全 文 ：植物生理学通讯 第 46卷 第 8期, 2010年 8月 793
收稿 2010-03-03 修定 　2010-05-21
资助 贵州省重大科技攻关项目(黔科合重大专项字[ 2 0 0 7 ]
6005)和国家农业成果转化课题(2007GB2F200289)。
* 通讯作者(E-mail: chenxunke1956@163.com; Tel: 0851-
5 8 1 2 4 6 5 )。
GA3浸种对大白杜鹃种子萌发的影响
黄承玲 1,2, 周洪英 1,2, 陈训 3,*, 高贵龙 3
1贵州大学林学院, 贵阳 550025; 2贵州省植物园, 贵阳 550004; 3贵州科学院, 贵阳 550001
提要: 用不同浓度的GA3浸种大白杜鹃种子并测定其萌发结果表明, 不同浓度GA3处理均能增强大白杜鹃种子活力, 极显
著提高种子发芽率和发芽势, 其中500 mg·L-1 GA3浸种处理的效果最明显。GA3处理使种子的可溶性蛋白质含量降低, MDA
含量下降, 而 SOD、POD和 CAT活性增强。这表明 GA3浸种后能增强抗氧化酶的活性, 降低膜脂过氧化程度, 从而促进
种子提前萌发。
关键词: 大白杜鹃; GA3; 浸种; 萌发
Effects of GA3 Immersion on Germination of Seeds in Rhododendron decorum
Franch.
HUANG Cheng-Ling1,2, ZHOU Hong-Ying1,2, CHEN Xun3,*, GAO Gui-Long3
1Forestry College of Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2Guizhou Botanical Garden, Guiyang 550004, China; 3Guizhou
Academy of Science, Guiyang 550001, China
Abstract: To understand the influencing mechanism of GA3 on seed germination of Rhododendron decorum
Franch., the seeds were soaked in solutions with different GA3 concentrations. The results showed that all
treatments could enhance the activity of seeds and improve the rate of germination, especially treated with 500
mg·L-1 GA3, which had the rate of germination improved remarkably, the contents of soluble protein and MDA
decreased, while the activities of SOD, POD and CAT from the seeds increased. It indicated that after soaked
with GA3 the seeds enhanced the activity of antioxidant enzymes and decreased the membrane lipid peroxidation.
Key words: Rhododendron decorum Franch.; GA3 ; seed immersion; germination
大白杜鹃是杜鹃科杜鹃属常绿灌木或小乔
木。枝条粗壮, 花大, 呈粉红色, 产于我国云南、
贵州等地, 生于海拔 1 700~1 900 m的山坡常绿阔
叶林或山地灌丛中, 是极好的观赏花木(陈训和巫华
美2003)。有报道云锦杜鹃等高山杜鹃的种子萌发
率不高, 而且不同种类的萌发情况不同(金培锋等
2007; 张乐华等2006; 张长芹等1992; 耿玉英2001),
而对大白杜鹃的研究报道几乎空白。本试验研究
了赤霉素(GA3)浸种对大白杜鹃种子萌发的影响, 旨
在为其繁殖培育提供参考。
材料与方法
大白杜鹃(Rhododendron decorum Franch.)种
子于2008年11月采于贵州省百里杜鹃自然保护区
向阳生长的同一株健壮母树。采回后于通风处放
置, 待完全干燥后轻碾, 将蒴果里的种子筛出来, 拣
净杂物, 室温干藏备用。种子呈黄褐色, 细小, 千
粒重为 0.21 g。种子萌发实验在光照培养箱(上海
跃进医疗器械厂, 型号 SPX-150-GB)中进行, 设定
温度为 25 ℃, 光照 14 h·d-1, 种子用 70%酒精消毒
30 s后再用蒸馏水冲洗数遍, 1%次氯酸钠消毒 15
min, 蒸馏水冲洗干净, 用消毒后的海绵作萌发基质,
将其铺在培养皿中, 然后将不同浓度GA3浸种处理
2 h后的大白杜鹃种子整齐排列在海绵上, 每日注意
观察记录萌发情况, 并保证水分充足。每种处理为
