全 文 ：热带亚热带植 物学报 2001．9(4)：345—354
n L r}lld c Tropi~ld u越 subf mcm Bot emy
种子耐脱水性的研究 (综述)
傅家瑞 宋松泉
L中山大学生命科学学院．广东 广州 510275
摘要：种子耐脱水 性是垣年植物生理学中的一 个研究热点。本文综述种子发育 、热稳蛋白 ，糖的积累以及
抗氧化系统等与耐脱水性的关系，同时针对顽拗性种子具有明显的对脱水的敏感性．舟绍了提高种子耐
脱水性的可能途径
关键词 ：种子耐脱水性 ：热稳蛋白；糖积累；抗氧化系统 ；
中周分类号：Q945 65 文献标识码：A 支毒编号：1OOS一3395(2001)04—0345—10
ADVANCES Ⅱ STUDY oN DESICCAT【oN
T oLER ANCE oF SEEDS
FU Ji a—r13i SONG Song—quan
,％hoot L sⅢ ，ZtLo r!g~han Univer~ity,Guangzhou 510275，China)
Abstract： Seed development,heat stable proteins,the accumulation ofsugars，and antioxidative systems，
which associate with seed desiccation lolerance，are reviewed The storage ofrecalcitrant seeds is dificult
due to their sensitivi~,to desiccation The possible ways to increase desiccation tolerance for recalcitrant
seeds are suggested．
Key word~ Desiccation tolerance of seed~ Heat stable proteins；Accumulation ofsugars；Antioxidative
system s
止常性种子(orthodox seeds)存发育前j{lJ往往不耐脱水，而在发育的一定时期却耐脱水 ，这一变
化对种子从发育状态转向萌发状态起着特殊开关作用” 。从八十年代开始，这一领域的研究已成
为植物发育生理学的一个热点。尽管种子脱水行为是调控发育的一个非常重要的问题，但迄今
对引起种子脱水的原因、耐脱水性的形成及其消长、在脱水状态下细胞如何存活等问题还知道得
很少 ：
一 些学者认为 ，种子耐脱水性与某些特异蛋白J／ILEA蛋 白 (1ate emb~ogenesis abundant，胚
胎发生后期的丰富蛋白)，dehydrin(脱水素)和可溶性糖类有关，并X,JLEA蛋白进行 了大量 的研究
可是 Vertucci和 Farrant却指 出，LEA蛋白的功能还不清楚，可能还有其他蛋 白涉及耐脱水性 。耐
脱水性的形成也与植物种类和发育时期密切相关，正常性种子发育初期不耐脱水，在发育 中后期
获得脱水耐性，而在萌发开始后却失去耐脱水性；顽拗性种子的发育缺乏成熟脱水阶段，种子一直
对脱水敏感。为了探讨种子的耐脱水性．本文以正常性花生、玉米种子和顽拗性黄皮 、荔枝、龙
眼、芒果、木波罗 、枇杷等种子为实验材料，研究了种子耐脱水性的有关问题，以本实验室的工作
收稿 日期 2001一Og一20
基金项目 广东省 自然科学基 金 (980360，001224) 地r巾日
维普资讯 http://www.cqvip.com
热 亚 热带 梢 牛牙学 投 第 9眷
为 硎．并结合国际上有关的文献进行综述
1种子发育与耐脱水性的形成
果针人土后20 d([J,DAP，days after pegging表示)的花生胚轴(除去子口t-)不具萌发能 力．也不
耐脱水=随着种子的发育．萌发率逐步提高，成熟时(65 DAP)的胚轴萌发率及活力指数均达到最大
值 同时具有较高的耐脱水能 力 可 见种子的耐脱水性是在发育过程中逐步形成 的。当发育中的
胚轴或种子分别在缓慢或快速脱水时．所形成耐脱水性的程度明显不同 缓慢脱水是将肛轴放在
含有不同饱和盐溶液的密 容器内，使相j{1】湿度(RH)逐步下降(4 d) 最后在LiC1溶液(13％RH)中平
衡2 d(25~C)，快速脱水则是将胚轴直接密封十I iC1溶液中平衡 6 25和30 DAP的花生幼胚经缓
慢脱水后萌发率分别提高到82％和95％，可是20 DAP的花生胚轴却无法诱导获得耐脱水性．也不能
萌发
缓慢脱水可使35和45 DAP花生胚轴的埘脱水能力(以活力指数表示)分别增 至3．75和4 30；女¨
聚改用快速脱水 则均未获耐脱水性 。可是在45 DAP以后的发育胚(50—60 DAP胚)．忍受快速脱水
能力 强，即耐脱水力有所提高 。
花生肛轴 的耐脱水性在发育中后期明显增加，而电解质渗漏率在整个发育 时期逐步下 降，表
明细胞膜的耐脱水伤害能力逐步增加 。
玉米种子的生理成熟期是42 DAA(花后42 d，days after anthesis)，此时干重达到晟大值。随着
种子的发育，含水量不断下降，在14—21 DAAH,J-下降最快 。21 DAA新鲜玉米胚已获得 100％发芽率
但仍然不耐脱水，在25—28 DAA才获得耐脱水能力(伍贤进等，待发表)，可见玉米种子的萌发能力
先干耐脱水性的形成。
至于顽拗性种子，耐脱水性也随发育而变化；但与正常性种子不同，它们的耐脱水性低 ．而且
在生理成熟后叉复下降 】。开花后46 d(46 DAA)的黄皮种子不能萌发，53 DAA种子只有40％萌发
