全 文 ：文章编号:1000-1573(2001)04-0018-03
假高粱(Sorghum halepense)颖片生物学特性的研究
王建书1 , 　李扬汉2 , 　孙海清1 (1.邯郸农业高等专科学校 ,河北 永年 057150;2.南京农业大学 ,江苏 南京 210095)
摘要:从两个方面对假高粱颖片存在的作用进行了研究。一是将 3 年采收的子实分为带有颖片的子实 、剥去颖
片的子实和剥下的颖片与子实混放在一起 3 组进行萌发试验 , 并以 GA3 处理。结果表明 , 颖片的存在有利于子
实的体眠 ,对子实的萌发具有机械阻力和化学抑制 2 种作用 , 作用的强度随子实贮藏时间的长短发生变化。二
是对颖片进行电镜扫描观察 , 发现假高粱颖片表面分布有一种特殊结构物 ,由头部和柄部构成 ,柄部嵌在颖片的
孔洞中 ,头部顶面观呈哑铃形或 8字型。子实休眠期 , 由于特殊结构物的存在 , 隔绝了子实与外界的气体交换。
干燥贮存 1 年后 ,由于失水 , 哑铃形头部的边缘向上翘起 , 柄部收缩 ,气体进入颖片与子实之间 , 休眠作用逐渐解
除。颖片不仅具有保护子实的作用 ,还具有适应子实萌发的形态结构。颖片这种结构与功能的关系具有重要的
生物学意义。
关 键 词:假高粱;颖片;特殊结构物;生物学特性
中图分类号:Q 944.2　　　　文献标识码:A
Studies on the biological characteristics of glumes
of Johnsongrass(Sorghum halepense)
WANG Jian-shu1 , LI Yang-han2 , SUN Hai-qing1
(1.Handan Ag ricultural Colleg e, Yongnian 057150 , China;2.Nanjing Agricultural University , Nanjing 210095 , China)
Abstract:Germination of caryopsis of Johnsong rass and its relation w ith glumes w ere studied.The
results indicated that the facto rs causing lower germination percentage of do rmant caryopsis are the
presence of chemical inhibito r in glumes and mechanism resistance of glumes.The effect of these
tw o factors have obvious changes during different period of seeds-keeping .Relation between func-
tion and st ructure of glumes of Johnsongrass w ere observed.That there are “8_shaped” structures
dist ributing on the surface of the glumes were observed by using scanning electron microscope.The
st ructures control dormant and germination of cary opsis according to analyze.Glumes are useful
st ructures fo r caryopsis germination and protecting caryopsis of Johnsongrass.
Key words:Johnsong rass;glumes;special structure;biological character
假高粱子实成熟后 ,与包在外面的革质颖片一起脱落 ,并处于休眠状态 。剥去颖片或用浓硫酸腐蚀颖片
数分钟 ,子实的萌发率提高[ 1-3] ,室温干燥条件下贮藏数月 ,可解除大多数子实的休眠[ 4] 。TAYLORSON 和
MCWHORTER提出 ,子实休眠的主要原因是颖片的机械阻力所致[ 5] ,也有人认为 ,颖片中存在抑制子实萌
发的物质[ 3] , TAO 报道 ,包在外面的颖片能限制子实对水分的吸收[ 6] ,GA3 等植物激素具有打破子实休眠的
作用[ 7] 。关于颖片对假高粱子实萌发的影响虽有少量研究 ,但对颖片存在的生物学意义尚未见有系统报
收稿日期:2000-10-11
基金项目:河北省科技厅科技攻关课题(00220124)
作者简介:王建书(1960-),男 , 河北省赞皇县人 ,硕士 , 副教授 ,从事植物学研究和教学工作.
第 24卷第 4期
2001年 10月　
河 北 农 业 大 学 学 报
Journal of Agricultural University of Hebei
　 　 Vol.24 No.4　Oct.2001
道。近几年 ,作者对假高粱颖片的形态特征以及与其子实萌发的关系作了进一步探讨 ,现予以综合报道 。
1　试验材料与方法
1.1　试验材料
假高粱子实由南京农业大学杂草研究室提供 。
1.2　试验方法
1.2.1　子实萌发试验　选取成熟子实 ,在室温干燥条件下贮藏 1个月 、13个月 、25 个月 。分为带有颖片的
子实 、剥去颖片的子实和将剥下的颖片与剥去颖片的子实混放在一起 3组 ,分为水浸和以浓度为 1.01×10-3
mo1·L-1GA3 处理 ,放在铺有双层滤纸的培养皿内 ,置于光照培养箱中 ,重复 3次 ,变温 25℃/35℃、16 h/8
h ,光暗各 12 h 培养 7 d。记录子实萌发率 。
1.2.2　颖片的扫描电镜观察　选取成熟子实 ,将颖片剥下并剪成小块 ,冲洗干燥 ,粘贴于样品台的双面胶板
上。真空喷镀金膜 ,移入 S —450型扫描电子显微镜的样品室中 ,观察并拍摄 。