100粒种子, 实验重复 3次。另外准确称取 0.10 g
种子, 对其进行消毒方法同上, 用不同浓度GA3溶
液浸泡 2 h后将种子用蒸馏水清洗 5次, 直接测定
可溶性蛋白质含量、抗氧化保护酶活性和丙二醛
含量。用蒸馏水浸泡相同时间的种子为对照作同
样的测定, 实验重复 3次。
植物生理学通讯 第 46卷 第 8期, 2010年 8月794
GA3设 3个处理浓度: 100、250和 500 mg·L-1。
以胚芽伸出种子一半为萌发。自萌动之日起
每天记录发芽情况。依据每天的发芽记录计算发
芽率。发芽率(%)=(n/N)×100, 式中 n为正常发芽
的种子数; N为测定样品种子数。萌发后第 8天计
算发芽势, 发芽势是指规定的时间内正常发芽的种
子数占测定样品种子总数的百分率。
取0.1 g种子于研钵中, 加5 mL 50 mmol·L-1磷
酸缓冲液(pH 7.0)及少量石英砂, 在冰浴中研磨提
取, 匀浆于 2 ℃ 15 000×g冷冻离心 10 min, 上清液
即为酶提取液。此酶液用来测定超氧化物歧化酶
(superoxiddismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase,
POD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)的活性和丙二醛
(malondialdehyde, MDA)的含量。酶活性及MDA
含量的测定参照赵世杰等(1998)的方法。SOD活
性测定是以其抑制氮蓝四唑(NBT)光反应50%为一
个单位酶活性; CAT活性用紫外光比色测定, 以每
分钟OD240减少0.01为一个单位酶活性; POD活性
用愈创木酚法测定, 以每分钟OD470增加0.1为一个
单位酶活性。SOD活性单位用U·mg-1 (蛋白)表示,
POD和CAT活性单位为U·mg-1 (蛋白)·min-1。MDA
含量用TBA反应法测定, 可溶性蛋白质用考马斯亮
蓝法测定。
对数据进行方差分析, 差异显著性运用最小显
著差数法(LSD检验)进行多重比较。用 Excel和
Origin软件进行处理并作图。
结果与讨论
1 GA3浸种对种子萌发的影响
从表1可以看出, 与不作处理的相比, GA3浸种
的种子开始萌发的天数明显缩短, 250和 500 mg·L-1
GA3浸种处理种子仅培养 4 d种子开始萌发, 而不
作处理的需要 10 d, 缩短了 6 d。同时, GA3浸种
明显提高了种子萌发的发芽率和发芽势, GA3浓度
越高, 越能促进种子萌发, 差异达到极显著(P<0.01),
500 mg·L-1 GA3浸种处理的发芽率和发芽势最高, 与
不作处理的相比, 分别提高了 58.7%和 53.0%。可
见, 一定浓度范围的GA3浸种可以显著提高种子的
发芽率和发芽势, 这与夏含嫣等(2006)对仙客来种
子、王晓蓓等(2007)对荆条种子、李赫男和周盟
(2008)对黄花乌头、任秋萍等(2008)对一串红种
子、刘凤等(2009)对毛竹的研究一致, 但这些相关
研究中GA3浓度超过一定浓度后, 发芽率和发芽势
会降低, 而本试验在 100~500 mg·L-1浓度范围内,
GA3浓度越高, 发芽率和发芽势也越高, 有待于进
一步扩大浓度范围试验。
表 1 GA3浸种对种子萌发的影响
Table 1 Effect of GA3 on seed germination in soaking seeds
GA3浓度 /mg·L-1 开始萌发日期(月 -日) 萌发时间 /d 发芽率 /% 发芽势 /%
0 08-06 1 0 26.0D 22.3D
100 08-02 6 54.7C 39.7C
250 07-31 4 73.0B 56.3B
500 07-31 4 84.7A 75.3A
　　同列数字旁不同大写字母表示在 1%水平上差异显著, 种子开始培养日期均为 7 月 28 日。
2 GA3浸种对种子可溶性蛋白质含量的影响
种子的萌发离不开蛋白质的参与, 植物体内的
可溶性蛋白质大多数是各类代谢酶类, 所以可溶性
蛋白含量的变化一定程度上反应了植物体内的代谢
变化(颜启传 2001)。图 1表明, GA3浸种后种子的
可溶性蛋白质含量极显著下降。3个处理浓度之
间100 mg·L-1 GA3处理的可溶性蛋白质含量最低, 与
对照和其他处理均呈极显著差异, 而 250与 500
mg·L-1 GA3浸种处理的可溶性蛋白质含量差异不显
著。
不同浓度的GA3浸种使种子的可溶性蛋白质
含量明显下降, 加快了大白杜鹃种子细胞的代谢, 使
种子中可溶性蛋白质快速酶解成种子萌发所需的物
质, 从而促进了种子的提前萌发, 但浓度不同这种
酶促作用有差异, 以 100 mg·L-1 GA3处理的促进效
果最明显。
植物生理学通讯 第 46卷 第 8期, 2010年 8月 795
3 GA3浸种对种子抗氧化保护酶活性的影响
植物细胞代谢过程中会产生活性氧(reactive
oxygen species, ROS), 在正常生长和代谢情况下,
细胞内 R O S 的产生和清除处于一种动态平衡。
图 1 GA3浸种对种子可溶性蛋白质含量的影响
