全 文 ：第 22卷　第 2期
2006年 4月
福建师范大学学报 (自然科学版 )
Journal of Fujian Normal Univ e rsity ( Na tural Science Edition)
Vo l. 22　 No. 2
Apr. 2006
文章编号: 1000-5277( 2006) 02-0095-04
变温层积处理对南方红豆杉种子生理生化特性的影响
黄儒珠1 , 郭祥泉2 , 方兴添2 , 李玉蕾3
( 1. 福建师范大学生命科学学院 , 福建 福州　 350007;
2. 福建永安林业集团总公司 , 福建 永安　 366000; 3. 福建农林大学 , 福建 福州　 350002)
　　摘要: 脱除外被蜡质层的南方红豆杉种子 , 经低 - 暖 -低变温层积结合植物生长调节剂及微量元素处
理 , 120 d休眠解除 . 未层积处理的种子可供胚呼吸直接利用的可溶性糖等含量低 . 变温层积处理后 , 种子
蛋白质、 氨基酸和可溶性糖含量分别比对照提高了 27. 6% 、 80. 0%和 107. 1% , 脂肪含量降低了 16. 4% ; 种
子脱氢酶、 过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别比对照提高了 7. 6% 、 129. 3%和 119. 6% , 蛋白酶活性降低了
13. 3% ; 解剖学特征表明 , 经变温层积处理 , 种子胚的发育渐进完善 . 实验结果提示种子贮藏物质特别是脂
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 .
关键词: 南方红豆杉 ; 种子 ; 变温层积处理 ; 生理生化
中图分类号: Q946　　　文献标识码: A
　收稿日期: 2005-08-30
　作者简介: 黄儒珠 ( 1957—　 ) , 女 , 福建屏南人 , 副教授 .
Effect of Cold-warm-cold Stratif ication Treatment on Physiological
and Biochemical Characteristics of Taxus chinensis var.mairei Seeds
HUANGRu-zhu
1
, GUO Xiang-quan
2
, FANG Xing-tian
2
, LI Yu-lei
3
( 1. College of Lif e Science, Fujian Normal Univ ersity , Fuz hou 350007, China;
2. Fujian Yongan Forestry Group Corporation L td. , Yongan 366000, China;
3. Fujian Agricultural and Forestry University , Fuz hou 350002, China)
Abstract: The primary study indica ted that the seed do rmancy o f Taxus chinensis va r. mairei was
broken by combina tion of co ld ( 4℃ ) -w arm ( 23℃ ) -co ld ( 4℃ ) st ratification t reatment w ith plant
g row th regulator and microelement fo r 120 days. Severa l physiological and biochemical characteristics
o f T . mairei seeds during cold-w arm-co ld st ra tification t reatment was studied in this paper. Seeds
w ithout st ratification t rea tment show ed low soluble carbohydrate and starch, and the respiratory
activi ty in early stage of the germination w as limi ted as a result. The relativ e content of pro tein,
amino acid and soluble ca rbohydrate increased by 27. 6% , 80. 0% and 107. 1% respectively and the
rela tiv e content of fat decreased by 16. 4% af ter cold-wa rm-co ld st ratification t rea tment. The relativ e
activi ty of dehydrogenase, peroxidase and polypheno l-oxidase increased by 7. 6 % , 129. 3 % and
119. 6 % respectively and the relativ e activ ity of pro tease decreased by 13. 3 % . The micro
morpho logical character indicated tha t the embryo varied wi th t reatment signi ficant ly. The
st ratification t reatment embryo could develop into plant. The results show ed tha t i t w as a necessary
condition to break seed do rmancy of T . mairei that lipids were turned into ca rbohydrate.
