全 文 ：Vol. 36 No. 11
Nov. 2016
第 36卷 第 11期
2016年 11月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2015-05-09
基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）；国家林业局林业科技成果推广项目“南方珍贵用材树种苗木高效培育技
术示范与推广”
作者简介：张莉梅，硕士研究生 通讯作者：喻方圆，教授；E-mail：fyyu@njfu.edu.cn
引文格式：张莉梅，张子晗，喻方圆 .低温层积过程中野鸦椿种子生理生化变化的研究 [J].中南林业科技大学学报，2016,36(11):36-40.
Doi:10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.11.007 http: //qks.csuft.edu.cn
野鸦椿 Euscaphis japonica为省沽油科、野鸦
椿属落叶小乔木或灌木，是一种兼具工业、药用
及观赏价值的树种。由于其果实多被一层形状奇
特，色彩鲜艳的外种皮包被，结果丰硕而满足园
林绿化与美化功能 [1]。同时野鸦椿根微苦，果辛温，
为药品血脉通胶囊中的一味主要药材 [2]。干果有
温中理气，消肿止痛的功效。主治胃痛、泻疾等。
根可祛风除湿 ,健脾调营。花可治头痛眩晕，是一
种良好的中草药材兼具优良绿化树种 [3]，种子油
可制皂 [4]。
野鸦椿种子近圆形，直径 3～ 5 mm，内种皮
结构木质、坚硬，且具一层黑色膜质外种皮，因
此可能存在机械障碍和透性障碍及阻止内源抑制
物质外渗。同时通过对相关文献的查阅，野鸦椿
属种子具有明显休眠特性，种子需催芽处理才能
保证其发芽率 [5-7]。因此我们在种子低温层积催芽
处理一段时间后展开相关试验工作。
近年来在种子休眠与萌发影响方面的研究取
低温层积过程中野鸦椿种子生理生化变化的研究
张莉梅 1，2，张子晗 1，喻方圆 1
（1.南京林业大学 南方现代林业协同创新中心 林学院，江苏 南京 210037；
2.北京林业大学 自然保护区学院，北京 100083）
摘 要：通过对低温层积不同时间野鸦椿种子内含物质变化情况，及不同播前预处理种子发芽情况的研究，得出
如下结论：(1)野鸦椿种子不通过低温层积处理无法萌发。(2)野鸦椿种子在层积过程中主要通过大分子油脂类物
质水解作种子萌发的物质动员。(3)野鸦椿种子通过低温层积的方法解除休眠的时间应控制在 90～ 120 d内，层
积时间过长发芽率反而下降。这与同属植物圆齿野鸦椿种子的萌发特性一致。(4)层积 90～ 120 d时种子内可溶
性糖含量有较大幅度下降，同时在 120 d时种子的发芽率达到峰值，表明可溶性糖是野鸦椿种子萌发的直接利用
能源物质。
关键词：野鸦椿种子；休眠；低温层积；发芽；储存营养物质
中图分类号：S723.1+31.1 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2016)11-0036-05
Biochemical and physiological changes of Euscaphis japonica seeds
during the period of stratifi cation
ZHANG Li-mei1,2, ZHANG Zi-han1, YU Fang-yuan1
(1. Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in Southern China, College of Forestry, Nanjing Forestry University, Nanjing
210037, Jiangsu, China; 2. School of Nature Reserve,Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
Abstract: Changes of reserved nutrients in Euscaphis japonica seeds during the process of stratification were studied, and seed
germination characteristics after different pretreatments were investigated in this paper. The results were shown as following: (1)Seeds
are unable to germinate under no low temperature stratifi cation. (2)Seed germination of Euscaphis japonica were primary mobilized by
hydrolysis of macromolecular grease-like substance in the process of stratifi cation. (3) The stratifi cation time should be controlled within
the 90～ 120 d, longer stratifi cation time would make the rate of germination declined. The conclusions was the same as the result of
Euscaphis konishii Hayata seeds, which belongs to the same genus as Euscaphis japonica seeds. (4)During the stratifi cation period of
90～ 120 d, the content of soluble sugar declined signifi cantly, as the same time, seeds germination rate arrived at peak in the 120 d,
showing that soluble sugar was directly used for energy source of seed germination.
