全 文 ：植 物 研 究
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L E T IN O F BO T A N I CA L R E S EA R C H
第 19 卷 第 4 期
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19 N o
.
4
19 9 年
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1 0 月
19 99
盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中有机物 、
呼吸作用及其几种酶活性的变化 ’
孙 国荣` 陈月艳 ` 关 场 ` 阎秀峰2
( 1
. 哈尔滨师范大学生物系 , 哈尔滨 15 0 08 0)
(2
. 东北林业大学森林植物生态学开放实验室 ,哈尔滨 15 0 04 0 ) )
摘 要 对 N a C O 3 胁迫下星星草种子萌发过程 中淀粉酶活性 、沈粉晦 同工晦 、 可溶
性糖含 t 、 呼吸作 用的变化进行 了研 究 。 结果表 明无盆胁迫下 , 种子 萌发过程 中沈
粉晦活性 、 可溶性糖含贡 、 呼吸强度与对照相比均下降 , 并与 N aZ CO 3 胁迫浓度 的负
相关关来极其显著 。 N aZ C O 3 胁迫下 , 水解晦活性 降低 、 储藏物质不能动 员 、 呼吸代
谢受抑制是盐胁迫下星星草种子萌发受抑制的原因之一 。
关键词 星星草 ; 种子萌发 ;碳酸钠 ;淀粉晦 ; 同工晦 ; 可溶性糖 ;呼吸作用
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. 黑龙江省科委青年计划蓦金资助项目收稿日期 : 1 9 7 一 7 一 14
植 物 研 究 1 9卷
P u e c i n e l l故 te n u识 o ra s e e d s e a n ’ t g e r m i n a t e u n de r so d iu m e ra b o n a t e s t r e s .
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.
盐胁迫通常会抑制植物的生长发育 , 不少学者对此进行了大量的研究和探讨 。 但以往
的工作多数是以种子发芽后的各发育阶段为研究对象 , 而较少涉及到植物生长发育的起始
阶段— 种子萌发阶段 。 种子能够在盐胁迫下萌发成苗 , 是植株在盐碱条件下生长发育的前提 , 因此研究盐胁迫下种子萌发生理具有重要意义 。 星星草 (尸 “ “ ien “ ia t en u ifl o ar )属禾
本科碱茅属多年生旱中生盐生草本植物 , 具有很强的抗盐碱性 。 N aZ CO 3 胁迫下 , 星星草种
子萌发及萌发后的生长均受到抑制 ( ` ) 。 本文试图通过对 N aZ C O 3 胁迫下 , 星 星草种子萌发
过程中淀粉酶活性 、 可溶性糖含量 、 呼吸强度变化的研究 , 以探讨较高浓度 N aZ C O 3 抑制耐
盐牧草星星草种子萌发的生理机制 。
1
. 材料与方法
1
.
1 供试材料 : 星星草种子采集于肇州县草原实验场 。
1
.
2 盐溶液配制 : 用蒸馏水配制盐浓度分别为 。 , 0 . 25 % , 0 . 50 % , 0 . 75 % , 1 . 0 % , 1 . 25 % ,
1
.
5 0 %
,
1
.
7 5%
,
2
.
0 0 %
,
2
.
2 5 %
,
2
.
5 0 %
,
2
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3
.
0 0 %
,
4
.
0 0 %
,
5
.
0 0 %
,
6
.
0 0 % 的碳酸钠
溶液 。
1
.
3 种子培养 : 在洁净的培养皿中放入滤纸 , 分别加入上述不 同浓度的 N aZ C几 溶液到滤
纸饱和为止 , 准确称取 0 . 3 9 种子播种于上述不 同浓度 N aZ C O 3 溶液中 , 定期补充所蒸发的
水分 , 使各处理盐浓度维持不变 。 于萌发 1 一 1d0 取出 , 进行各指标测定 。
1
.
4 可溶性糖含量的测定 : 按张振清 ( 2 )的方法进行 。
1
.