当53 DAA种子脱水3 d后，萌发率可达1 o0％ 至于60 DAA、67 DAA、74 DAA的新鲜种子萌发率均
可达100％[5-71。不 同发育时期的黄皮种子 ，分别经过 自然风干脱水 ，然后测定萌发率或活力指数 (作
为耐脱水性的指标 )，以67DAA种子脱水敏感性最低 ，脱水9d后仍有 100％萌发率 ]。电解质渗漏
率也可检测耐脱水性 ，完整种子的电解质渗漏率随发育而下降 ，而胚轴 的电解质渗漏率 则随发育
至72 D从 一直降低 ，此后叉复上升 ，表 明用电解质渗漏率来表示耐脱水性 的变化与用萌发率表示
基本相同
2 热稳蛋白与耐脱水性
2．1 热稳蛋白
实验证明种子耐脱水性 的获得与胚胎发育晚期表达的LEA蛋白有关 21。在花生种子获得耐脱
水性 (45—65 DAP)的胚中，丰富表达的低分子量热稳蛋白出现，其中I 3．5 kD蛋白仅在花生种子55
DAPI)J,后的胚胎发育晚期表达；缓慢脱水亦可诱导25和35 DAP胚表达该蛋白，其表达时期、耐热
性、分子量范围及诱导特性均与LEA蛋 白相似 ，这种低分子量蛋白很可能参与了花生种子耐脱水性
的形成
热稳蛋 白(heat stable proteins)，或旆热溶蛋 白(heat soluble proteins)，经 100~2水浴煮 1 0 rain仍
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 4矧 博家瑞等：种 了耐脱水性的研究
处十稳定状态 ．在不耐脱水(t,~25N135 DAP花牛胚轴 中亦存在 ，但含量较低 ，分别 占可溶 性蛋 白的
l 5 1％及30．6％。 获得埘脱水性的40 DAP胚轴 咧含量 为42％一44％，fi65 DAP胚轴的热稳蛋白明显
增加 ．当65 DAP经人工 t：燥脱水 ，热稳蛋 54％)和脱水耐性 (以发芽率作为耐脱水性指标 )更有
所提高 可 脱水耐性与热稳蛋白存在密切_f}{荚⋯ 【 1)。
^± 【‘ 脱 )
06 ⋯ i z (●^ft⋯ desi ⋯ i
圉 I 不同发育时期花生种了 发与胚轴热稳蛋白水甲的变化⋯
Fig l Changes in relati~ amounts ofheat stable proteins e~tracted from peanut axes at
diferent developmental stages fn relation to seed germination
Thelevel s ofheat stable proteins a the ratio ofheat stable proteint。soluble proteinI。】『
在种子获得耐脱水能力的45—65DAP的胚轴中．其热稳蛋白的组成不同于不耐脱水的25和35
DAPfl：／胚轴，前者一组分子量为9 0—1 5．5 k工)，等电点4．7—6．5的低分子量蛋白丰富表达，而后者则不
具有这组蛋 白 I 35 DAP胚轴经缓慢干燥后 现两个新的低分子
量多脓，其中1 3 5 kD(等电点 5．0)多肽与胚胎发育晚期特异表达
的热稳蛋白似为同一物质 l。根据这一实验结果可以认 为缓慢干
燥 (人 为的)与成熟脱水(灭然的)均可使胚胎发育晚期的热稳蛋
白特异地表达 但Blackman等却认为单独 LEA不足以诱导耐脱
水性的形成 1。应当还有更多的热稳蛋白参与 1
花 生种子吸胀24 h或超过24 h的胚轴 ，胚根 已突破种皮 ，
此时经干燥后萌发能力丧失，亦即表 明种子的耐脱水性消失【1 1
(图2)。在吸胀 18-24 h内热稳蛋 白含量也迅速下降 ，单 双向
电泳结 果均显示 ：吸胀24 h后 ，花生胚轴 中大部分热稳蛋 白消
失㈣
掣
*
罄
蔷
暇 胜 目
i ibit10n ti cm
图2 花生种l了吸胀后胚轴耐干性的变化”
Fig 2 Changes in desiccaticm tolerance of
pe anut m s a：PLer imbibitlon。
2．2 贮藏蛋白的 稳 定性
在正常性种子中，耐脱水性获得的时间大约在种子发育全过程的l，3至1／2时期~15．16】。当花生种
子40 DAP胚轴耐脱水时 ，干物质的积累为最后干重的50％，贮藏蛋白的含量为最后含量 的39％I1
可见贮藏蛋白含量与耐脱水性存在一定关系
Blackman等认为热稳贮藏蛋白具有保护功能 】。花生胚轴蛋白的80％属于贮藏蛋白，热稳蛋白
维普资讯 http://www.cqvip.com
热带 亚 热 带信 物 学报 第 9卷
在花生球蛋白中占57％，在伴花牛球蛋 白 I中占72％ 而在2s蛋白中占83％”]。花生球蛋 白(主要的
贮藏拦白)在发育过程 中不耐热 仍缓慢干燥可增加其热稳定 而成熟花生胚特有 的低分子量热
稳蛋 白有可能参与这个转录后的修饰过程 ‘有 验证 HJ]．耐热心澈蚩 的结合可使那些本身并不
耐热的蛋白质获得州热能力 】l
花牛的贮藏蛋白经100~10rain热处理f． ．不咐热的花生球篮 及伴花生球蛋 白 I均大量消
：℃ 丽2s蛋白丰H对含量明显提高 ( 3)
ARACHIN
囤3 花生脱脂粉以 同方法提取
与纯化的SDS~PAGE
Fi 3 SDS．PAGE pm flles of soluble protein extracted
and purified from peanut defatted flour by
diferent procedure
A高盐提取}Ii salt bufer extractt2mob％NaCI)．