Key words: Seeds of Euscaphis japonica; Dormancy; Low temperature stratifi cation; Germination; Reserved nutrients
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得了很大进展，但这些研究很多都局限于一些模
型植物，如：拟南芥、谷类植物、烟草等。大量
的非模式植物，特别是一些自然萌发率低下的木
本植物种子的休眠与萌发调节机制研究方面尚十
分薄弱，急待开展深入研究 [8]。而对于野鸦椿的
研究主要集中于其药理属性方面，并未从野鸦椿
种子萌发过程中内含物质变化机制的角度来探索
萌发过程中内含物质与种子发芽率的关系。本文
旨在探索打破野鸦椿种子休眠的方法及低温层积
过程中种子内营养物质变化情况。
1 材料与方法
1.1 材料来源
供试种子为 2013年 9月 20日采自江苏省镇
江市南京林业大学下蜀林场当年新鲜野鸦椿种子。
补充实验种子于 2014年 10月采自江苏省镇江市
南京林业大学下蜀林场。
1.2 材料处理与测定
采取低温层积加播前 80℃温水浸泡的方法对
种子进行预处理。于 2013年 9月 20日起对野鸦
椿种子进行低温层积处理，基质为洁净河沙，以
体积比 3份湿河沙与 1份种子混合，在 4℃条件下
冷藏。试验期间适时喷水，保证基质处于湿润状态。
当年 12月 20日第 1次取样，之后每 30 d取 1次样，
共取 5次，于 2014年 4月 20日取样结束。取样
种子一部分立即做发芽试验，另一部分用 -70℃超
低温冰箱保存，用于生理指标测定。同时，实验
组于 2014年 9月第二次采种，以获取未进行低温
层积处理时，种子的发芽情况与生理状态。
1.2.1 野鸦椿种子发芽试验
将不层积或不同层积时间的种子分为处理组
和对照组。处理组种子用 80 ℃温水浸泡 24 h，自
然冷却，对照组种子冷水浸泡。处理组与对照组
均 4次重复，每重复 50粒种子。将种子置于发芽
盒内，基质为湿河沙，于 24 h光照、25 ℃恒温光
照培养箱内培养 1个月后统计发芽情况。期间适
时喷水，使基质保持湿润状态，为种子萌发提供
充足的水分供应。
1.2.2 野鸦椿种子层积过程中内含物质含量测定
每次取样后，测定种胚中可溶性糖含量、淀
粉含量、粗脂肪含量以及可溶性蛋白质含量。实
验中通过敲碎种壳而获取完整种胚的方法，以避
免种壳中营养物质对实验结果进行干扰。
可溶性糖含量和淀粉含量测定采用蒽酮比色
法 [9]、可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法、
粗脂肪含量测定采用索氏提取法 [10]。
数据采用Microsoft Excel 2007和 SPSS18.0软
件进行图表处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 种子发芽率的变化
种子的发芽率是对种子休眠研究的重要参照
指标，其结果可较直观的衡量种子休眠的解除程
度。因此，本实验用种子的发芽率来描述种子休
眠的解除程度，试验结果如表 1。
表 1 低温层积不同时间+温水浸泡处理对种子发芽率的
影响
Table 1 Effects of low temperature stritification at different
length of time plus soaking with warm water
treatment on germination rate of Euscaphis
japonica seeds %
处理
层积时间 /d
0 90 120 150 180 210
处理组（温水浸种） 0 32 42 36 16 14
对照组（冷水浸种） 0 0 2 0 2 0
表 1可见，在种子低温层积解除休眠过程中，
随着层积时间的增加，对照组种子的发芽率很低，
平均发芽率为 0%。同时补充实验种子中，不经过
低温层积处理时，处理组即温水浸泡亦不能使种
子正常萌发。
通过对实验数据的分析，低温层积 120 d时发
芽率达峰值 42%，而层积 150、180和 210 d时，
发芽率分别下降了 14.3%、61.9%和 66.7%。
2.2 种子层积过程中生理生化变化
2.2.1 可溶性糖与淀粉含量的变化
