全 文 ：收稿日期:2008-11-29
作者简介:钱红格(1982-),女 ,河南新密人;在读硕士研究生 ,主要从
事森林生态学方向的研究。
不同土壤类型白榆种子萌发过程中生理生化变化的研究
钱红格 1 , 　陈存根 2 , 　王　强 1 , 　徐怀同 1 , 　杨永智 3
(1.西北农林科技大学资环学院 , 　陕西 杨凌 712100;2.西北农林科技大学林学院 , 　陕西 杨凌 712100;
3.陕西榆林臭柏自然保护站 , 　陕西 神木 719302)
摘要:研究测定了 5个不同土壤类型白榆种子的发芽率 、发芽势 、发芽指数及在萌发过程中可溶性糖 、还原糖含量和一些
酶活性的变化 ,结果表明:5个不同土壤类型白榆种子发芽率 、发芽势和发芽指数比较结果是:褐土 >荒漠土 >黄棕壤 >
棕钙土 >黄绵土;种子在吸水萌发的过程中 ,可溶性糖含量的变化趋势是先升后降 , 但是还原糖含量一直在增加;在 48h
前 ,不同土壤类型的白榆种子淀粉酶总活力 、α-淀粉酶活性 、 β-淀粉酶活性在萌发的过程中均呈上升趋势 , β-淀粉酶活
性在 48h后开始急剧下降 ,总淀粉酶活性在 56h时达到最高值 , 其中种子活性最高的是褐土 , 最低的是黄绵土 ,之后都
略有下降。
关键词:　土壤类型;可溶性糖;还原糖;淀粉酶;α-淀粉酶;β-淀粉酶
中图分类号:　S729.19;　Q945.6　　　文献标志码:　A　　　文章编号:　1001-4705(2009)02-0017-04
StudyontheChangeofPhysiologyandBiochemistryofUlmuspumilaL.
inDiferentSoilTypesSeedDuringGermination
QIANHong-ge1 , CHENCun-gen2 , WANGQiang1 , XUHuai-tong1 , YANGYong-zhi3
(1.ColegeofResourcesandemironment, NorthwestAgriculturalandForestryScience
andtechnologyuniversity, YanglingShanxi712100;
2.ColegeofForestry, North-westAgriculturalandForestryscience
andtechnologyuniversity, YanglingShanxi712100;
3.NaturalReserveStationforPumilaandCedarinShanxi, ShenmuShanxi719302, China)
Abstract:DetermindePumilaseedgerminationpercentage, germinationenergy, germinationindexrootindif-
ferentfivetypessoil.TheresultshowedthatPumilaseedgerminationpercentage, germinationenergyandger-
minationindexpresentthesametrendinfivetypesoiltheyshowedthatcinnamonsoil>desertsoil>yelow
brownsoil>loessalsoil.Thecontentofsoulatablesugarincreasedatfirst, andthendecreasedduringgermi-
nation, butthecontentofreducingsugarincreasedalways.Theoftotalamylaseα-amylaseandβ-amylasein-
creasedcontinuouslybeferegermination48hoursandthentheactivityofβ-amylasedecreasedrapidly.Theac-
tivityoftotalamylasereachedtheirmaximunatgermination56hours, whichthehighestseedactivitywascin-
namonsoil, andthelowestwasloessalsoil.Theactivityofalkindsofindexabove-mentionedwerealde-
creasedexceed56 hours.
