全 文 ：江西农业大学学报 2014，36(3) :582－586 http:/ / xuebao．jxau．edu．cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis DOI:10．13836 / j．jjau．2014095
游双红，涂淑萍，钟诚，等．变温层积过程中圆齿野鸦椿种胚形态及生理生化变化［J］．江西农业大学学报，2014，36(3) :
582－586．
变温层积过程中圆齿野鸦椿
种胚形态及生理生化变化
游双红，涂淑萍* ，钟 诚，康文娟
(江西农业大学 园林与艺术学院，江西 南昌 330045)
摘要:圆齿野鸦椿种子经 50%浓硫酸和 200 mg /L 的 GA3浸泡后，再进行变温(即 4 ℃ 90 d，25 ℃ 90 d，4 ℃
90 d)层积处理。分别于变温层积前和变温层积过程中(每隔 90 d)定期取样观察种胚形态、淀粉、可溶性糖、
可溶性蛋白、粗脂肪含量以及淀粉酶和过氧化氢酶活性的变化。结果表明，种子采收后胚尚未分化完全，种胚
形态在变温层积过程中逐渐分化发育完全。另外，在变温层积过程中，可溶性糖和可溶性蛋白的含量先升后
降，再升，总体呈升高趋势;淀粉含量呈下降趋势;脂肪含量也表现为逐渐下降且低温层积较暖温层积阶段下降
更明显;淀粉酶活性的变化趋势与淀粉含量的变化趋势相反，在层积过程中呈上升趋势;过氧化物酶的活性在
变温层积过程中的各个阶段均表现为极显著地上升。由此可见，低温层积较暖温层积更有利于打破圆齿野鸦
椿种子的生理休眠，种子生理生化变化与种胚形态后熟呈现高度的一致性。
关键词:圆齿野鸦椿;变温层积;种胚;形态变化;生理生化变化
中图分类号:S792．99 文献标志码:A 文章编号:1000－2286(2014)03－0582－05
Changes in Embryo Morphology，Physiology and Biochemistry of
Euscaphis konishii Seeds in Variable Temperature Stratification
YOU Shuang-hong，TU Shu-ping* ，ZHONG Chen，KANG Wen-juan
(College of Landscape Architecture and Art，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045)
Abstract:In this study the seeds of Euscaphis konishii were selected as the trial material． First，soaked
they were soaked in sulfuric acid of 50% concentration for 10 minutes;second，soaked in GA3 of 200 mg /L for
24 hours;lastly treated with temperature － accelerated stratification (4 ℃ 90 days，25 ℃ 90 days，4 ℃ 90
days)．By periodical sampling．The changes in embryo morphology;the changes in content of amylum，soluble
sugar，soluble protein and rough fat and the changes in the activity of amylase and peroxidase were observed
and recorded．The results showed that the embryo differention of Euscaphis konishii seeds completed．During the
temperature －accelerated stratification，the differentiation and development of embryo matured gradually，the
contents of soluble sugar and protein rose at first，then decreased，rose again．On the whole，it showed a trend of
rising．The content of amylum decreased．The content of rough fat decreased gradually and the decrease of rough