2　试验结果与分析
2.1　子实萌发试验结果与分析
试验结果表明 ,休眠期(贮存 1个月)带有颖片的子实不萌发 ,去除颖片后萌发率提高 5%,说明颖片对
子实的萌发具有一定的机械阻力 。将剥下的颖片与剥去颖片的子实混放在一起 ,子实不萌发。以 GA3 处
理 ,萌发率有不同程度的提高 ,表明颖片中可能存在抑制子实萌发的物质。子实贮存 13个月后 ,水浸处理的
子实萌发率均有提高 ,其中以剥去颖片的子实萌发率最高;以 GA3 处理 ,子实萌发率反而降低 。表明颖片对
子实的萌发既有机械阻力 ,又有化学物质作用 。贮存 25个月 ,子实萌发率降低;以 GA3 处理 ,结果不尽一
致。表明颖片的机械阻力和化学作用仍然存在(见表 1)。
表 1　假高粱子实萌发试验结果
　　　　　　　　　　　　Table 1　The results of Johnsongrass caryopsis germination　　　　　　　　　　　　%
分组
Classify
子实贮存 1个月
Sto rag e one
month of cary opsis
水浸 Water GA3
　
子实贮存 13 个月
Storage thirteen
months of caryopsis
水浸 Water GA 3
　
子实贮存 25 个月
Storage twenty five
months of caryopsis
水浸 Water GA3
带有颖片子实 0 13 　 50 6 　 0 12
剥去颖片子实 5 63 　 94 5 　 50 31
剥下的颖片与剥去颖
片的子实混放在一起 0 21 　 72 1 　 0 48
2.2　颖片表面的电镜扫描结果
在假高粱颖片的表面分布有一种特殊结构物 。这种结构物在颖片的顶部和边缘分布较密 、体积小 ,颖片
中部的较大而分布较稀疏 。特殊结构物的顶面观呈哑铃形或近 8字型。进一步观察发现 ,哑铃形结构的边
缘略有翘起现象(图 1)。另外 ,在颖片表面还可看到一些白色 、遗留在孔洞中的残迹物 ,可能是这种特殊结
构物的柄由于机械作用导致断裂形成的(图 2)。
3　讨论
3.1　颖片与子实萌发的关系
由试验结果看出 ,剥去颖片与带有颖片的子实相比 ,萌发率提高 ,表明颖片对子实的萌发具有机械阻力 ,
剥去颖片后 ,机械阻力降低 ,子实萌发率提高 。将剥下的颖片与剥去颖片的子实混放在一起 ,与剥去颖片的
子实相比 ,萌发率降低;以 GA3 处理贮存 1个月和 13个月的子实 ,与水浸的比较 ,萌发率提高 。表明颖片对
子实的萌发具有化学抑制作用 。
据报道 ,假高粱子实处于休眠状态 ,主要是由于颖片的机械阻力所致[ 5] 。利用氚标记水试验 ,发现颖片
限制水分的摄取 ,用硫酸腐蚀颖片 ,消除了子实摄取氧和水分的障碍 。因此 ,子实剥去颖片后 ,具有较高的水
19　第 4期　　　　 王建书等:假高粱(Sorghum halepense)颖片生物学特性的研究
分吸收和呼吸速率以及较高水
平的 ATP含量 ,子实萌发率相
应提高[ 6] 。将收获 7个月的子
实进行萌发试验 ,结果剥去颖
片子实的萌发率高于颖片与子
实混放的 ,以未剥去颖片子实
的萌发率最低 ,说明颖片中存
在着一种在一定时期内起着强
烈抑制作用的物质[ 3] 。本研
究与前人的研究结果一致 。
对 3年采收的假高粱子实
萌发率的研究发现 ,颖片对子
实萌发的抑制具有机械阻力和
化学抑制两方面的作用。当年
图版Ⅰ 　分布在假高粱颖片表面的特殊结构物
Plate Ⅰ 　“ 8-shaped” structures distributing on the surface of Johnsongrass ylumes
图版说明:图1　结构物的边缘翘起(×1 710);图 2　遗留在颖片孔洞中的结构物
柄部的残留物(×530)
采收的子实 ,化学抑制作用强烈;1年后 ,机械阻力相对较大;2年后 ,机械阻力与化学抑制作用相近 。以 GA3
处理贮存 13个月的子实和剥去颖片的 25个月的子实 ,与水浸的相比 ,萌发率降低 ,是由于 GA3破除假高粱
子实休眠的最适浓度为 1.01×10-3mol·L-1 ,浓度过高或过低 ,子实萌发率均降低[ 7] 。当化学物质浓度适宜
子实萌发时 ,由于使用GA3 处理 ,增大了化学物质的浓度 ,使子实萌发受到抑制。
3.2　颖片存在的生物学意义
假高粱颖片对子实的萌发具有机械阻力和化学抑制两种作用 ,有利于子实休眠以度过不良环境条件 ,两
种作用的强度随子实采收时间的长短发生变化。根据电镜扫描观察结果 ,作者认为 ,颖片表面上的特殊结构
物由头部和柄部两部分构成。柄部嵌在颖片的孔洞中 ,头部的顶面观呈哑铃形 。这种结构物是在子实发育
过程中 ,由颖片内部通过颖片上的孔洞向外排挤某种物质逐渐形成。其柄部将孔洞堵塞 ,头部将孔洞部位覆
盖 ,以致于颖片与子实之间气体渐稀少 ,内部压力减小 ,内 、外颖接合处密闭 ,子实与外界的气体交换受到抑
制 ,子实处于休眠状态。干燥贮藏数月后 ,特殊结构物逐渐失水干燥 ,柄部收缩 ,体积减小 ,哑铃形的头部边
缘翘起 ,气体通过柄部与颖片孔洞间的缝隙进行内 、外交换 ,休眠作用逐渐被解除。
另据报道 ,分布于假高粱颖片上的毛多集中在其顶部 、基部和边缘。内颖一侧的小穗轴上也有毛分布 ,
有助于水分向子实移动。内颖基部有 3条脉纹 ,呈现裂痕状 ,子实的胚根与脉痕相对;内颖的上部突起成脉
脊 ,内侧相应形成空隙。脉痕和脉脊有利于子实萌发时胚根 、胚芽突破颖片[ 8] 。
假高粱的颖片不仅具有保护子实的作用 ,而且还具有适应子实萌发的结构 ,颖片这种结构与功能的关
系 ,对假高粱的生存具有重要的生物学意义。
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(编辑:郭桂仙)
20　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 24卷