13低盐提取Low salt bufer extract(0．5 mol／LNaCI1．
C低盐 提取后经 ]00％ ]0 min~Jtl热 ，2s蛋 白增加75％
90％ 、 2S protein purified the tow salt hufer extrac一
6on／heatingprocedure【1 00 forl0rain)The proportion
0f 2S albumin in starage proteins increased to 75％ 一90‰，
D 高盐 提取 及 (NH O 铽淀 Pur；fied by the high salt
bufer extraction and(N} 2sq ppt；E用sephadex G-【O0
凝胶地化 Purife0 by SephadexG·100 gel filtration；
F标准物 Markers
Conaracm 一
[
1
ArachInI
L
亡
。E
0 6 12 18 24 30
围4 萌发花生胚轴中热稳定蛋 白的SDS-PAGE
Fig 4 SDS-PAGE ofheat-stable proteins from
~Lxes ofgerm；natingpeanut seeds) 。
The nlalecular weight nlarke are rabbit
phosphoryl~e b(97A kD)。bovine serum album；n
(662．kD)。rabbit act；n(43 kD)，bovine carbonic
anhydrase{3i kD)，t~psin；nhibitor(20 l kD)
and hen。s egg v：hite lysoz~me门4 4 kD 1
MW IkD)
一 97 4
— 66 2
— 31
— 2O．1
SDS．PAGE~定表 明，吸胀0—1 8 h，花生胚轴热稳蛋白组成没有 明显变化 ；但 吸胀24 h后 ，胚轴
中的花生球蛋白38．5 kD和41 kD_曲大亚基、伴花生球蛋白I的60 5 kD亚基被显著地降解 ，而2t kD
和l2kD蛋白直至吸胀30 h仍存在(图4)。双向电泳表明，胚轴热稳蛋白组成在种子吸胀18 h内变化
不明显 ．而到吸胀24 h时各种热稳蛋白几乎完全消失，与此同时胚轴的耐脱水性也完全消失 ‘一
2．3 热稳的蛋白酶抑制剂
花生胚轴和子叶的热稳蛋白中存在胰蛋白酶抑制剂，它们具有高度的热稳定性，能耐100％
lO rain，或在室温下25 d而不变性 用同位索 H-Leu及 {-Tyr示踪表明，该抑制剂含量随花生种子的
发育而变化，在45 DAP胚轴中达到高峰 不论是发育中的还是吸胀中的胚轴 ，一经脱水，胰蛋
酶抑制剂则成倍地增加(表t ，看来胰蛋} l确抑制剂与脱水机理存在密切关系 大豆种子中胰蛋 门
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 4期 傅家瑞等 ：种子耐脱水性 的研究
酶抑制剂也是在发育早期逐渐积累而在中期迅速合成[ZOl，其合成趋势与花生种子相似
表I 发育中与吸胀后花生Ij王轴在脱木下睫蛋白酶抑制荆吉■的变化
Table l Changes in trypsin inhibitors in developmental and imbibitional peanut axeg
蛋白酶抑制剂与贮藏蛋白之间关系密切 。RyanI 及Taeneem等 则认为蛋白酶抑制剂可视
作种子的贮藏蛋白。
在提出热稳蛋 白的基础上 ，本实验室在贮藏蛋 白及蛋白酶抑制剂上做了一些研究 ，但我们对
热稳蛋白的多样性认识还远远不够 ，有待今后进行更深入与广泛的工作
3 糖的积累与耐脱水性
随着种子的发育 花生胚轴耐脱水性提高，蔗糖 、水苏糖等非还原性糖含量增加 ．还原性糖含
量下降，还原性糖／非j丕原性糖比值降低。来成熟胚轴(如25—35 DAP)的可溶性糖主要是蔗糖和麦
芽糖 ，而未检测到寡糖 ；经缓慢干燥亦可提高蔗糖和寡糖 的含鼍以及降低还原性糖 (如麦芽糖)的
含量 [1 31。非还原性糖的积累又可 增加蛋 门的热稳定性 差示扫描量热法 (diferential scanning
calorimetD,)分析表明，模拟成熟花生胚轴(耐脱水)可溶性糖组分的混合物可在较高温度(Tg值为
1 1．1℃)下玻璃化，而不耐脱水胚轴的模拟混合物的玻璃化转变温度较低(Tg值为一5．2℃)，表明脱水
耐性与细胞质形成玻璃化状态有关 。有关实验表明，种子在较高温度下进人玻璃化状态有利于避
免脱水对细胞的伤害 在花生实验中．寡精的存在可提高丁g值，使种子或胚轴在较高温度范围内
进入玻 璃化状 态 =
花生胚轴中主要的寡糖是水苏糖，由25 DAP L]~J零增至65 DAP的6．12 mg g 麦芽糖是花生胚轴
的主要还原性糖，随种子成熟其含量逐渐下降。当65 DAP种子施加脱水处理 10 d，蔗糖含量增加一
倍(约86 2mgg )。子叶中可溶性糖的变化趋势与胚轴相同。35DAP花生种子经缓慢干燥处理6d．
胚轴寡糖与蔗糖含鼍显著增加 10 molL~b源ABAjN高渗处理亦可诱导35 DAP离体胚轴累积寡
糖 反之 ，这些处理可降低肛轴的还原性糍 ]、至于顽拗性黄皮种子 ，在发育前期子叶中含有较高的
葡萄精和麦芽糖 ，而果糖 、蔗糖和水苏糖含量较低 ，当种子成熟时 ，即花后74 d的胚轴 ，葡萄糖 、麦芽
糖显著减少 ，而蔗糖 、寡糖(棉子糖与水 、糖之和)及寡糖／蔗糖 (O／D)的比值均 明显升高 ；随着种子
维普资讯 http://www.cqvip.com
热 亚热带 植物 学报 第 9卷