收稿日期:2013－06－23 修回日期:2014－02－17
基金项目:中央财政林业科技推广示范资金项目( ［2010］JXTG－07－02)和南昌市科技项目(洪财企［2012］80 号农
业支撑 4－2)
作者简介:游双红(1987—) ，女，硕士生，主要从事园林植物繁育与栽培研究，E－mail:youshuang722@ 163．com;* 通
信作者:涂淑萍，副教授，E－mail:jxtsping@ 163．com。
第 3期 游双红等:变温层积过程中圆齿野鸦椿种胚形态及生理生化变化
fat was apparent during the cold stratification．The changing trend of the activity of amylase was just the oppo-
site of the change of the content of amylum．It showed a rising trend．The activity of peroxidase of every process
of temperature－accelerated stratification rose significantly．Therefore，cold stratification was more advantageous
to breaking the dormancy of Euscaphis konishii seeds and there was a high concordance between the change
law of the contents of inner substances and the morphological post－maturation．
Key words:Euscaphis konishii;variable temperature stratification;embryo morphological change;physio-
logical and biochemical changes
圆齿野鸦椿(Euscaphis konishii Hayata)属省沽油科(Staphyleaceae)野鸦椿属(Euscaphis)常绿小乔
木，我国特有树种［1］。秋、冬、春 3 季(10 月至翌年 4 月初) ，果实布满枝头，是优良的观果树种［2］。目
前，国外尚未见有关圆齿野鸦椿的研究报道，国内学者对圆齿野鸦椿的研究主要集中在该树种的生物学
特性及繁育技术方面［3－11］。由于圆齿野鸦椿种子具有深休眠的特性而影响了人工栽培生产，虽然有学
者对该种子休眠原因及打破种子休眠技术进行了研究［12－14］，但目前圆齿野鸦椿种子的休眠机理尚不十
分清楚，同时也缺乏高效的休眠解除措施。
另外，有关打破该种子休眠过程中胚形态和生理生化变化方面的研究尚未见报道。变温层积是
解除植物种子深休眠的有效方式［15］，浓硫酸可酸蚀种皮，促进萌发，而赤霉素是打破种子休眠和促
进萌发的重要激素物质。因此，本文利用变温层积结合浓硫酸与 GA3浸种，研究圆齿野鸦椿种子休
眠解除过程中种胚形态和生理生化的变化，探讨它们与种子休眠解除的关系，为研究高效打破休眠
技术提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料
圆齿野鸦椿种子来源于福建万木林省级自然保护区，2011年 1月，用 50%的浓硫酸浸种 10 min，再
用 200 mg /L的 GA3浸泡 24 h，然后，将种子与湿沙按体积比 1 ∶ 3 混合均匀，共进行 270 d 的变温层积
处理，即先置于冰箱中 4 ℃低温层积处理 90 d，然后转入恒温箱中 25 ℃暖温层积处理 90 d，再置于冰
箱中 4 ℃低温层积处理 90 d。
1．2 试验方法
于变温层积处理前及各个阶段分别取样，进行胚形态观察和生理生化指标及重要酶活性的测定。
1．2．1 种胚的形态观察 采用苏木精染色法制作石蜡切片［17］，在 Olympus 光学显微镜下观察种胚的形
态并拍照。
1．2．2 生理生化指标的测定 可溶性糖和淀粉含量的测定采用蒽酮比色法;可溶性蛋白含量的测定采
用考马斯亮蓝法;粗脂肪含量测定采用索氏抽提法;淀粉酶活性测定采用水杨酸法;过氧化物酶(POD)
活性测定采用愈创木酚比色法［18］。
1．3 数据统计分析
采用 Excel2003 和 SPSS17．0软件进行数据的统计与分析。
2 结果与分析
2．1 变温层积过程中种胚形态的变化