5 淀粉酶活性的测定 : 按陈润政 (3) 的 I: 一 K l 方法进行 。 酶活性以不加酶液为对照 , 引起
O D 62。值下降 10 % 为一个酶活力单位 。
1
.
6 淀粉酶同工酶电泳按黄庆榴 (2) 的方法进行 。
1
.
7 呼吸强度的测定 : 采用 w ar b u g 呼吸计测定 , 操作和结果按欧阳光察 (2) 的方法进行 , 具
体工作条件为 : 0 . 5 9 星星草种子 (播种前称得的干种子重 ) , 0 . 2司 20 % 的 N a O H (用于吸收
C q )
, 反应温度为 2 5℃ , 反应时间为 巧 m ion
2
. 结果与分析
2
.
1 碳酸钠胁迫下星星草种子萌发过程中淀粉酶活性和淀粉酶同工酶变化
干星星草种子中 , 有一定淀粉酶活性 , 但较弱 。 无盐胁迫下 , 播种后 1 一 d5 , 淀粉酶活性
略有上升 , 第五天后 , 淀粉酶活性急速上升直到测试结束 ;低浓度 N aZ CO 3 胁迫下 , 淀粉酶活
性在萌发过程中出现类似的变化趋势 , 但随着盐浓度的升高 , 酶活性增加速度逐渐降低 , 高
峰值下降 ; N处 CO 3 浓度大于 3 . 0 % 时 , 种子萌发过程中淀粉酶活性略有升高 , 基本维持不变
(图 1 ) 。 播种后第七天 , 所测淀粉酶活性与 N aZ CO 3 胁迫浓度负相关关系极显著 (图 2 , r = 一
0
.
9 5 14 ” , ` , 表示 0 . 0 1水平显著 ) 。
4期 孙国荣等 :盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中有机物 、 呼吸作用及其几种酶活性的变化 4 74
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图 1 N aZ C 0 3 胁迫对星星草种子萌发过程中淀
粉酶活性的影响
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图 2 星星 草种子 萌发过 程中 淀粉酶 活性与
N aZ CO3 浓度的关系
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N aZ CO s 胁迫下 , 星星草种子萌发过程中 , 淀粉酶同工酶带谱的变化与淀粉酶活性测试
结果基本一致 , 种子萌发过程中 , 酶带集中于 A 、 B 、 c 、 D 4 个区域 (图 a3 、 b) 。 无 N aZ C O 3 胁
迫下 , 种子萌发过程中 , 淀粉酶带数目不断增加 , 强度加大 ; N aZ C O 3 胁迫下 , 随着 N aZ C O 3 浓
度的增大 , 萌发过程中 , 酶带增加数 目减少 , 强 度降低 。 较高浓度 N aZ C O 3 胁迫下 (大于 4 .
0 % )种子萌发过程中 , 酶带数目跟干种子相比 , 没有增加 。 从中可以看出 , 较高浓度 N aZ C场
胁迫下 , 淀粉酶活性受到抑制 , 而较低浓度 N aZ C O 3胁迫对淀粉酶活性的影响较小 。 各淀粉
酶带 R f值见表 1。
表 1 N aZ CO 3 胁迫下星星草种子萌发过程中淀粉酶同工酶带 R f值
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酶带 ban d 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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.
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.
18 4 0
.
1 32 0
.
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酶带 b a n d 1 0 11 l 2 l 3 14 l 5 l 6 l 7 l 8
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0 9 6 0
.
39 4 0
.
3 62 0
.
4 1 2 0
.
3 33 0
.
30 2 0
.
2 4 6 0
.
6 17 0
.
64 3
2
.