的萌发，蔗糖 、寡糖消失 。
寡糖的存在可使种子或胚轴在较高温度范围内进人玻璃化状态，避免脱水对细胞的伤害 。缓
慢脱水及成熟脱水均可增加花生胚轴热稳蛋白及积累大量可溶性糖 ‘。非还原性糖(二糖及寡糖)
的积累增加了花生蛋白厦的稳定性 ，稳定了蛋白质在脱水状态下的结构与功能。在耐脱水机理 中
热稳蛋白与糖的协同作用有待进 ·步研究
4 抗氧化系统与耐脱水性
Crime和Corbineau综述了顽拗性种子在脱水过程 伴随发生的不协调代谢而产生大量 自由基 ，
是主要的伤害因子 ：顽拗性种子具有抗氧化 L理 I，可是在脱水状态下，这一防卫机理渐渐变
得无效，而 自由基却愈来愈积累．这是脱水敏感性的主要原因 ‘1
植物细胞对自由基的清 象主要通过超氧物歧化酶(so D)、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)
等抗氧化酶系统，以保护质膜不受 自由基的攻击 避免膜脂过氧化和膜透性加大 在轻微脱水下
(含水量40％一50％)，开花后7l d的黄皮胚轴的SOD、POD活性略为增加 ，随后进一步脱水而下降 ：
CAT活性则在整个脱水过程中逐步下降；而丙二醛 (MDA)含量则迅速增加 。顽拗性枇杷种子的
SOD POD活性在脱水下不断下降，而blDA及种子浸泡液的电导率不断增加 。可是 ．花生胚轴的
肿 氧清除酶在轻度脱水时增力【]，在进一步脱水下活性仍能维持在较高水平；而MDA含量却是缓
增加 Ⅻ。
至于膜脂过氧化与膜遣}生变化，在轻度脱水下，黄皮胚轴电解质渗漏量明显增加Ie, ；而花生胚
轴在含水量从45％降至14％过程中，电解质渗漏率没有明显增加 ，MDA含量只有少量增加：直至
含水量降至14％L~下，电解质渗漏率才出现少量增加 。可见顽拗性与正常性种子在脱水过程 中
抗氧化系统所发生的变化不同
枇杷种子在脱水初期 ，电导率增加缓慢，在脱水后期则迅速增加 ，可见在脱水伤害过程中，
膜结构发生改变，膜透性增加” 膜系统显然是脱水伤害的靶子 35]。
适当浓度的AsA(抗坏血酸)、GSH(还原性谷胱甘肽)和ca 能显著提高枇杷种子的发芽率和
活力指数；在脱水下能提高SOD活性而降{~MDA含量 ，这表明AsA、GSH及Ca“能有效地减缓膜
脂过氧化作用，从而提高种子活力 。AsA和甘露醇是活性氧的清除剂，它们能降低脂质过氧化
作用 ．提 高种子发芽率和发芽指数，并降低MDA及脂质氢过氧化物含量 。
自由基伤害应是脱水敏感性发生的首要因素，而寡糖与热稳蛋白的保护作用都是以防御自由
基伤害为前提的 至于三者之间的联 系还有待进一步研究。
5 提高种子耐脱水性的途径
正常性种子成熟时具有脱水耐性 为种子贮藏提供了良好的前提条件。可是．顽拗性种子即
使达到成熟期仍具较高含水量，而且也不耐脱水，这类种子很难贮藏。对脱水敏感 的种子，怎样
才能提高其脱水耐性?下面将讨论这个问题
5．1 几种试剂的诱导作用
黄皮种子经室温部分地脱水，当其含水量下降至40％时，活力指数明显下降。脱水前经脱落酸
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 4期 博家瑞等 ：种子耐脱水性 的研究
(ABA)( 0 m01几)或c 0 tool／L)预处理后、能提高活力指数约20％，再结合PEG(聚乙二醇)引发，
则活 力指数大 幅提高．特 别是 10。mol／L Ca-" 处理结合PEG I发的效 果显著．活 力指数提高 到
138％ H 。用0．1 mmol／L c 处理枇杷种子亦能明显地提高SOD活性和降低MDA含量，较大幅度
提高劣变种子的发芽率和活力指数；用适当浓度的AsA和GSH处理枇杷种子也能提高SOD活性和
活力指数
用0 01％ 荣多酚预处理后进行脱水．然 往1)EG(⋯l 0 —1．5 MPa)及 15~C下引发2 d，黄皮种子
的活力指数提高40％ 以上．种子耐脱水性也有所提高 J
KCN(氰化钾)预处理 可有效 地降低黄皮种 子的脱水敏 感性，其浓 度 以1O mmol／L为最适．
50 mmol／L为致死浓度 。当黄皮种子脱水至约40％时，与对照相 比，KCN预处理可提高种子活力
2N ；而当脱水至约30％时、可提高20倍以上。经KCN预处理的黄皮胚轴在脱水过程中呼吸速率
下降．而在重 新 吸胀 过 程 中能 迅速恢 复并 超过 对 照胚轴 的 。用 KCN和 KCN~-SHAM(salicyl
droxamic acid，水杨氧肟酸)处理黄皮离体线粒体，发现线粒体的抗氰呼吸途径 占总呼吸的14％
KCN预处理可延缓脱水对膜及线粒体的伤害
KCN预处理可降低()_ 的产牛速率 、MDA水平以及有机 自由基水平 ，提高SOD、CAT、GR(各
胱 H 肽还原酶 )活性 以及GSH含量 ，有利十自由基的清除 。
5．2 提高胚轴的耐脱水性
为有利于顽拗性种子的种质保存，Roberts提出液氮法 。要使不耐脱水的顽拗性种子能经受
超低温贮藏，必须降低其含水量。尽管离体胚或胚轴可耐较低含水量，但顽拗性种子的胚(胚轴)仍
然脱水敏感性较高。
实验表明，黄皮离体胚轴能耐受的含水量低于整粒种子[4o1，这与其他的顽拗性种子的贮藏行为
栅同⋯j 在培养过程中生物体包括种胚 ，适宜水平的可溶性糖有助于耐脱水性 的提高 。蔗糖预
处理可增强橡胶0 及其他种类 的胚的耐脱水性。
蔗糖预处理可改善黄皮胚轴的耐脱水能力 。经梯度蔗糖预培养的黄皮胚轴，轻微脱水可提
高活力指数，降低胚轴的致死含水量，诱导 提高耐脱水性 。可是，黄雪梅等却发现随着蔗糖浓度由
3％提高到35％时 ，胚芽便受到伤害，无芽的畸形苗增多 ，而正常苗减少 ；尽管如此 ，下胚轴和根原