Key words: Taxus chinensis va r. mairei; seed; cold-w arm-co ld st ratification treatment; physiolo gy
and biochemist ry
南方红豆杉 ( Taxus chinensis va r. mairei )种子休眠期长 , 自然条件下一般要经过两冬一夏到第三
年才能萌发 , 且萌芽缓慢 , 出苗不齐 , 形成的幼苗抗逆性差 , 成活率低 , 南方红豆杉的这一生物学特
性是其珍稀濒危的内因之一 ,也是该树种种苗人工繁育和造林困难的主要原因 [1 ] .研究表明 ,南方红豆
杉种子外被蜡质层 , 种皮坚硬致密 , 透气透水性差 , 以及种子内存在发芽抑制物质是导致其长期休眠
的主要因素 [2- 4 ] . 针对南方红豆杉种子休眠的特点 , 一般是采用先暖温后低温的变温层积处理 , 300～
360 d休眠解除 [ 4- 5] . 笔者曾对南方红豆杉种子层积催芽技术进行了探讨 [6 ] , 也对种子的化学成分进行
了分析 [7 ] ,在此基础上 ,建立起采用脱除种子外被蜡质层 ,低 -暖 -低变温层积结合植物生长调节剂及
微量元素处理的解除休眠技术 . 经该技术处理的种子 , 约 120 d休眠解除 , 只要土壤温度适宜 ( 18～
25℃ ) , 播种后 30 d左右即可正常萌发 , 且出苗整齐 , 成活率高 . 该技术的建立使当年 ( 11～ 12月 )采
收的种子 , 次年春 ( 3～ 4月 ) 即可播种育苗成为现实 , 对于南方红豆杉种质资源的开发利用具有一定
的意义 . 本文主要报道变温层积处理对南方红豆杉种子某些生理生化特性的影响 .
1　材料与方法
1. 1　材料
南方红豆杉种子于 11月下旬采自福建万木林自然保护区 , 采后去假种皮 , 再用粗砂人工搓去种子
外被的蜡质层 , 室内通风处风干 12 h (以此种处理为 CK) .
1. 2　种子层积处理方法
1. 2. 1　第一次低温层积处理
将风干 12 h的种子于配方 I的溶液中浸泡 24 h, 滤干 , 加 2倍量的湿润细砂拌匀 , 装入塑料袋 , 于
4℃冰箱层积 40 d, 每隔 5 d翻动检查一次 , 保持种子湿润 (此为处理 A) .
1. 2. 2　暖温层积处理
第一次低温层积处理后 , 筛除细砂 , 将种子薄层阴干 24 h, 于配方 II的溶液中浸泡 24 h, 滤干 , 混
砂 , 于 23℃层积 50 d, 经常翻动 , 并保持种子湿润和透气 (此为处理 B) .
1. 2. 3　第二次低温层积处理
方法同 1. 2. 1, 浸种溶液用配方Ⅱ , 层积时间 30 d (此为处理 C) .
第二次低温层积处理的种子 , 筛除细砂 , 薄层阴干 24 h, 用配方Ⅲ的溶液浸种 24 h, 滤干即可播
种 .
分别对 CK、 处理 A、 处理 B和处理 C的种子进行胚分化发育观察和各项生理生化指标测定 .
1. 3　种子胚分化发育观察
取健康饱满的种子 , 剥除种皮和胚乳组织 , 留下完整的胚 , 观察胚体的变化 , 测量胚体长度 . 石
蜡切片观察: 完整的胚用 FAA固定 , 石蜡包埋 , 切片 , 番红固绿对染法染色 , 中性树脂封存 , 观察摄
影 .
1. 4　种子蛋白质、 氨基酸、 可溶性糖和脂肪含量测定
蛋白质: 考玛斯蓝法 [8 ] , 氨基酸: 混合醇体系茚三酮光度法 [9 ] , 可溶性糖: 蒽酮法 [10 ] , 脂肪: 索氏
提取法 , 无水乙醚抽提 [11 ] . 实验各重复 3次 .