由图 1可知，层积 90～ 120 d，可溶性糖含
量有小幅度下降，而在层积 120～ 150d时，可溶
性糖含量有大幅上升，150 d之后，可溶性糖含量
小幅下降。低温层积 90～ 210 d这一时间段内，
种子内可溶性糖含量的变化不大，此时可溶性糖
含量相对稳定。方差分析表明，不同层积时间种
子可溶性糖含量差异极显著（见表 2）。
由图 2可知，在层积 90～ 210 d的过程中，
野鸦椿种子中淀粉含量逐渐小幅上升，而层积
90 ～ 210 d期间，种子中淀粉含量相对稳定。方
差分析表明，不同层积时间种子淀粉含量差异不
显著（见表 2）。
张莉梅，等：低温层积过程中野鸦椿种子生理生化变化的研究38 第 11期
2.2.2 可溶性蛋白质与粗脂肪含量的变化
由图 3可知，层积过程中，野鸦椿种子中可溶
性蛋白质的含量在 90～ 150 d时大幅上升，而在
150～ 210 d时小幅上升趋于平缓。90～ 150 d内可
溶性蛋白质含量上升了 32%，而 150～ 210 d内可溶
性蛋白质含量上升了 2%。方差分析表明，不同层积
时间种子可溶性蛋白质含量差异极显著（见表 2）。
由图4可以看出，野鸦椿种子低温层积过程中，
粗脂肪含量呈下降趋势，层积 90 d时，粗脂肪含
量占干重的 10.89%；层积 210 d时，粗脂肪含量
占干重的 8.43%。粗脂肪含量下降了 22.59%。方
差分析表明，不同层积时间种子粗脂肪含量差异
显著（见表 2）。
图 1 低温层积过程中可溶性糖含量的变化
Fig. 1 Change of soluble sugars during the low
temperature stratifi cation 图 3 低温层积过程中可溶性蛋白质含量的变化
Fig. 3 Change of soluble protein during the low
temperature stratifi cation
表 2 低温层积过程中野鸦椿种子可溶性糖,淀粉,可溶性蛋白质，粗脂肪含量方差分析†
Table 2 ANOVA on content of soluble sugars, starch, soluble protein and crude fat during low temperatue
stratification of Euscaphis japonica seeds
测定指标 变异来源 平方和 自由度 均方 F值 P值
可溶
性糖
组间偏差 198.551 4 49.638 8.596** 0.003
组内偏差 57.747 10 5.775
总偏差 256.298 14
淀粉
组间偏差 5.307 4 1.327 0.428 0.786
组内偏差 31.007 10 3.101
总偏差 36.314 14
可溶性蛋白质
组间偏差 39 456.556 4 9 864.139 21.837** 0.000
组内偏差 4 134 517.226 10 41 451.723
总偏差 43 973.782 14
粗脂肪
组间偏差 10.975 4 2.744 5.740* 0.012
组内偏差 4.780 10 0.478
总偏差 15.756 14
† *表示差异显著；**表示差异极显著。
图 4 低温层积过程中粗脂肪含量的变化
Fig. 4 Change of crude fat during the low temperature
stratifi cation
图 2 低温层积过程中淀粉含量的变化
Fig. 2 Change of starch during the low temperature
stratifi cation
39第 36卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
3 结论与讨论
3.1 野鸭椿种子休眠的原因
休眠是种子植物抵抗外界不良环境的一种适应
性，并且是随着种子的发育、成熟而逐渐形成 [11]。
陈昕等 [12]探索黄山花楸种子休眠影响因素的实验
中发现，种皮机械障碍是造成黄山花楸种子休眠
的重要因素；洑香香等 [13]实验发现，山茱萸种子
既有种皮的机械束缚作用，还存在胚的形态休眠，
属复杂的多因素综合休眠。南方红豆杉种子角质
化且坚硬致密，经酸蚀处理能很快吸水膨大，而
未处理时，吸水速度较慢 [14-15]。在东京野茉莉种
