全 文 ：收稿日期:2014 － 03 － 12
基金项目:国家基础研究计划(973) 项目( 编号:2011 CB 100404)。
作者简介:刘 芳(1989 －) ，女，河南林州人; 在读硕士研究生，主要从
事种子生理方面的研究;E-mail:895908157@ qq． com。
通讯作者:肖关丽，E-mail:glxiao9@ 163． com，chbins@ 163． com。
露水草种子发芽过程中主要生理生化特征的研究
刘 芳1， 张立敏2， 肖关丽3， 李正跃1， 陈 斌1， 杜艳娇3
(1．云南农业大学植物保护学院， 昆明 650000; 2．云南农业大学基础与信息工程学院， 昆明 650000;
3．云南农业大学农学与生物技术学院， 昆明 650201)
摘要:露水草(Cyanotis arachnoidea) 是目前植物甾酮含量最为丰富的草本植物。为了弄清露水草种子萌发过程中生理生
化特征的变化动态，测定了露水草种子萌发过程中过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD) 及过氧化氢酶(CAT) 的活
性和丙二醛(MDA)、可溶性糖、游离氨基酸和脯氨酸、总蛋白含量。结果表明:露水草种子的萌发过程中，种子内部发生
着活跃和复杂的代谢活动及其生理生化变化，随着种子的萌发，种子中可溶性糖和丙二醛含量呈先增加后下降趋势;脯
氨酸和游离氨基酸含量总体呈上升趋势，而可溶性蛋白含量总体呈下降趋势; 过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶
(SOD)、过氧化氢酶(CAT) 活性整体都表现出上升趋势。本研究将为探讨露水草种子萌发过程中代谢生理及露水草栽
培提供理论依据。
关键词: 露水草; 种子; 萌发; 生理指标
中图分类号: Q 945 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2014)09-0011-04
Study on the Dynamics of Physiology and Biochemistry During the Process of
Germination of Cyanotis arachnoidea
LIU Fang1，ZHANG Li-min2，XIAO Guan-li3，LI Zheng-yue1，CHEN Bin1，DU Yan-jiao3
(1． College of Plant Protection，Yunnan Agricultural University，Kunming 650000，China;
2． College of Basic Science and Information Engineering，Yunnan Agricultural University，Kunming 650000，China;
3． College of Agronomy and Biotechnology，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China)
Abstract:Cyanotis arachnoidea is an important medicinal herb which contains the highest content of
β-ecdysone and materials for the strength recovery． To get an understananding of the biology of the seed during
the the process of germination，a study on the dynamics of the POD，SOD，CAT，MDA，soluble sugar，pproline，
protein was evaluated，respectively． Ｒesults showed that there were active metabolism and physiological ＆
biochemistry processes during the germination and bud growth of the seed of C． arachnoidea，the soluble sugar
and MDA content changed with a trend of increase and then a decrease，proline and the free amino acid
content changed in a trend of the increase，but the content of the soluble protein changed with a trend of
decrease with the germination of the seed． But the activity of SOD，POD and CAT were all showed a increase