基的耐脱水性却增强㈣。
在脱水情况下，黄皮胚芽较胚轴的其他部位更为敏感，易引致死亡。可是，当胚轴预先培育于
WPM(wood plant media，术本植物培养基)培养基上经2—3周，所获得的萌动胚轴，其胚芽却较胚根
更耐脱水。当用硅胶使萌发胚轴脱水至47％时，60％幼苗无根，30％幼苗失活，而只有10％幼苗正
常。随着脱水程度加大，胚根与芽．下胚轴部分的脱水速度差别越来越显著 。当脱水10 h时 ，芽一下胚
轴含水量仍有63％(脱水前为81％)，而根的含水量却下降至7％(脱水前为84％)，可见萌发胚轴的根
受脱水伤害的原因是脱水过于严重 当萌发胚轴培育在WPM并从低至高顺序给予梯度蔗糖(27％
一55％一6O％)处理使其含水量下降至37％，此时正常苗仍保持100％，不出现无根畸形苗。如萌发胚
轴经60％ 梯度蔗糖处理2 dN再用硅胶干燥12 h，含水量虽然显著下降至 18％，但仍有57％缺根幼苗
存恬 。切去萌发胚轴的萎蔫幼根后培育于WPM中，再；~aANAA(萘乙酸)(10 mg L。’)及mA(~l哚
丁酸)(10mgL )，在切面处可以诱导产生不定根
维普资讯 http://www.cqvip.com
鹉 9卷
5．3 快速脱水可降低顽拗性种子的脱水敏感性
正常性花生种子存发育 期进行脱水叫 ．缓 慢脱水可诱 导耐脱水性的形成 ，而快速脱 水则常
使种子发芽率下降以致死亡 可是顽拗性种 f却恰好相反．j】}l水速率越快 ．胚轴的半致死含水话就
越骶：快速脱水的肼轴能在较低的含水苗下存活 黄皮胚轴i。由快速脱水(1．1 5 gH g-DW h )．其致
地舍水 为0 09 gH_-Og。DW．而缓慢脱水的致死含水 却是0 24g HO^ g。DW。快速脱水能在较低
水 的胚轴中维持较高f1eJSOD、POD及CAT酶活-性(伍i搔进等 ，待发表) 一 一 嚣电指 出，快速脱
4,f~E明显降低顽拗 种 离体肘 轴的致死含水 量0 l。
Pammenter等指 ．顽拗’性种子在脱水中fH现两种类型的伤害 ，一是严格 的脱水伤害 (strict
desiccation damage)．二是水介 导的氧化伤害 laqueous—based oxidative damage)，前者存大 菖失水时
发生 ．引起大分子结构的伤害；而后者则在 } 等含水 时发生 是一种 受凋控的f℃谢结粜 2~．g4i
轴处于中等含水量时．发生不受控制的氧化眨J缸，导致脱水伤害 。 。 离体胚轴迅速脱水．缩短 了红
1 等 水 l-水介 n0膜脂过氧化，域少水介导的有 j 反麻 I
6 结束语
成熟脱水是调节种了发育和萌发转变的丰耍冈子，但对其启动信号以及种子巾的信号受体仍
然不清楚。脱水耐性aide是由多种斟子调控的数虽陀状 ．在如此错综复杂的因子 中要找出各种有
敬方法来诱导 ，使种 了惧 有耐脱水性 ．是～项具有挑战性 的任务 。深入研究这些问题以提高顽拗一
种子的『lj寸脱水性 ．提高农作物种子品顷均儿有十分重要帕意义
参考文献
【【] Kermode A R Regulatory mechanisms involved in the transition from seed development to germination l Jl Critical Reviews in Plant
Sclcnce 1990 9 155一I95
【2l Vertucci C W，Farrant J M Aqulsitinn and toss ol desiccation tolerance【Al In：Galli G．Kigel J Seed Development and Gcnnina-
tion『c】 New York：MarceI Dekker Inc，I995 237 273
嘞 靶．姜孝墟，博家 花生种了耐脱水力的获得 热稳定蛋白的关系 植物学报 ，I 998，40：337—342
1 4] 畅班泉．姜孝成．傅 家瑞 花生种 耐脱 水力的菸哲 j脱遮 性 水分状态的关系『JJ中I 大学学报，【998．37：78—82
【5] Fu J R，Jin J P，Peng Y F．e Eal Desiccation tolerance oftwo species ofrecainRram seeds in relation to de~einpment『J_Seed Sci
Res．1994．2：257—26I
I6] Fu J R，Xiang X，Song S q，et al De siccation tolerance offecalcitrant wampee seed~sc,ciated with developmentM status and its
enhancing by pretreatments【A]ln Marzalina M．Khoo K c．Jayanthi N，et al“Recalcitrant Seeds”．Proceedings of IUFRO Seed
Synlposium I 998【c] Kuala LumpuE FRIM，【999．2 I 5-223
【7】陆旺 ，姜孝成 剑 ．等 黄皮种子脱水敏感性 ’ 胚轴 可溶性精含量的关系『J_植物牛理。 报 2001．27：162—166
【s】 姜孝成．傅家瑞 ，黄胜琴 黄皮种了发育过程脱水敏堪件与细胞膜遥性的关系 】植物学报．1996，38：725—729
_9] Blackman S A，Wettlaufer S H ObandorfR L，et aI Maturation proteins~ssociated w L【h desiccation tolerance in soybean Plant