1. 5　种子脱氢酶、 过氧化物酶、 多酚氧化酶和蛋白酶活性测定
脱氢酶活性测定用改进的 TTC定量法 [12 ]: 取 10粒种子 , 于 30℃水中吸胀 3 h, 用刀片沿种胚的中
心线纵切为两半 , 置称量瓶中 , 加 5 mL 5% 的 T TC液 , 加盖后 , 置 35℃水浴 2 h. 取出 , 倾去 TTC
液 , 种子用蒸馏水冲洗 3遍 , 用滤纸吸干表面水分 , 移入洁净干燥的试管 , 加 15 mL无水乙醇 , 用橡
皮塞塞紧 , 于室温黑暗条件下浸提 36 h, 测定提取液在 485 nm波长下的光密度值 .
过氧化物酶活性采用愈创木酚法测定 , 多酚氧化酶采用儿茶酚法测定 , 蛋白酶活性测定按文献
[10 ]进行 . 实验各重复 3次 .
2　结果与讨论
2. 1　不同层积处理阶段种子胚的发育
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不同层积处理阶段南方红豆杉种子胚的发育见表 1和图 1. 结果表明 ,脱除外被蜡质层的种子经低
- 暖- 低变温层积结合植物生长调节剂及微量元素处理 , 胚长由原来的平均 2. 22 mm增至平均 2. 86
mm, 胚体也由原来的白色转为黄绿色 . 显微观察表明 , 种子形态成熟时 , 胚的发育已进入鱼雷形胚阶
段 , 胚的分化基本完成 (图 1- a) . 随着低- 暖- 低变温层积处理 , 胚特别是生长点的分化在继续 , 顶
端分生组织继续向上突起 , 胚细胞逐渐增大 , 细胞结构变得疏松 , 细胞间隙加大 . 说明经变温层积处
理 , 胚的发育渐进完善 (图 1- b、 c、 d) .
表 1　不同层积处理阶段南方红豆杉种子胚的长度
　 CK 处理 A 处理 B 处理 C
胚长 /mm 2. 22± 0. 15 2. 35± 0. 12 2. 67± 0. 11 2. 86± 0. 15
a. CK; b. 处理 A; c. 处理 B; d. 处理 C
图 1　不同层积处理阶段南方
红豆杉种子胚的发育 (× 168)
2. 2　不同层积处理阶段种子蛋白质、
氨基酸、 可溶性糖和脂肪含量的变化
图 2为不同层积处理阶段南方红豆
杉种子 (种仁 ) 的蛋白质、 氨基酸、 可
溶性糖和脂肪含量 .
南方红豆杉种子为油料种子 , 其贮
藏物质主要是脂肪和蛋白质 (分别占干
物质的 72. 86%和 9. 92% ) ,碳水化合物
含量较低 (淀粉、 可溶性糖分别占干物
质的 4. 15%和 0. 38% ) [7 ] . 可见 ,未经层
积处理的南方红豆杉种子 , 即使脱除外
被蜡质层 , 使种皮的透性得以改善 , 也
因种胚本身缺少呼吸原料—— 可溶性
己糖等 , 而一时难以萌发 . 显然 , 种子
休眠的解除有赖于大分子贮藏物质的
降解与转化 .由图 2可知 ,脱除外被蜡质
层的南方红豆杉种子经第一次低温层积处理 , 蛋白质、 氨基酸和可溶性糖含量均有明显增加 (分别比
对照提高了 52. 1% 、 83. 5% 、 64. 2% ) , 而脂肪含量则明显下降 (比对照降低了 11. 6% ); 再经暖温层
积处理 , 蛋白质含量明显降低 , 氨基酸、 可溶性糖和脂肪含量也稍有降低 , 接着第二次低温层积处理 ,
脂肪含量仍下降 , 而蛋白质和氨基酸含量稍有增加 , 可溶性糖含量则增加明显 . 总之 , 脱除外被蜡质
层的南方红豆杉种子经低 -暖 -低变温层积结合植物生长调节剂及微量元素处理 ,蛋白质、氨基酸、可
溶性糖含量分别比对照提高了 27. 6%、 80. 0%、 107. 1% , 而脂肪含量则降低了 16. 4% .