trend with the progress of the seed germination． All the results will provide a theoretical base for the
germination physiology and planting of C． arachnoidea．
Key words: Cyanotis arachnoidea;seed;germination;physiology and biochemistry
种子萌发是植物生长的基础，在适宜的条件下，种
子内部生理代谢活动使细胞基本代谢活动开始运转，
酶系统、线粒体被修补与活化［1］，从而形成新的组织
和器官。植物种子代谢生理是植物种子生物学及植物
生理学研究的重要内容，也是人们普遍关注的研究内
容。目前，农作物种子萌发生理研究报道较多［2 ～ 4］，而
对于药用草本植物种子萌发生理研究报道还很少。
露水草(Cyanotis arachnoidea CB． Clarke) 为鸭趾
草科(Commelinaceae) 兰耳草属(Cyanotis D． Don) 多年
生草本植物［5］，富含植物甾酮，是目前发现的自然界
中植物甾酮含量最为丰富的植物［6］。对露水草栽培
技术［7 ～ 9］、化学成份［6，10 ～ 14］等方面的研究一直是云南
露水草的重要内容，而对于其种子萌发过程中的生理
·11·
研究报告 刘 芳 等:露水草种子发芽过程中主要生理生化特征的研究
生化变化的研究尚未见报道。
本试验主要探索了露水草种子萌发过程中主要的
生理生化特征动态变化规律，进一步了解露水草种子
萌发代谢生理过程，为露水草的播种及培育提供一定
的理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
露水草种子采自云南省石屏县龙武镇露水草种植
基地。
1． 2 试验方法
选择大小、形状、色泽、饱满程度等外观形态一致
的种子，均匀排列于直径为 9 cm铺有 3 层发芽滤纸的
消毒培养皿中，每个培养皿 50 粒种子，置于 25 ℃，ＲH
80%，16 h光照 /8 h黑暗恒温光照培养箱中培养，每天
观察，检查并保持滤纸湿润，以保证有充足的水分。
1． 3 种子萌发过程中生理生化测定指标
在种子萌发测定的不同时期，每天对不同萌发日
数的露水草种子分别按以下方法测定可溶性糖、可溶
性蛋白质、游离氨基酸与脯氨酸含量及 SOD、POD 和
CAT酶活性，每次重复 3 次，随机抽取。
采用蒽酮比色法测定露水草种子萌发过程中可溶
性糖含量［15］，采用硫代巴比妥酸法测定露水草种子萌
发过程中 MDA 含量［16］，采用考马斯基亮蓝 G-250 染
色法测定露水草种子萌发过程中可溶性蛋白质含
量［15］，采用茚三酮显色法测定露水草种子萌发过程中
游离氨基酸含量［15］，采用磺基水杨酸法测定脯氨酸
(Pro) 含量［12］，采用愈创木酚法测定露水草种子萌发
过程中 POD的活性［15］，采用分光光度计在 350 nm 下
测定露水草种子萌发过程中 CAT 的活性［15］，采用氮
蓝四唑法测定露水草种子萌发过程中 SOD 的活
性［15］。
1． 4 数据统计分析
采用 Duncan’s新复极差法进行差异显著性比较，
所有数据统计和分析均利用 DPS软件完成。
2 结果与分析
2． 1 可溶性糖含量
由图 1 所示，露水草种子内可溶性糖含量在处理
后 1 ～ 3 d增加较为平缓，从第 4 天开始，可溶性糖含
量增加较快，第 4 天时可溶性糖由处理第 1 天的
(5． 52 ± 0． 35)mg /g增加至(7． 60 ± 1． 24)mg /g，而到
处理后第 5 天时可溶性糖含量迅速增加到最大值，为
(9． 79 ± 1． 15)mg /g，表明萌发过程中露水草种子中淀
粉被水解酶降解为可溶性糖，为种子萌发和生长提供
所需能量，从而大量种子开始露白出芽。第 5 天以后，
随着种子的萌发与芽的生长，种子中的可溶性糖含量
逐渐下降，部分可溶性糖转化成其他物质满足种子的
萌发和芽的生长。
图 1 露水草种子萌发过程中可溶性糖含量动态变化
2． 2 可溶性蛋白质含量
由图 2 可以看出，随着种子的萌发与发芽，露水草
种子中可溶性蛋白质含量逐渐下降，到第 5 天时，种子
已萌发长芽，从而可溶性蛋白质含量剧增，但从第 6 天
开始可溶性蛋白质含量又呈现下降趋势。
图 2 露水草种子萌发过程中可溶性蛋白质含量变化动态
2． 3 脯氨酸含量
露水草种子萌发过程中，脯氨酸含量在种子萌发
初期 1 ～ 4 d增加缓慢，到第 5 天时脯氨酸含量突然降
低，从第 6 天开始又逐渐增加，之后随着种子萌发，脯
氨酸含量持续增加，到第 8 天时含量达最大，为
(204． 00 ± 13． 76)μg /g。之后，随着种子发芽后种子
内物质的分解，脯氨酸含量逐渐降低( 图3)。表明露
水草种子萌发后随着芽的生长，其对环境的抵抗能力
逐渐增强。
2． 4 游离氨基酸总量