Physio1．I991，96：868—874
【10l Reid J L．Walker-SimmonsM K Group 3Iate embryogenesis abundant proteinsin desiccation·tolerant seedlings ofwheat(Tr#icum
M L)l J1．Plant Physiol，1993．【02：125一l 3l
【【【】DureLⅢ，CrouchM，ttarada J．et al Co[rtmon amino acid sequence domains amongtheLEA protchls ofhi曲CI-plants【Jl Plant
Mol Bio1．1989．】2：475．486
【l2】Close T J．K~rtt A A．Chandler P M A cDNA—based comparison ofdehydration·induced proteins(dehydr ns)in barle~and corn
[】]．PlantMo LBio1．1989，l 3：95一1 08,
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 4期 傅家瑞等 ：种子耐脱水性 的研究 353
[1 3]Fu J R，Yangx口，JiangXC，d al Heat stable proteins and desiccationtolerancein recalcitrant and o~hodox seeds【^]．In：Elis
R H，8lack M，Mursdoch A J， al Basic and Applied Aspects of Seed Biology[c】Dordrecht：Kluwer Academic Publishers．
1997 7O5—713
【14】黄上志 王冬梅 ，卢春斌，等．萌发中花生胚轴的耐下性与热稳定蛋白[J]植物生理学报 ．1 999，25：1 93—198
【1 5】BarrelsD，Singh M．Salamini F Onset of desiccationtolerance during development ofthe barley embryos-J_Planta,1988．1 75：
485 492
【1 6】KermodeA R．Regulatorymechanismsinthetransitionfrom seed developmentto germination：interactlons betweenthe embryo and
the seed environment【A】ln：GaliliG Kigel J Seed Development andGermination【q New York：Marcel Dekker，lnc，1995，
273 332
【17 黄 上志，傅家瑞 花生种子的发育与贮藏蛋 白质合成和积累 植物生理学报，1992，18：142—150
【1 8】MintonKW，Karmin P．Hahn GH，et al Nonspecifc stablization of stress—susceptible polypeptides by stress—resistant polcpep—
tides：Amodelforthe biological role ofheat shock potypeptides_J1 ProcNatlAcad SciUSA，1982，79：7107—7【1】．
【【9】Fu J R，Huang S Z．YangxQ．el al Heat stable proteins associatedwith seed desiccationto]elante[AI In：TaylorA G，Huangx
L Progressin Seed Research【q．USA：CornelUniversity，1 998，101一】∞
【20 J McGrain A K，Chert J c，WilsonKA，et al Proteases catalysing processing and degradation ofKunitz soybeantrypsininhibitor
during seedmaturation[J]Phytochem，1 992，31：421 r426
【21]文方德 ，傅家瑞．植物种子的蛋白酶抑制剂及其生理功能 [J]植物生理学通讯，[997 33：1—9
f22} Lorene．~n E，Prevosto R，Wil son K A The appearance ofnew active forms oftrypsin inhibitor in germinating mung bean LVigm*
rc~hwa)seeds[J_Plant Physiol 1 98】，68：88-92
f23】SpencerM E，Hodge R Cloning and sequencing ofthe cDNA encodingthemajor albumin ofTheobro~mt⋯ J【J]Planta,1991，
183：528—535
f24】Ryan cA Pro~olytic enzymesandtheirinhibitorsin plantslJJ AnnRoyPlantPhysiol，1973，24：1 73—196