Keywords:　soiltypes;solublesugar;reducingsugar;amylase;α-amylase;β -amylase
　　白榆 (UlmuspumilaL.)生长快 ,适应性强 ,分布
广 ,寿命长 ,是城乡绿化 、营造防风固沙林带的最适宜
树种之一[ 1] 。种子是植物生命的延存器官 ,种子在萌
发的过程中需要有物质和能量的不断供给 ,才能维持
它越来越旺盛的生命活动 [ 2] ,这些主要来自于它贮藏
物质的转化 [ 3, 4] 。过去对普通白榆种子萌发过程中生
理生化的变化也有所报道 ,但是不同土壤类型白榆种
子萌发过程的研究未见报道 ,本试验研究测定了 5个
不同土壤类型白榆种子其萌发过程中多个生理生化指
标的动态变化 ,旨在为白榆种质资源的研究及该树种
在西部风沙区的科学种植提供理论依据。
1　材料和方法
1.1　供试材料
白榆种子采集自 5个不同土壤类型区 30年生白
榆优树 ,这 5个土壤类型及所在地分别是:褐土类型
区 ,陕西咸阳市兴平县;荒漠土类型区 ,陕西榆林市神
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研究报告　　钱红格 等:不同土壤类型白榆种子萌发过程中生理生化变化的研究
DOI :10.16590/j.cnki.1001-4705.2009.02.072
木县;黄绵土类型区 ,陕西榆林市米脂县;黄棕壤类型
区 ,河南巩义市;棕钙土类型区 ,新疆乌鲁木齐市林场。
采集回来的种子放于 4℃冰箱中保存备用 。
1.2　材料的处理
随机选取发育良好 、形态完整的 5个不同土壤类
型白榆种子 100粒 , 3个重复 , 用 1%次氯酸钠消毒
15min后 ,均匀地排列在垫有 2层滤纸的培养皿中 ,加
入适量的蒸馏水 ,盖上培养皿盖 ,置于 25℃恒温条件
下培养 ,进行标准发芽试验 ,统计发芽个数 ,并在萌发
后 8、16、24、32、40、48、56、64、72h九个不同时期取样
进行各项生理生化指标的测定 。
1.3　种子发芽率 、发芽势和发芽指数的测定
对标准发芽试验的种子 ,每天统计正常发芽个数 ,
5d结束发芽试验。
发芽率(%)=发芽终期全部正常发芽数 /供试种
子数 ×100%
发芽势(%)=第 60h的正常发芽数 /供试种子数
×100%
发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)Gt=t天内的发芽
数 , Dt=相应的发芽天数
1.4　生理生化指标的测定
(1)种子淀粉含量和可溶性糖的测定:采用蒽酮
比色法 [ 5] , 取不同萌发时间的种子 0.1 g, 加 10 ml
80%的乙醇研磨 , 80℃保温 30min,过滤得到上清液
加蒽酮试剂测定可溶性糖含量 , 单位用百分数表示。
提取后的残渣加入 5ml2%HCl,在沸水浴中糊化 30
min,冷却后用蒸馏水定容至 50ml,混匀后离心 ,得到
的上清液 ,采用蒽酮比色法测定淀粉含量 ,单位用百分
数表示 。
(2)淀粉酶活性测定:参考谢逸萍等 [ 6]的 3, 5-二
硝基水扬酸还原法 ,单位用 mg/(g· 5min)表示。
(3)种子还原糖含量的测定:参考黄广民等[ 7]的
3, 5-二硝基水扬酸比色法 ,单位用百分数表示 。
2　结果与分析
2.1　不同土壤类型白榆种子的发芽率
5个不同土壤类型白榆种子发芽率随着时间而升
高 ,前 12h种子开始吸胀 , 24h部分种子开始萌发 , 60
h时 5个土壤类型白榆种子发芽率出现第 1个高峰 ,