2 碳酸钠胁迫下星星草种子萌发过程中可溶性糖含量的变化
淀粉在淀粉酶的作用下 , 水解为可溶性糖 。 无盐胁迫下 , 星星草种子萌发的第一天至第
五天 , 可溶性糖含量缓慢增加 , 第五天后 , 可溶性糖含量急速上升 , 到第七天达到最高峰 , 随
后开始下降 (图 4 ) 。 星星草种子在播种第四天后 已陆续有种子萌发 , 说明淀粉的大规模水

4期 孙国荣等 :盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中有机物 、呼吸作用及其几种酶活性的变化 494
的高峰值下降 , 当 N匆 CO 3 浓度大于 3 . 0 % 时 , 星星草种子在播种后至测量结束时 , 可溶性糖
含量几乎无变化 (图 4) , 说明 N aZ C O 3 胁迫下 , 淀粉水解受阻 。 播种后第七天 , 所测可溶性糖
含量和 N aZ C O 3 浓度负相关关系极其显著 (图 5 , r = 一 0 . 9 4 0 8 ` ’ ) 。
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图 4 N aZ c马 胁迫对星星草种子萌发过程中可
溶性糖含量的影响
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图 5 星星草种子 萌发过程中可溶性糖含量与
N aZ CO3 浓度的关系
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从上述结果可以看出 , N aZ C O 3 胁迫下 , 星星草种子萌发过程中 , 可溶性糖含量和淀粉酶
活性的变化趋势基本同步 , 但第八天后 , 可溶性糖含量开始降低 , 而淀粉酶活性继续升高 , 说
明可溶性糖 已被利用 , 转化或合成新物质 ,播种后第七天所测 不同浓度 N处C O 3 胁迫下可溶
性糖含量与淀粉酶活性正相关关系极其显著 ( : = 0 . 9 7 1 7 ” ) , 说明 N aZ CO 3 胁迫下可溶性糖 ’
含量减少主要是因为淀粉酶活性受抑制 。
2
.
3 碳酸钠胁迫对星星草种子萌发过程中呼吸作用的影响
干燥种子 , 作为一个生命体 , 呼吸作用被抑制在最低水平上 , 但当种子吸水进入萌发过
程 , 呼吸作用显著增强 。
无盐胁迫下 , 星星草种子呼吸作用在测试时间内并不是一直增强的 , 呼吸作用的变化可
为 3 个阶段 (图 6 ) : 第一阶段从种子吸涨开始 , 呼吸作用迅速增加并保持至 24 h 。 随后 , 出现
滞缓期 , 呼吸强度缓慢增加 , 并逐渐趋于平稳 (第二阶段 ) 。 滞缓期的出现很可能的原因是受
种皮的限制缺氧所致 。 种子萌发第五天以后 , 胚根出现 , 呼吸作用再次增强 (第三阶段 ) 。 较
低浓度 N aZ CO 3 胁迫下 , 呼吸作用变化趋势相同 , 但呼吸强度随着盐浓度的增大而明显 降
低 ;较高浓度 N处 CO 3 胁迫下 , 种子在萌发 24 h 之内 , 呼吸作用迅速增加 , 但呼吸强度随盐浓
度的增大而降低 , 24 h 后 , 呼吸强度缓慢增加 , 没有明显的第三阶段 , 而 N aZ CO 3 浓度大于 3 .