由图 1可知，层积前多数种胚尚未分化完全，处球形胚阶段(图 1－A)。经过 90 d的低温层积，多数
种胚变为鱼雷形(图 1－B) ;再经 90 d的 25 ℃的暖温层积，多数种胚发育成为子叶胚(图 1－C) ，此时，种
胚已有子叶、胚根等形态分化，但尚未伸长;经 270 d的变温层积处理后，大多数种胚已发育成熟，子叶、
胚根均已伸长(图 1－D)。同时，还观察到圆齿野鸦椿种子胚分化和发育的速度并非完全一致。
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A:层积前多数种胚的形态;B:经低温层积 90 d多数种胚的形态;C:经变温层积 180 d 多数种胚的形态;D:经变温
层积 270 d多数种胚的形态。
图 1 变温层积过程中种胚形态的变化
Fig．1 The embryo morphology changes of the seed during temperature－accelerated stratification
2．2 变温层积过程中的生理生化变化
2．2．1 变温层积过程中可溶性糖及淀粉含量的变化 从图 2 可知，在变温层积过程中，种子可溶性糖
含量总体呈上升的的趋势，层积前可溶性糖的含量为 5．42%，层积 90 d后可溶性糖的含量升至 10．25%，
二者差异极显著;层积 180 d可溶性糖的含量降至 7．93%，与层积 90 d 后可溶性糖含量相比差异不显
著;层积 270 d可溶性糖的含量升至 13．02%，与层积前和层积 180 d 可溶性糖含量相比差异极显著，但
与层积 90 d相比差异不显著。
图 2 变温层积过程中可溶性糖及淀粉含量的变化
Fig．2 Trends of the changes of content of souble sugar and
amylum under cold－warm－cold stratification
图 3 变温层积过程中蛋白质的动态变化
Fig．3 Trends of the changes of content of protein
under cold－warm－cold stratification
淀粉是种子中普遍存在的高分子贮藏糖类，也是种子发芽过程中主要的贮藏糖类分解代谢物质，淀粉
水解形成可溶性糖，为种子萌发奠定物质基础［19］。从图 2还可知，变温层积过程中，圆齿野鸦椿种子淀粉
含量整体呈下降趋势，层积前淀粉含量达 5．16%，层积 270 d 后可溶性糖的含量降至 3．38%，降低了
34．50%，差异达极显著水平。但在变温层积第二阶段的暖温层积，淀粉含量存在一个极显著升高的过程。
2．2．2 变温层积过程中可溶性蛋白含量的变化 可溶性蛋白是种子萌发和幼苗生长过程中所需氮素
营养的重要来源，对种子萌发及胚的生长起着重要的作用，同时也与种子活力有着密切关系。当种子活
力下降，蛋白合成量减少，蛋白质和酶的结构遭到破坏［20］。从图 3 可知，在变温层积过程中，圆齿野鸦
椿种子可溶性蛋白含量呈先升后降再升，整体呈上升趋势。可溶性蛋白含量层积前为 18．11%，层积
270 d后，升至 26．77%，差异极显著;但在第二阶段的暖温层积可溶性蛋白含量极显著下降。可溶性蛋
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第 3期 游双红等:变温层积过程中圆齿野鸦椿种胚形态及生理生化变化
白含量的增加可能是由脂肪转化而来，而脂肪转化为蛋白质可直接供给胚代谢生长的可溶性物质，有利
于胚的呼吸，可为胚的继续发育和生长提供养料。
如图 4所示，圆齿野鸦椿种仁脂肪含量极高，层积前粗脂肪含量达到 42．57%。在整个变温层积过
程中，粗脂肪含量呈持续下降的趋势。层积 90 d 后粗脂肪含量为 39．91%，与层积前相比含量下降了
2．66%，差异达显著水平。层积 180 d后粗脂肪含量为 37．81%，与层积 90 d 相比含量下降了 2．10%，差
异不显著。层积 270 d后粗脂肪含量为 34．74%，与层积 180 d 相比含量下降了 3．07%，差异达显著水
平。由此可见，圆齿野鸦椿种子粗脂肪在低温条件下降解速度较暖温时快，这主要是因为脂肪酶在较低
温度下更利于发挥作用，种子内的脂肪酶活性越高，其水解脂肪的作用越大。
图 4 变温层积过程中粗脂肪含量的变化
Fig．4 Trends of the changes of content of rough fat under
cold－warm－cold stratification
图 5 变温层积过程中淀粉酶活性的变化