【25】Tasneem M，ComfordCA，McManusM T Characterization of serine protein~seinhibitorsin dry seeds ofcultivated pasturegrass
species lJ_．Seed Sci Res,】994，4：335
(26】扬晓泉，姜孝成 ，傅家瑞．花生种子耐脱水性形成与可溶性糖积累的关系『J]植物生理学报，1998．24：165—170
f27】Bruni F，LeopoldAC Glasstransitionin soyb㈣ seed Relevanceto anhydrous biologyIJ]PlantPhysioL1 991 99：488-494
【28】C6me D Corbineau P Metabolic damage relmed to desiccation sensitivity fA_．In：Ouedraogo A·S，Potlson Stabsgaard P Inter
mediate／mcalcitrart Tropical Fores(Tree Seeds[c】Rome：IPGRI，l996，83—97
【29]Hendry G A F，Finch·Sa~zge W E Thorpe P C，et al Free radical processes and los ofviability during desiccation in the recalci—
trant species口⋯ rob L f New Phylologis~,1992．122：273—279
[30】Finch-SavageW E．Grange R L，Hendry GA F，el al Embryowater status and Joss ofviability during desiccationinthe recalci—
trant seed species 0 robur L【A】In：C6me n Corbineau F Basic and Applied Aspects ofSeed Biology"【q Paris：ASFIS，
1993，723—730
31]PammenterNW，8edak P．A review of recalcitrant seed ph!，siologyin relationto
Res，1999，9 13-37
32】WangY，Li S S，He JX．et al Changesin activity of
mechanisms【J]Seed Sci
ing enzylYles in recalcitrant wam pee(Clfa~．*ena -
⋯ )seeds during desiccation【J]．Acta Phytophysiol Sin，2001，27：8】一86
[33]陈俊松 ，陈润政 ．傅家瑞 枇杷种子的脱水敏感性与膜脂过氧化作用 lJ]植物生理学报，1999，25：369—374．
【34】宋橙泉，傅家瑞 ，夏伟 花生种子的^工老化与膜脂过氧化的研究 I J1．中国油料，1992，(3)：31—34
f35】宋橙泉 ，傅家瑞 黄皮韩于脱水敏感性与脂质过氧化作用 fJ]植物生理学报，1 997，23：163—168．
[361 LeprinceO．Ve~ucci CW，HendDGA F．et al 9"he expression ofdesiccation-induced damagein orthodox seedsis afunction
ofoxgen and temperature fJ]Physiol Plant、1995、94：233 240
【37J 旭 博家瑞 提高黄皮种子活力的途径 -J_热带砸臻带植物学报．1997，5：39—44
f38l_司旭 ，立方德，傅家瑞 氰化钾预址理对黄皮种 f脱水敏感性的影响 lJJ植物生理学报，1999．25：3gl一387
维普资讯 http://www.cqvip.com
354 热 带 亚 热带 植物 学 报 第 9卷
39j Roberts E H，King M W，Eilli s R H Recalcitrant seeds their recognition and storage[AI In：Holden J A Williams J T Crop
GeneticRes0u ces：Conser,ationand Evaluation【Cl London GeorgeAlen＆ Unwin。t984 38 52
[4州 Fu JR，Zh．~gBz，Wangx F，ef al Studies0n desiccation andNet storageoffour recalcitrant seeds[A】International mposium
onHorticulturalGemlplasm ofCultivated andWild FruitTrees Part1【Cl BeUi g：Imerna【10na1Academic Publishers，1989，I2I
1 25
【41】Berjak P Fartant JM，MycockD J．et al Recalcitrantlhomo ohydrous)seedsthe enigma oftheir desiccation·~ensitivity_Jl Seed
Sci Technol，1990，【8：297 310