笔者建立的解除南方红豆杉种子休萌的技术 , 将层积时间由一般的暖低变温层积的 300～ 360 d缩
短为 120 d,关键在于增加了第一次低温层积处理 . 不难看出第一次低温层积处理 , 蛋白质、氨基酸、可
溶性糖含量的增加及脂肪含量的降低最为明显 . 脂肪降解转化为蛋白质和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充足的养料 , 接着一次暖温层积处理 , 各
物质含量均降低 , 观察表明此阶段胚体生长最明显 , 各物质的消耗可能主要用于胚的生长 . 再经第二
次低温层积处理 , 贮藏物质进一步降解转化 , 随之休眠被解除 .
2. 3　不同层积处理阶段种子脱氢酶、 过氧化物酶、 多酚氧化酶和蛋白酶活性变化
不同层积处理阶段南方红豆杉种子脱氢酶、 过氧化物酶、 多酚氧化酶和蛋白酶活性见图 3.
由图 3可知 , 经第一次低温层积处理 , 脱氢酶活性大大提高 , 而后经暖温层积处理 ,脱氢酶活性则
又明显降低 , 再经第二次低温层积处理 , 脱氢酶活性稍有提高 . 这表明脱氢酶活性具有随低 -暖- 低
变温层积处理而出现高 -低 -高变化 . 过氧化物酶活性为处理 B> C> A> CK,说明经低 -暖 -低变温
层积处理 , 过氧化物酶活性提高显著 . 脱氢酶、 过氧化物酶活性的提高说明种胚呼吸代谢增强 , 同时
酶活的提高 , 也有益于内源抑制物的降解 .
97　第 2期　　　　　　黄儒珠等: 变温层积处理对南方红豆杉种子生理生化特性的影响
多酚氧化酶活性随着低 -暖 -低变温层积处理 , 逐渐增大 , 特别暖温层积处理阶段 , 酶活性增加
最明显 , 说明抑制物中酚类化合物的降解主要在暖温层积处理阶段 . 这也可以从内种皮与种仁结合的
紧密度看出 , CK与处理 A种子内种皮与种仁结合紧密 , 当剥去外种皮 , 可见到内种皮保持完整状态 ,
并紧裹种仁 . 而处理 B和处理 C种子 , 当剥去外种皮 , 可见到内种皮已基本脱离种仁 , 偶尔有部分内
种皮裹着种仁 , 也较 CK与处理 A种子薄、 脆、 松 .
蛋白酶活性随着不同层积处理变化甚小 , 且蛋白酶活性变化与蛋白质含量的变化正好相反 , 但不
成比例关系 , 这可能与种子变温层积处理过程同时存在蛋白质的合成及降解有关 , 蛋白质含量的高低
取决于其合成与降解的净速度 .
总之 , 脱除外被蜡质层的南方红豆杉种子 , 经低- 暖- 低变温层积并结合植物生长调节剂及微量
元素处理 , 种子脱氢酶、 过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别比对照提高了 7. 6%、 129. 3%和 119. 6% ,
蛋白酶活性降低了 13. 3% .
种皮存在透性障碍是南方红豆杉种子休萌的主要因素之一 . 脱除外被蜡质层的种子 , 透气透水性
得到改善 , 但种胚缺乏足够的可直接供其自身呼吸代谢的底物——可溶性糖等 , 一时难以萌发 . 经底
- 暖- 底变温层积结合植物生长调节剂及微量元素处理 , 种子内的贮藏物质 , 特别是脂肪大量分解并
转化为可供胚直接利用的可溶性糖等 , 为萌发奠定了物质基础 . 由此推测 ,脂肪等贮藏物质的分解、转
化和利用可能是南方红豆杉种子休萌解除的关键 . 当然 , 脱除外被蜡质层的南方红豆杉种子在层积处
理后熟过程中所进行的代谢变化 , 错综复杂 , 许多问题还有待进一步的探讨 .
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(责任编辑: 余　望 )
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