Fig．5 Trends of the changes of activity of amylase under
cold－warm－cold stratification
2．2．3 变温层积过程中淀粉酶活性的变化 淀粉酶是一种水解酶，将不易溶解的大分子淀粉分解成易
溶解易吸收的小分子可溶性糖，这是种子萌发过程中所必需的。淀粉在分解代谢过程中，淀粉粒中的直
链淀粉和支链淀粉，首先为 α－淀粉酶所水解，释放的低聚糖由 α－淀粉酶进一步水解成为葡萄糖和麦芽
糖。β－淀粉酶不能直接分解天然淀粉粒，只能在 α淀粉酶分解的基础上断裂开还原端的麦芽糖。经 α
－和 β－淀粉酶作用所产生的麦芽二糖，由葡萄糖苷进一步转化为两个葡萄糖分子［21］。由此可见，淀粉
酶在种子萌发甚至是整个生命过程中具有重要作用。
从图 5可以看出，在变温层积过程中，α－淀粉酶活性持续上升，层积 270 d 后，α－淀粉酶活性较层
积前提高了大约 4倍。而 β－淀粉酶活性和淀粉酶的总活性总体呈上升趋势，但在第二阶段的暖温层积
中，β－淀粉酶活性和淀粉酶的总活性呈极显著降低，层积 270 d 后，β－淀粉酶活性较层积前提高约 3
倍，淀粉酶的总活性较层积前提高 4倍。
图 6 变温层积过程中过氧化物酶活性的动态变化
Fig．6 Trends of the changes of POD activity
under cold－warm－cold stratification
2．2．4 变温层积过程中过氧化物酶活性的变化 过氧
化物酶与植物体内多种代谢活动有关，参与细胞分化
和一些生理活性物质的合成与降解，并且，是植物体内
重要的保护酶之一，参与过氧化氢的清除，防止活性氧
对细胞造成的伤害［22］。从图 7 可以看出，圆齿野鸦椿
种子随着变温层积的进行，过氧化物酶活性呈逐渐上
升的趋势。经第一阶段的低温层积处理，过氧化物酶
活性增加了 0．68个单位，经第二阶段的暖温层积，种子
过氧化物酶活性增加了 2．34 个单位;而经第三阶段的
低温层积，过氧化物酶活性增加了 4．22 个单位。过氧
化物酶活性的提高促进了圆齿野鸦椿种子休眠的解
除。黄儒珠［23］通过对南方红豆杉种子解除休眠的探讨认为:种子过氧化物酶活性的提高，可能是促进
其解除休眠的原因之一。
3 结论与讨论
3．1 圆齿野鸦椿种子具有胚后熟特性
圆齿野鸦椿种子层积处理前多数为球形胚，表明该种子采收时种胚发育不完全。经 50%浓硫酸、GA3
浸种后变温层积，圆齿野鸦椿种子逐渐完成种胚发育，说明圆齿野鸦椿种子具有胚后熟的特性，此外，试验
发现该种子胚存在发育速度不一致的情况，这与北细辛［24］、南方红豆杉［25］、东北刺人参［26］、三七［27］和西
洋参［28］等种子的发育类似。因此不同种子完成胚形态成熟的时间也不同，从而导致种子休眠程度不一
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致，所以在生产实践中，要想获得理想的发芽效果，还需采取相应措施使种胚尽可能同步发育。
3．2 变温层积能有效打破圆齿野鸦椿种子的生理休眠
层积处理可打破种子休眠，这是目前广为使用的一种技术，该处理对由于萌发抑制物而引起的休眠
效果尤为显著。变温层积也称为湿温 /湿冷作用，据研究，忍冬科琼花(Viburnum macrocephalum)需经变
温层积(低温－暖温－低温)解除休眠［29］。种子在层积处理过程中种胚逐渐发育成熟，内源激素含量也
逐渐发生改变，同时，抑制物开始降解，不溶于水的大分子物质也开始向可溶性的小分子物质转化，许多
与代谢相关的关键酶活性提高，所有这些变化均可促进相关基因的表达，最终使得种皮透性大大增强，
并且降低了胚对 ABA的敏感性［30］，所以层积能打破种子休眠。本试验结果表明，变温层积能有效打破
种子休眠，并且低温层积较暧温层积更有利于打破圆齿野鸦椿种子的生理休眠。
3．3 种子生理生化变化与种胚形态后熟呈现高度的一致性
种壳引起的透性障碍和种子内含萌芽抑制物都是影响圆齿野鸦椿种子休眠的原因［31］。另外，种胚
缺乏足够的可直接供其自身呼吸代谢的底物即:可溶性糖等也会使圆齿野鸦椿种子难以萌发从而导致
休眠。经变温层积结合植物生长调节剂 GA3处理，种子内的贮藏物质淀粉和脂肪大量分解并转化为可
供胚发育直接利用的可溶性糖和可溶性蛋白等，为其萌发奠定了物质基础。由此可见，淀粉和脂肪等贮
藏物质的分解、转化和利用可能是圆齿野鸦椿种子休眠解除的关键，种子生理生化变化与种胚形态后熟
呈现高度的一致性。
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