703 - 706
Journa l of Shenyang Ag ricultu ra lUniversity, 2006 - 10, 37 (5):703 -706
收稿日期:2005 - 09 -23
作者简介:陆秀君 (1966 -), 女 , 沈阳农业大学教授 , 博士 , 从事林木种子生理及苗木培育研究。 *通讯作者 Correspond ing au thor:李天
来 (1955 -), 男 , 沈阳农业大学教授 , 博士 , 从事蔬菜设施园艺研究。
天女木兰种子休眠特性的研究
陆秀君1 , 李天来1*, 倪伟东2
(1沈阳农业大学 , 沈阳 110161;2大连市林业局 , 辽宁 大连 116023)
摘要:从天女木兰 (Magnolia siebold ii K.Koch) 种子的形态 、 种皮电镜观察 、 种子各部分抑制物质的生物测定和种子成熟过
程中激素含量的变化等方面研究种子的休眠特性。结果表明:天女木兰种子秋季采收后其种胚尚未发育完全 , 是导致天女木
兰种子深休眠的主要原因 , 但其种皮透性良好;种子不同部位存在不同程度的发芽抑制物质 , 主要存在于假种皮和胚乳中;
种子成熟时胚乳中高浓度的 ABA、 IAA及低浓度的 GA3是导致种子休眠的又一原因。
关键词:天女木兰;种子;抑制物
中图分类号:Q949. 747. 1;Q945. 35　　文献标识码:A　　　　文章编号:1000 -1700(2006)05 -0703 -04
Study on the DormantCharacter istic ofM .siebold iiK.Koch Seeds
LU X iu-jun1 , LI T ian-lai1*, N IW ei-dong2
(1. Shenyang Agricultura lUn iversity , Shenyang 110161 , China;2 Forestry B ureau ofDa lian, Liaon ing Da lian 116023 , Ch ina)
Abstrac t:In this paper, the do rm an t cha rac te ristis of seedsw ere studied through seed mo rpho logy, the ven tila tion of seed coat, the b io log-
ical m easuremen t on com ponen ts o f seed, and endogenous horm one con tents of seeds on m a turing process. The results showed tha t the em-
bryo w as not m ature, w hich is the ma in reason of seed dorm ancy. The ventilation o f seed coatw as good, seed inh ibito ry substances to dif-
feren t deg ree ex isted d iffe rent units, ma inly a rid and endosperm. The o the r reasons of seed dorm ancy we re the h igh concentration o fABA
and IAA, and low concentration of GA3.
K ey words:Magnolia siebold ii K.Koch;seed;inhib itroy substance
　　我国木兰科植物有 11属 150余种 ,其中木兰属 30余种 ,而东北地区木兰属自然分布的只有 1种 ,即天女
木兰(Magnolia siebold ii K.Koch)。天女木兰又名小花木兰 、天女花 、山牡丹 ,为国家三级重点保护植物 , 《中国
珍稀濒危保护植物名录》将天女木兰列为渐危种类 ,国家林业局和农业部将天女木兰列于 1999年 9月 9日联
合公布的第 4号令《国家重点保护野生植物名录(第一批)》中 [ 1] 。天女木兰育苗技术复杂 ,繁殖难度大 ,特别
是用种子繁殖速度慢 。目前 ,有关天女木兰种子休眠原因报道较少 ,仅有王志杰 (1996)[ 2] 、田洪 (1997)[ 3] 、周
凌娟(2002)[ 4]对天女木兰种子的休眠进行过初步研究 。为此 ,本试验对天女木兰种子休眠特性及原因进行系
统研究 ,以期为更有效打破种子休眠提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
2005年在辽宁省本溪县碱厂林场内天然生长的天女木兰母树上分期采集不同发育阶段的果实 。其中一
部分种子投入液氮内速冻 12h后 ,取出保存于 - 30℃冰箱内。秋季采收后风干种子含水量为 5.23%,净度为
78.16%,千粒重为 58.28g,饱满度为 70.43%。
1.2　方法
1.2.1　种子形态发育观察　解剖镜下观察种子秋季采收后种胚的发育状况。
1.2.2　种皮的微观观察　将中种皮两个横断面 (长和宽方向 )用导电胶粘在载物台上 ,喷金后 ,移入日立 S -