其中 ,褐土类型区白榆种子发芽率最高 ,为 24h时发
芽率的 18倍 ,是发芽率最低的棕钙土类型区的 1.3
倍 , 72h后种子发芽率增加缓慢 ,开始趋于稳定 , 5d结
束发芽试验 ,不同土壤类型区白榆种子发芽率由高到
低依次是:褐土 、荒漠土 、黄棕壤 、棕钙土 、黄绵土。
2.2　不同土壤类型白榆种子发芽势和发芽指数的
比较
　　种子的发芽势表示种子发芽时间的快慢 ,种子的
发芽势越高 ,说明种子发芽越快 ,这样就有可能避免因
停留在土壤中的时间过长而造成对种子的伤害 [ 8] ,种
子的发芽势和发芽指数比发芽率更能较好地反映种子
活力的大小 ,从图 2、3可以看出 , 5个不同土壤类型种
子发芽势和发芽指数由高到低依次是:褐土 、荒漠土 、
黄棕壤 、棕钙土 、黄绵土。不同土壤类型种子发芽指数
差异明显 ,发芽指数最高的褐土是棕钙土的 1.08倍 ,
是黄绵土的 1.13倍。
图 1　种子发芽率
图 2　种子发芽势
图 3　种子发芽指数
2.3　不同土壤类型白榆种子淀粉和糖含量的比较
榆树种子中贮藏的碳水化合物主要是淀粉 ,在种
子萌发过程中 ,淀粉含量迅速下降(图 4),不同土壤类
型白榆种子下降趋势基本一致 ,淀粉含量最高的是褐
土类型区的种子 ,含量最低的是黄绵土类型区 ,淀粉被
水解生成可溶性糖。从图 5可以看出 ,可溶性糖含量
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第 28卷　第 2期　2009年 2月　　　　　　　 　　　　种　子　(Seed)　　　　　　　　　　　　Vol.28　No.2　Feb.　2009
的变化趋势是先升后降 ,在萌发的前中期可溶性糖大
量生成 ,在 40h时 ,褐土和荒漠土类型区白榆种子可
溶性糖含量最先达到高峰 ,而其余 3个土壤类型区在
48h时才达到最高值 ,随后大量的种子开始萌发 ,种子
中的可溶性糖被转化或者合成新的物质用于种子的萌
发和幼苗的生长 ,但是还原糖含量一直在增加(图 6),
这说明在此消耗的可溶性糖主要是非还原性蔗糖。 72
h时不同土壤类型种子中可溶性糖含量由高到低依次
是:黄绵土 、棕钙土 、黄棕壤 、荒漠土 、褐土 。还原糖含
量由高到低依次是:褐土 、荒漠土 、黄棕壤 、黄绵土 、棕
钙土。
图 4　种子中淀粉含量的变化
图 5　种子中可溶性糖含量的变化
图 6　种子中还原糖含量的比较
2.4　不同土壤类型白榆种子淀粉酶动态变化的比较
从图 7、8、9可以看出 ,在 48h前 ,不同土壤类型
的白榆种子淀粉酶总活力 、 α-淀粉酶活性 、 β-淀粉酶
活性在萌发的过程中均呈上升趋势 ,总淀粉酶活性在
56h时达到最高值 ,其中种子活性最高的是褐土 ,最低
的是黄绵土 ,之后略有下降(图 7)。α-淀粉酶活性在
种子吸水萌发开始一直在增加(图 8),不同土壤类型
白榆种子 α-淀粉酶活性比较结果为:褐土 >荒漠土 >
黄棕壤 >棕钙土 >黄绵土 。β-淀粉酶活性在 48h后开
始急剧下降 ,原因可能是种子萌发前需要大量的 β-淀
粉酶活性用来水解淀粉(图 9),在萌发的过程中 β-淀
粉酶活性在大多数时间较 α-淀粉酶活性要高 ,而且变
化幅度也大 ,这与王亚馥 、王仑山 [ 10]等的研究结果相
一致 ,说明在榆树种子萌发过程中起主导作用的淀粉
酶是 β-淀粉酶 。
图 7　淀粉酶总活性的变化
图 8　α-淀粉酶活性的比较
图 9　 β-淀粉酶活性的比较
3　结论与讨论
3.1　种子活力水平的高低主要是由种子的基因型和
发育中的环境条件决定的 ,同样的白榆母树品种 ,由于