[42】 Crowe J H Crowe L M，Chapman D Preservation ofmembranes in anhydrobiotic organisms：the role oftrehalose_J1 Science，
1 984．223：70I一703
】 Leopold^C，Bruni F，wdliams R T Waterin dD organisms[A1 In：SomeroG N．Osmond CB，BolsCL Wa and LifefC1
Beriin Springer·Verlag．I992，16I—I73
【44j Yap L V．Hot Y LNormah M N E b of SUCTOS~preculture and subsequent desiccation on cryr~preservation of aIginate—
encapsulated Herea Ⅲ emb~os[Al in：Marzalina M，Khoo K C，Jayanthi N，et a1．Proceedings of IUFRO
Seed Symp~sium 1998”RecMcitrant Seeds”[cJ Kuafa Lumpur：FR1M，1999，140-143
【45J Dumet D，Be~ak P Desiccation tolerance and cryopreservation of embryonic axes of recalc[trant species【AI
Elis R H，Black M，Murdoch A J，et al Basic and Applied Aspec~ofSeed Biology[C】．Dordrecht：Kluwer Academic
Publishers。1997，77l一776
[46]陆旺金 ，傅家瑞 黄皮胚轴耐脱水性 的诱导_J]中llj大学学报，1997，36：【I 8-120
【47l黄雪梅 ，博家瑞 宋松 泉 黄皮胚轴脱水敏感性 与成苗[j】巾山大学学报，2000，39：87～90．
【48l Fu J R，HuangX M Song SO Manipulation ofde siccation—sensitive axes ofwampee(Chrtmen*~l,mxium)tofacilitate
increased dehyd ration tolerance[J1 Seed Sci Res 2000，10：397—400
[49]Beoak P Vertacci C W．Pammenter N W Efects ofdevelopmental statUS and dehydration rate on charactetfistics of
water and deslcc~ion．sensitM tyin recalcitrant seeds ofCamel妇 xiner~sis叽 Seed SciRes 1993 3：】55—166
【50l PammenterN W，Vertucc[C W Beoak P HomcolL~dl OUS【recalcitrant)seeds：dehydration，the state ofWater and
viability characteristics in LaeMolphia kirkij_J]Plant Physiol，1 99 I，96：】093—1 098．
【5【l Pammenter N W，Berjak P，Walte rs C The efect ofdrying rate on recalcitrant seeds：‘Lethal water contents’ uaLIs~s
of damage and quantifcation ol recalcitrance【A】ln：Black M Bradfo rd K J，Vazqucz·Ralnos J Seed Biolog．,：
Advances and Applications[c1．UK：CAB[Publishing，2000，21 5-22【
[52]Leprince O，Headry G A F．A[1e∞ n N M，et al Free radicals and metabolism associated with acquisition and loss
ofdesiccationtolerancein devetoptag seeds[J_Biochem SocTransactions】996．24：451—455
【53l Berjak P PammenterN W Progress in the understanding and manipulation ofdesiccation·sens Ve【recalch厂dnt)seeds
【A]ln：Eli s R H，Black M，Murdoch A J et al Basic and Applied Aspects of Seed Biology【c]Dordrecht：Khlwe r
Academic Publisher．1 997．689—703+
【54l Pritchard l{W Manger K R A calorimetric perspective on desiccation s~ess during preservation procedu res with
recalcitrant seeds of Qw roburL 【J]Cryoletters 1 998．】9(supplement 1)：23—30．
维普资讯 http://www.cqvip.com