450扫描电镜下观察 ,标定特征明显部位后进行拍照。
1.2.3　种子各部分浸提液的提取及生物测定　取种子的不同部位 (假种皮 、中种皮 、内种皮 +胚乳 +胚)各
2g,加入 15mL的蒸馏水 ,放在(25±2)℃的恒温箱中浸提 12h,振荡 12h,过滤制成浸提液。用上述 3种滤液分
别浸泡白菜种子 ,以清水为对照 , 25℃恒温下浸泡 12h ,每个处理各 50粒种子 , 4个重复 ,在 9cm的培养皿中放
1层滤纸 ,加入 2mL浸提液 。于 24 , 48, 72h分别观察发芽率(以胚轴弯曲 、胚根伸长≥4mm作为萌发标准 )[ 5] ,
72h测量胚根长度 。
1.2.4　种子成熟过程中内源激素的变化　取出保存于 - 30℃冰箱内的样品 ,样品测定前冷冻干燥 ( - 50℃,
60h), 用酶联免疫法测定种子不同部位内源激素 (IAA、GA 3、ABA)含量 ,所用仪器为 DG - 3022A型酶联免疫
测定仪 。
2　结果与分析
2.1　种子形态发育观察
天女木兰种子呈三角状倒卵形 ,先端渐尖 ,基部宽圆 ,种长为 5.50mm ,种宽为 6.65mm ,种厚为 3.61mm。
假种皮橘红色肉质;中种皮黑色 ,稍硬脆 ,厚度为 0.26mm;内种皮极薄 ,半透明 、膜质。胚乳发达 ,富含油脂 。
采后种胚位于种子尖端 ,胚很小且不易被观察到;胚与胚乳不易剥离 ,大部分的胚处于心形胚阶段;胚分化不完
全 ,但可明显看到两个子叶原基 ,种胚的平均长为 0.68mm。
2.2　种皮的电镜观察
天女木兰的种胚位于与合点区相对的尖端处 ,在解剖镜下观察:中种皮合点区成孔型 ,合点区的这种结构
可成为空气和水进入天女木兰种子内的主要通道 [ 6, 7] 。因此 ,为进一步了解种皮结构对种子透性的影响 ,对远
离合点区的种皮进行扫描电镜观察。
图 1　中种皮横剖面和纵剖面图
F igure 1　C ross section and ve rtica l section o f the m id-seed coa t
横剖面 (图 1 -A)组成栅栏组织的石细
胞层较稀疏且较薄 , 这种结构对水分的吸
收 、气体交换和降低氧的透过率的影响相对
较小 ,种子能够正常进行有机物的生物氧
化;从纵剖面 (图 1 - B)可以看到呈不规则
网状 ,网脊有隆起和下陷等变化 ,且存在小
孔 。此外 ,观察内表面可以发现细胞间存在
孔和缝 ,有利于空气和水分通过 。通过种皮
电镜观察可断定种皮结构不是引起天女木
兰休眠的主要原因。李澎 (2006)对天女木
兰种皮透水性和透气性的测定 ,也说明种皮
结构不是引起天女木兰种子休眠的主要原
因 [ 8] 。
2.3　种子各部分浸提液生物测定结果
种子中的很大一部分发芽抑制物质是
一些简单的小分子有机物质 ,其中一部分为水溶性 [ 9, 10] 。为了揭示天女木兰种子各部分抑制物质的存在情况
以及它们在休眠中的作用及其与休眠的关系 ,对种子各部分内含物进行了生物测定 ,结果见表 1。
表 1　种子不同部位浸提液对白菜种子萌发的影响
Tab le 1　 Influence o f seed - soaked substance o f com ponen ts o f seed on the germ ina tion o fBrassica ch inensis
时间 /h
T im e
发芽率 Ra te /%
对照
CK
假种皮
A ril
中种皮
M id - seed coat
内种皮 +胚乳
In - seed coat and em bryo
24 50. 00 0. 00 2. 00 11.00
48 90. 70 11. 50 28.00 43.30
72 90. 70 43. 00 68.00 62.00
　　从表 1可以看出 ,天女木兰种子不同部位都存在着萌发抑制物 ,且不同部位浸提液处理对白菜籽发芽率的
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影响差别较大 ,假种皮对白菜种子发芽率的抑制作用最强 ,其次是胚乳 ,最弱是中种皮 。
图 2　各种浸提液所浸泡白菜籽种子 72h后发芽情况
A.对照;B.假种皮;C.中种皮;D.内种皮 +胚乳
F igu re 2　 In fluence o f seed - soaked substance on the
germ ination of B rass ica ch inensis a fter 72h
A.C k;B. A ri l;C. M id - seed coat;D. In - seed coat and em bryo
图 2是种子各部分浸提液浸泡白菜
籽种子在 72h后的发芽情况 ,其中对照处
理的 白 菜 籽 生 长 较 好 , 发 芽 率 为
90.70%,胚根长度为 13.84mm。假种皮
浸提液处理的白菜籽子叶还未伸展出来 ,
大部分种子的子叶还包在种壳内 ,但胚根
生长较好 ,胚根长度为 7.05mm ,因此认
为假种皮中可能存在某种水溶性抑制物
质抑制子叶的生长。中种皮浸提液中白
菜籽的大部分子叶伸展开 ,胚根生长良
好;胚根长度为 11.86mm ,内种皮 +胚乳