生长在不同的土壤类型分布区 ,造成种子之间的差异
性 ,本实验中 5个不同土壤类型白榆种子发芽率 、发芽
势和发芽指数比较结果是:褐土 >荒漠土 >黄棕壤 >
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研究报告　　钱红格 等:不同土壤类型白榆种子萌发过程中生理生化变化的研究
棕钙土 >黄绵土 ,一定程度上反映了种子活力的高低。
褐土类型区白榆种子活力最高 ,这是种子适应环境的
结果 ,也在一定程度上反映了种子抗逆能力。
3.2　在种子萌发的过程中 ,淀粉被水解生成可溶性
糖 ,淀粉含量迅速下降 。可溶性糖含量的变化趋势是
先升后降 ,在萌发的前中期可溶性糖大量的生成 ,随后
大量的种子开始萌发 ,种子中的可溶性糖被转化或者
合成新的物质用于种子的萌发和幼苗的生长 ,因此后
期开始下降 ,但是还原糖含量一直在增加 ,说明在后期
消耗的可溶性糖主要是非还原性的蔗糖。在 72h时 ,
不同土壤类型种子还原糖含量的比较结果是:褐土 >
荒漠土 >黄棕壤 >黄绵土 >棕钙土。
3.3　种子萌发时 ,酶的活化是最为明显的现象之一 ,
对于淀粉类种子 ,淀粉酶活性的研究尤为重要。一般
在干的种子中主要是 β-淀粉酶或完全是 β-淀粉酶 ,但
是不同土壤类型白榆干种子 α-淀粉酶也存在。不同
土壤类型白榆种子 α-淀粉酶活性比较结果为:褐土 >
荒漠土 >黄棕壤 >棕钙土 >黄绵土 。β-淀粉酶活性在
萌发的过程中不断被消耗 ,在 48h后开始急剧下降 ,
在萌发的过程中 β-淀粉酶活性在大多数时间较 α-淀
粉酶活性要高 ,而且变化幅度也大 ,说明在榆树种子萌
发过程中起主导作用的淀粉酶是 β-淀粉酶。总淀粉
酶活性在 56h时达到最高值 ,其中种子活性最高的是
褐土 ,最低的是黄绵土 ,之后都略有下降。
参考文献:
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(上接第 16页)
　　从图中可以看出 ,硼酸浓度为 90mg/L,蔗糖为
15%时 ,青薯 2号花粉离体萌发率最高 ,为 83.25%,
02-1-1花粉离体萌发最低 ,为 70.20%。说明青薯 2号
作父本杂交成功率比参试的其它品种有高的成功率 ,
02-1-1作父本杂交成功率比参试的其它品种低 。
3　结论与讨论
3.1　结　论
3.1.1　马铃薯花粉离体萌发采用 15%蔗糖 +90
mg/L硼酸的培养基效果最好 ,这与黄瓜 [ 3] ,凤梨[ 4]等
的花粉萌发相似 。
3.1.2　培养 6h的花粉活力较稳定 ,视觉效果好 ,这
与吴旺泽[ 5]在马铃薯花粉离体萌发的研究中 1.5 h花
粉管达到最大长度有些出入 ,这可能是培养条件的原
因 。
3.1.3　马铃薯品种(系)之间花粉离体花粉有较大的
差异 ,可能是除杂交不亲和外 ,有些品种(系)杂交结
实率低的原因。
3.2　讨　论
3.2.1　利用培养基测定花粉萌发率 ,虽然是比较有效
的一种方式 ,但其准确性较差 ,要提高研究的准确性 ,
采取与各种条件尽可能相同的培养方式 ,且每个载玻
片撒有等量的花粉粒 ,设多次重复 ,以便于观察统计 。
3.2.2　蔗糖和硼酸对花粉的萌发有特别明显的作用 ,
无蔗糖或无硼酸花粉离体萌发都很低 ,高浓度的蔗糖
和高浓度的硼酸又抑制花粉萌发 ,通过试验 ,选择最佳
使用浓度和观察时间 ,对提高工作效率意义重大。
参考文献:
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