0 % 时 , 呼吸作用在 2 4 h 后基本稳定 , 种子不萌发 , 也没有第三阶段 。 正常情况及 N a ZCO 3 胁
迫下 , 种子萌发过程中呼吸强度 的变化与种子含水量的变化基本同步 (4) 。 种子萌发第七
植 物 研 究 19卷
天 , 呼吸作用 q 的释放量与 N处 C 0 3 浓度之间的负相关关系极其显著 ( r 二 一 0 . 9 668
明 N aZ C 0 3 胁迫下 , 呼吸作用受到阻碍 (图 7 ) 。
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图 6 N aZ C 3Q 胁迫对星星草种子萌发呼吸作用
的影响 (图中数字表示 N aZ Cq 浓度% )
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图 7 星 星 草 种子 萌 发 过 程 中 呼 吸强 度 与
N aZ C q 浓度的关系
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3
. 讨 论
种子萌发期间所需要的养料和能量主要来自它的储藏物质的转化和利用 , 这些物质在
种子萌发时水解成简单的营养物质 , 并运转到生长部位 , 作为构成新组织成分和产生能量的
源料 。 淀粉是星星草种子主要的储藏物质 , 星星草种子萌发过程中 , 伴随着吸水过程 , 淀粉
酶活性 、可溶性糖含量不断增加 , 并且 , 可溶性糖含量的大规模增加和淀粉酶活性的提高基
本上是同步的 。 N处C O 3 浓度大于 3 . 0 % 时 , 种子不能萌发 , 淀粉酶活性 、可溶性糖含量几乎
没有变化 。 储藏物质不能动员 , 是 N aZ CO 3 抑制星星草种子萌发的主要原因之一 。 此外
N aZ C O3 胁迫下 , 种子萌发过程中 , 水分吸收受到抑制 , 并且 , 种子萌发后的第三阶段吸水受
抑制尤为严重 (4) , 这和 N aZ C几 胁迫下 , 储藏物质不能水解 、 细胞内可溶性物质减少有密切
关系 , 因为种子萌发第三阶段迅速吸水的主要原因是由于种子内储藏物质大规模水解为渗
透性很强的小分子物质 , 降低了细胞内的溶质势 , 种子通过渗透作用而大量吸水 。 水分吸收
受阻又会进一步抑制细胞内正常的代谢活动如物质的运输 、 酶的活化等 , 种子萌发受阻 。
干种子吸水后的呼吸作用是种子萌发成长为幼苗的前提 。 因为只有通过呼吸作用 , 原
来储藏在种子中的养分才能完成转化过程而被动员 , 才能用于构建新的细胞 、组织和器官 。
而且呼吸作用通过对基质物质 (主要是糖类 )的氧化为幼苗的形态建成提供不可缺少的能量
供应 。 种子萌发过程中 , 呼吸强度的变化与种子吸水的变化趋势基本一致 。 线粒体膜系统
4期 孙国荣等 :盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中有机物 、 呼吸作用及其几种酶活性的变化 415
在干燥种子中不是完善的 , 只有在种子吸水后 , 线粒体膜系统才能进行修补 , 恢复线粒体的
功能 。 闰先喜等 s() 研究结果表明 , 2 % N a CI 胁迫下 , 大麦种子萌发过程中胚根细胞内线粒体
结构修复受阻 , 蜻膜不完善 。 N aZ CO 3 胁迫下 , 星星草种子萌发过程中 , 膜修复受阻 , 膜透性
增大 (4) , 因此星星草种子在 N屯co 3 胁迫下 , 很可能线粒体膜修复受阻 , 从而抑制其呼吸作
用 。 此外 N aZ C 0 3 胁迫下 , 主要储藏物质淀粉水解受阻 , 呼吸底物减少 , 也可能是种子呼吸
强度下降的原因 。
本研究结果表明 , N匆 CO 3 胁迫导致储藏物质的水解受阻 、 呼吸代谢受抑制是其抑制星
星草种子萌发的重要原因之一 。
参 考 文 献
1
. 阎秀峰等 . 盐分对星星草种子萌发的胁迫作用 . 草业科学 , 1 9 94 , 1 1 (4) : 27 一 31
2
. 上海植物生理学会编 . 植物生理学实验手册 . 上海 : 上海科学技术出版社 , 1 9 85
3
. 黄学林 . 种子生理学实验手册 . 北京 :农业出版社 , 1 9 85
4
. 陈月艳 , 孙国荣 , 李景信 . N a 2 0 3 3 胁迫对星星草种子萌发过程中水分吸收及膜透性的影响 . 草业科学 . 1 9 9 7 , 1 4( 2) : 2 7
一 3 0
5
. 闰先喜 . 盐胁迫下对大麦胚根细胞膜系统的影响 . 植物学报 , 19 4 , 36( 增刊 ) , 3 一 36