浸提液中白菜籽的子叶长势较好均已伸
展开 ,但此时白菜已出现烂根现象 ,平均
胚根长仅为 2.06mm ,有可能在内种皮 +
胚乳中存在某种水溶性抑制物质抑制了
胚根的生长 。这种差异说明天女木兰种
子胚乳及内 、外种皮都含有萌芽抑制物质
且抑制对象和抑制程度均有不同 ,抑制物
质主要存在于假种皮和胚乳当中 ,这些抑
制物质可能是导致天女木兰种子深休眠
的又一主要原因 。
2.4　种子成熟过程中内源激素含量的
变化
种子发育过程中 ,随着营养物质转化和积累 ,种子内源激素也发生变化 ,而且各种激素含量及存在方式的
变化对于其发育过程及休眠的形成有着非常重要的影响 [ 11, 12] 。图 3是种子在成熟过程中 ,胚乳中 GA3 、ABA 、
IAA 3种内源激素含量的变化情况 。从图 3中可以看出 ,在种子发育过程中胚乳中 GA3含量呈明显下降趋势 ,
ABA含量在整个过程中呈 S形的变化趋势 。试验结果表明 ,天女木兰种子在成熟过程中 ,随着成熟度的增大 ,
GA 3含量同步下降 ,从 7月 4日到 7月 24日 ,胚乳中 GA 3含量明显下降 ,随后胚乳中 GA3含量维持在较低水
平 ,说明种胚生长也维持在较低水平 , GA3含量不足 ,阻碍了种子的萌发 ,休眠程度加深 。在果皮反曲开裂种子
脱落时 ,胚乳中 ABA含量达到最大值。由此可以推断 ,天女木兰种子休眠产生的原因之一是种子内 GA3含量
较低 ,达不到生理活性浓度 ,不能促进种子的萌发。同时 ,种子中高浓度的 ABA含量也是导致天女木兰种子休
眠的重要原因。胚乳中 IAA含量在 7月 4日至 9月 22日这段时期内其变化规律是先减少后升高。胚乳中
IAA含量在 7月 4日有一个最高值 ,结合种子形态观察认为这时期可能是胚原基发育点 ,故 IAA含量最大;从
7月 4日到 7月 24日为胚原基生长时期 ,到 8月 13日已观察出球形胚 ,这段时期是胚原基的成熟过程 ,故 IAA
含量出现一个下降趋势;从 8月 13日至 9月 22日 IAA含量又出现一个增长时期 ,这段时期是胚发育的阶段 ,
伴随着胚的发育 IAA含量逐渐升高 ,在种子脱落时达到最大值 ,由此高浓度的 IAA含量是种子休眠的又一原
因 。
2.5　种子内源激素相对比值的变化
种子发育过程与植物内源激素的绝对含量有关 ,还与各类激素之间的平衡有关 ,特别是促进生长的激素与
抑制生长的激素之间的比例及平衡有关 [ 13] 。从胚乳中内源激素比值动态变化中可看出(图 4),无论是 GA 3 /
ABA还是 IAA /ABA ,随着种子成熟度的增大 ,比值均逐渐下降 ,第一次采种(7月 4日 )两比值分别为 2.94和
2.35,为整个测定过程的最大值;而 7月 4日至 7月 24日则骤然降低 ,此时 GA3 /ABA比值为 0.11, IAA /ABA
比值为 0.57;从 7月 24日开始至 9月 22日这段时间 ,这两比值变化比较平缓 ,趋于平稳。结果表明 ,虽然各激
705 第 5期　　　　　　　　　　　陆秀君等:天女木兰种子休眠特性的研究
素的绝对含量变化明显 ,但通过比较胚乳中内源(GA3 /ABA及 IAA /ABA)激素比值变化 ,发现激素相对水平呈
有规律的变化。在种子发育后期 ,尽管胚乳中各种激素绝对含量变化剧烈 ,但 GA3 /ABA 、 IAA /ABA的相对含
量基本维持不变 。这可能预示着是激素的相对含量调控种子发育及休眠的形成 。
图 3　种子成熟过程胚乳中内源激素含量变化
F igure 3　Changes o f endogenous
ho rm one o f embryo du ring ma tu r ing p rocess
图 4　种子成熟过程中胚乳内源
GA3 /ABA及 IAA /ABA含量变化
F igu re 4　Changes o f endogenous
GA3 /ABA and IAA /ABA ra tio in seed
endospe rm during m atu ring process
3　结　论
研究结果表明 ,天女木兰种子不同部位都存在着不同程度的发芽抑制物质。假种皮存在主要抑制子叶生长
的水溶性抑制物质 ,胚乳中存在主要抑制胚根生长的水溶性抑制物质。种皮构造不是阻碍种子发芽的原因 ,种皮
透气性 、透水性良好[ 8] 。因此 ,天女木兰种子休眠是种胚发育不成熟和生理休眠等综合因素引起的 。
天女木兰种子休眠的形成与种子成熟过程中胚乳中内源激素含量有一定关系。种子成熟过程中 ,随着成熟
度的增大 , GA3含量初期明显下降 ,之后维持在较低水平 , ABA、 IAA含量变化明显 ,但 GA 3 /ABA、 IAA /ABA的比
值呈规律变化 ,即种子成熟初期 GA 3 /ABA、IAA /ABA相对含量下降明显 ,成熟后期 GA3 /ABA、IAA /ABA相对含
量基本维持不变 。因此认为低浓度的 GA3 、高浓度的 ABA和 IAA是导致天女木兰种子休眠的主要原因。
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[责任编辑　王　娟 ]
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