露水草种子萌发过程中，游离氨基酸含量随着蛋
白质的降解而增加，表现为种子内游离氨基酸含量随
着处理后种子萌发时间的推进而逐渐增加( 图4) ，随
着处理时间的推移，种子内的生理代谢活动不断增强，
·21·
第 33 卷 第 9 期 2014 年 9 月 种 子 (Seed) Vol． 33 No． 9 Sep． 2014
种子内可溶性蛋白质大量分解，从而使游离氨基酸含
量不断增加，为种子萌发提供保障。从第 8 天开始，随
着发芽及种子内部蛋白的降解使蛋白含量逐渐减少，
从而使分解形成的氨基酸含量增加相对较为平稳。
图 3 露水草种子萌发过程中脯氨酸含量变化动态
图 4 露水草种子萌发过程中游离氨基酸含量的动态变化
2． 5 丙二醛(MDA)含量
由图 5 可看出，随着种子的萌发，露水草种子内丙
二醛(MDA) 含量在处理后1 ～ 2 d 较低，第 2 天后，丙
二醛含量激增，到第 5 天时含量达最高，为(1． 746 ±
0． 053)μmol /g，表明在种子萌发开始时种子内部生命
代谢活动旺盛，从而增加种子机体防御能力，保证了种
子的正常萌发和生长。从第 5 天开始，随着种子萌发
后芽的生长，丙二醛含量逐渐降低，表明种子内代谢活
动逐渐减弱。
图 5 露水草种子萌发过程中丙二醛含量的动态变化
2． 6 种子萌发过程中抗氧化酶活性的变化
以 POD、SOD和 CAT 活性为种子活力指标，测定
了露水草种子萌发过程中 POD、SOD和 CAT活性的变
化动态，结果表明:
2． 6． 1 POD酶活动态
随着露水草种子的萌发，体内 POD 酶活性缓慢上
升( 图6) ，从第6 天开始，随着种子的萌发及芽的生
长，体内 POD酶活性增长迅速，到第 8 天时 POD 酶活
性达为(159． 50 ± 12． 76)μg /g，到第 10 天时 POD酶活
性达整个萌发培养期间最高值(181． 00 ± 16． 57)
μg /g，此期芽已长出。
图 6 露水草种子萌发过程中 POD酶活性的变化动态
2． 6． 2 SOD酶活动态
由图 7 可看出，在种子萌发初期的 1 ～ 3 d，SOD呈
缓慢上升趋势，在第 5 天时随着种子出芽，SOD酶活性
急剧上升，在第 8 天达到最高值，为(157． 90 ± 15． 87)
μg /g，之后随着种子发芽，SOD 酶活性逐渐下降，变化
趋势平稳。总体来看，露水草种子萌发过程中 SOD 活
性呈缓慢上升与急剧下降趋势。
图 7 露水草种子萌发过程中 SOD酶活性的变化动态
2． 6． 3 CAT酶活动态
由图 8 可看出，在种子萌发初期的 1 ～ 4 d，CAT活
性逐渐上升，到第 5 天随着种子的萌发，体内 CAT 酶
活性开始下降，到第 8 天时降为最低，之后，CAT 酶活
性又缓慢上升。表明 CAT 活性在露水草种子萌发中
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研究报告 刘 芳 等:露水草种子发芽过程中主要生理生化特征的研究
后期才明显活跃，并随着其种子胚活力的增强而不断
增大。
以上结果表明，露水草种子通过其体内增强
POD、SOD、CAT酶活性，提高其种子对环境的抵抗能
力来有效保护种子的萌发。
图 8 露水草种子萌发过程中 CAT酶活性的变化动态
3 讨 论
本研究发现，在露水草种子萌发初期，随着时间的
延长，种子内部可溶性糖含量逐渐升高，这可能是种子
萌发初期消耗种子内存贮的糖类或通过其他物质转换
成糖类来为种子萌发提供能量，而种子萌发后开始减
少，该结果与其他植物种子萌发过程中可溶性糖含量
变化相似［17，18］。此外，在露水草种子萌发过程中，种
子内的可溶性蛋白质在蛋白酶活性的作用下不断被分
解成氨基酸，表现出随着种子的萌发游离氨基酸含量
逐渐增加，该结果也与其他中草药种子萌发过程中游
离氨基酸含量变化动态相同［17，18］，但由可溶性蛋白分
解形成的游离氨基酸是否还会合成新的蛋白质用于种
子萌发过程中的形态建成，还有待进一步研究。
本研究表明，露水草种子萌发过程中种子体内主
要抗氧化酶 POD、SOD 和 CAT 活性逐渐升高，从而为
种子内代谢等生理活动的正常进行提供了基础，该结
果与其他作物种子萌发过程中的 POD、SOD和 CAT活
性变化动态相似［3，4，19］。同时，POD、SOD 和 CAT 活性
的上升，反映了随着露水草种子的萌发，其通过 POD、
SOD和 CAT活性升高来去除超氧自由基，并逐渐增强
体内抗脂质氧化能力的过程，来实现有效降低种子内
过氧化水平、减小对膜的损害的能力。同时，脯氨酸含
量升高，增强了对细胞膜的保护及渗透调节功能，除此
之外，体内蛋白质含量的增加，也有利于调节体内的多
种生理生化机制，从而提高机体的抵抗力，增强抗逆境
能力。
本研究仅测定了在 25℃条件下主要种子内几种
物质的代谢，而对于在低温及高温条件下露水草种子
萌发生理特征的变化未做研究比较。
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