Fig.1 Effect of GA3 on soluble protein content in
soaking seeds
不同大写字母表示在 1%水平上差异显著, 不同小写字母表
示在 5 % 水平上差异显著。
SOD第一个参与 ROS的清除反应, 催化超氧阴离
子自由基歧化成H2O2。然后 POD和 CAT将H2O2
还原成为没有毒性的水。这样, 产生活性氧和清除
活性氧保持平衡状态, 使植物免受伤害(陈鸿鹏和潭
晓风 2007)。从表 2可以看出, 250 mg·L-1 GA3处
理的 SOD活性和其他处理相比差异显著, 100和
500 mg·L-1 GA3处理与对照相比差异不显著。GA3
浸种后, 种子中POD活性有所增强, 100 mg·L-1 GA3
处理的POD活性最高, 与对照相比差异显著, 其他
2个处理的 POD活性与对照相比差异不显著, 3个
浓度处理间差异不显著。GA3浸种后 CAT活性增
加, 但随着浓度的增加, 活力又逐渐下降, 100和250
mg·L-1 GA3处理的 CAT活性与对照差异显著, 当
GA3浓度增大到 500 mg·L-1时, CAT活性与对照相
比没有差异。GA3浸种明显增强了种子的 SOD、
CAT和POD的活性, 保护种子在萌发过程中免受超
氧自由基的伤害, 从而提高种子活力, 这一结果与
周广栋等(2005)、刘凤等(2009)、李海平和任彩
表 2 GA3浸种对种子抗氧化酶活性的影响
Table 2 Effect of GA3 on antioxidant enzyme activity in soaking seeds
GA3浓度 /mg·L-1 SOD活性 /U·mg-1 (蛋白) POD活性 /U·mg-1 (蛋白)·min-1 CAT活性 /U·mg-1 (蛋白)·min-1
0 56.43bc 14.16b 4.30c
100 54.70bc 16.62a 8.84a
250 65.53a 16.32ab 5.40b
500 58.77b 16.56ab 4.00c
　　同列数字旁不同小写字母表示在 5 % 水平上差异显著。
文(2009)的研究结果相符。
4 GA3浸种对丙二醛(MDA)含量的影响
过剩自由基的毒害之一是引发或加剧膜脂过
氧化作用, MDA是膜脂过氧化的直接产物。如图
2所示, GA3浸种后, 种子MDA含量下降, 这一结
果与周广栋等(2005)、刘凤等(2009)的研究结果相
符。随着浓度的增大, MDA下降的幅度越大。当
GA3浓度增大到 250和 500 mg·L-1时, MDA含量与
对照相比, 差异极显著。GA3浸种后MDA含量降
低, 原因可能是GA3具有修复受损细胞膜的功能, 能
降低膜脂过氧化程度。
图 2 GA3浸种对种子MDA含量的影响
Fig.2 Effect of GA3 on MDA content in soaking seeds
不同大写字母表示在 1%水平上差异显著, 不同小写字母表
示在 5 % 水平上差异显著。
植物生理学通讯 第 46卷 第 8期, 2010年 8月796
参考文献
陈鸿鹏, 谭晓风(2007). 超氧化物歧化酶(SOD)研究综述. 经济林
研究, 25 (1): 59~65
陈训, 巫华美(2003). 中国贵州杜鹃花. 贵阳: 贵州科技出版社,
23~24
耿玉英(2001). 大白花杜鹃的迁地保护及种子繁殖. 中国植物园,
(6): 136~143
金培锋, 边才苗, 杨武杰, 柯嘉铭(2007). 云锦杜鹃种子繁育及幼
树移栽试验. 浙江林业科技, 27 (2): 34~37
李海平, 任彩文(2009). 赤霉素浸种对苦荞种子萌发生理特性的
影响. 山西农业科学, 37 (2): 19~21
李赫男, 周盟(2008). 不同化学药剂对黄花乌头种子萌发的影响.
吉林农业科技学院学报, 17 (4): 5~7
刘凤, 曹帮华, 蔡春菊, 唐全, 曹玉翠, 贾波(2009). GA3提高毛竹
种子活力的机理探索. 西南林学院学报, 29 (1): 22~25
任秋萍, 李会青, 张演义, 蔡燕(2008). 外源GA3及酸化处理对一
串红种子萌发的影响. 种子, 27 (5): 43~46
王晓蓓, 韩烈保, 刘春霞(2007). 优良水土保持灌木——野生荆条
种子发芽实验研究. 辽宁林业科技, (4): 30~32
夏含嫣, 杜红梅, 黄丹枫(2006). GA3处理对仙客来种子萌发的影
响. 种子, 25 (4): 15~17
颜启传(2001). 种子学. 北京: 中国农业出版社, 115
张长芹, 冯宝钧, 赵革, 吕正伟, 杨增宏(1992). 杜鹃花的种子繁
殖. 云南植物研究, 14 (1): 87~91
张乐华, 刘向平, 王凯红, 王兆宏, 李晓花(2006). 杜鹃属植物种
子育苗研究. 园艺学报, 33 (6): 1361~1364
赵世杰, 刘华山, 董新纯(1998). 植物生理学实验指导. 北京: 中
国农业科技出版社
周广栋, 王秀峰, 魏珉, 尹燕东(2005). 提高甜椒种子活力的方法
及机理初探. 西北农业学报, 14 (3): 89~93