子休眠机制的探索中，休眠的原因主要包括种皮
障碍、缺少萌发所需激素以及种皮、胚中存在萌发
抑制物， 其中种皮障碍和抑制物的存在是限制种
子萌发的首要因素 [16]。野鸦椿种子种壳硬且浓，密
度大，很难吸水膨胀，所以播种催芽难度很大 [17]。
未经低温层积处理的野鸦椿种子，无论是否通过
80℃温水浸种，均未能发芽，说明此时野鸦椿种
子还不具备发芽条件，不能正常发芽。低温层积
处理 210 d后不进行其他预处理情况下种子的发芽
率仍极低，说明仅低温层积处理并不足以解除野
鸦椿种子的休眠现象。低温层积后用温水浸泡，
能显著提高种子发芽率。说明野鸦椿种子的种皮
对种子的萌发存在较强的机械阻碍作用，但发芽
率仍未达较高水平，因此推断可能还存在其他抑
制物质抑制种子萌发。综合来看，野鸦椿种子属
于综合休眠类型，一是存在种皮障碍，二是存在
抑制物质。这与同属植物圆齿野鸦椿种子的休眠
类型一致 [18]。
3.2 内含物质含量变化对种子萌发的影响
3.2.1 野鸦椿种子内可溶性糖含量与淀粉含量变化
植物种子种胚中的淀粉、油脂是种子萌发过
程中重要的储能和供能物质，而可溶性糖含量水
平标志着源端的同化物供应能力，反映出库端对
同化物的转化、利用能力 [19]。张艳杰 [14]实验表明，
南方红豆杉种子层积过程中可溶性糖含量大体上
呈现出先增加再减少的趋势。本实验数据显示，
可溶性糖含量在 120～ 150 d时有较大幅度上升，
90～ 120 d、150～ 180 d、180～ 210 d时，可溶
性糖含量均下降，这可能是由于在 120 d时，种子
消耗大量的可溶性糖以萌发，在层积 120～ 150 d
期间种子内淀粉、脂类等部分大分子储藏物质分
解予以补充种子内可溶性糖，通过代谢作用促进
种子萌发，因此此阶段可溶性糖含量有较大幅度
的上升，同时层积 120 d时，种子发芽率最高。
3.2.2 野鸦椿种子内可溶性蛋白质含量变化
实验中随着低温层积时间的增加，可溶性蛋
白质的含量也在上升，说明 90～ 210 d这一阶段
大分子蛋白质不断水解为可溶性蛋白质，为种子
的萌发提供所需基本物质。同时，90～ 150 d时，
可溶性蛋白质含量上升较快，幅度达 32%；150～
210 d时，含量上升较慢，幅度为 2%。可能是由
于 90～ 150 d这一阶段蛋白质的水解更剧烈。
3.2.3 野鸦椿种子内粗脂肪含量变化
野鸦椿种子随着层积时间的增加，脂肪的总
含量呈下降的趋势，低温层积 90 d～ 210 d期间，
粗脂肪含量下降了 23%，结果表明，野鸭椿种子
在低温层积过程中，脂肪总含量不断减少，这可
能是为种子的萌发提供必要的能量物质，如可溶
性糖等小分子可直接利用物质，在种子萌发层积
过程中通过大分子油脂类物质水解作萌发的物质
动员。张艳杰 [14]实验发现，南方红豆杉种子在
层积过程中粗脂肪含量呈逐渐下降趋势。黄儒珠
等 [20]认为脂类物质的分解、转化和利用可能是南
方红豆杉种子休萌解除的关键。笔者认为脂类物
质的分解与转化为野鸦椿种子解除休眠过程提供
能量，是种子萌发过程中的主要供能物质。野鸦
椿种子含油量高，种子油可制皂 [4]， 笔者认为，
由于脂肪类物质对于种子萌发起关键作用，种子
油的利用应为及时采种及时制油 [21]。
3.3 种子最适层积时间的探讨及引起种子发芽率
降低的因素
由表 1可知，野鸦椿种子低温层积 120 d后，
处理组种子的发芽率下降了 14.3%，说明仅通过
温水浸种破除种皮障碍的方法来处理野鸦椿种子
时，低温层积时间应控制在 90～ 120 d，层积时
间不宜过长。同时，课题组在 2013年进行的低温
层积打破同属植物圆齿野鸦椿种子休眠的实验中
也发现，在低温层积超过 120 d时，圆齿野鸦椿种
子的发芽率大幅下降 [18]，因此笔者认为，层积时
间的长度与野鸦椿属植物种子萌发特性的关系有一
定研究意义。值得一提的是，在低温层积过程中，
IAA、ABA、GA3、ZT等种子内源激素含量的变化
情况已在部分木本植物中进行了研究讨论 [22-24]，但
野鸦椿属种子的相关研究目前还是空白，而对于
发芽率下降的问题，可通过研究内源激素含量的
变化来做进一步探究。
张莉梅，等：低温层积过程中野鸦椿种子生理生化变化的研究40 第 11期
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[本文编校：吴 毅 ]