全 文 ：林 业科学研究 20( 巧 , 19 ( l ) : 117 ~ 1 20
Fo re s t Re 3 e 。硫
文章编号 : l (X) 1 一149 8 (2以拓 ) 0 1刁1 17很
朝鲜冷杉种子层积过程中萌发特性和内源激素 A BA 、 IA A 含量的变化
孙敬爽 , 贾桂霞 ‘
(北京林业大学园林学院 , 北京 1以洲〕83)
关健词 :朝鲜冷杉 ; 脱落酸(ABA ) ;生长素 ( IA A ) ; 休眠 ; 种子
中图分类号 : 57 2 文献标识码 : A
G e n rn l n a ti on C h a ra c te ri s ti c a nd E nd og e no us A B A
,
IA A C o n t e爪 C h a ng e in
th e S e ed Of A b ies ko re a na D u ri n g S t ra t i尔ng
S 刀W Ji ng 一sh ua ng , 刀咬Cu i嘴ia
( COl es of l月卫l ds e aP e A r c hi te e tu re
, B e ij i n g FO re s try U n iv ers i ty
, Be ij in g l《兄K) 8 3 , C hi n a )
A b st ra d : A6icS ko rea 础 s e e d s , w h i e h h ad a e e rt a i n do rm an e y e h ar e t e r , w e re tre at e d b y e o l d s t ra t ifi e at i o n to imP rov e 罗r -
面n at io n . Th e s e e d 罗俪 n at i o n rat e s an d 罗耐 n at io n e n e卿 w e re t e s t e d re s p e e t iv e ly t o d e t e丽n e t h e e fe e t of e o ld st r at ifi -
e at io n ( 4 ℃ for l d 、 15 d 、2 5 d 、40 d )
.
Th e re s u l t s s h o w e d t h at t h e lon 郎r t he d u rat io n Of e o ld s t rat ifi e at io n , t h e high e r
th e ge rtm n at i o n rat e
s an d g e rn 五n at i o n e n e卿 , an d 4() 一d盯 s t rat ifi e at io n h a d t h e b e s t e fe e t . E n do g e n ou s AB A , IAA e o nt e n t
in s e e d s w e re ex anu n e d s yn e h ro n o u s ly fo
r d ife re n t t o at m e ni s
.
F o r u n s t rat i fi e d s e e d s
, t h e re are m u e h AB A a n d l it t le IAA
.
F o l o wi n g t he P r o c e s s of s tra i fi e at i o n
, th e e o n te n t of ABA gra du al ly d e e re as e d
,
wh i l e IAA in e re a s e d
.
I t e o n e l u de d t h at e n
-
do ge n o u s AB A , IA A e o n t e n t i n s e e d s we re e o n n e e t e d w it h dorm an e y an d 罗而n a t ion Of A bies 肋re a na .
K ey wo 川 s : Ab icS ko re a na ; AB A ; 认A ; d o rm a n e y ; s e e d s
朝鲜冷杉 ( Ab ics ko re a na WI Is . ) 为常绿矮生树
种 ,高达 l m , 树冠塔型 , 树皮褐色 , 大枝轮生平展 ,
叶条形 , 正面为亮绿色 , 背面被两条白色气孔带 , 具
有鲜艳美丽的球果 , 观赏价值较高 , 在韩国为优良地
貌风景林树种和行道树种川 , 并在欧美等国家园林
中已得到广泛应用 , 我国目前未见有引种报道 。 在
国家林业局 “ 9 48 ”项 目的资助下 , 引进朝鲜冷杉的
种子 , 但其种子具有一定的休眠习性 , 如不经过任何
处理 , 发芽率仅为 40 % 左右 , 且不整齐 , 严重抑制了
种苗的生产 , 提高了成本 。 国内外学者对冷杉属
( Abics Mil
.
)部分植物的种子休眠习性和萌发特性
进行 了研究 。 对 于 西伯利亚冷杉 ( Ab ics ; ib 成a
Le de b
.
)种子 , 由于胚萌发所需的氧气受到限制 , 低
温层积 2 ~ 3 个月后发芽率为 10 % , 离体胚培养可
以达到 95 % 川 ; 对于秦岭冷杉 ( A . 。he 。~ 15 v an
Ti e gh
.
)种子 ,认为其中含有萌发抑制物 , 经沙藏层
积 (4 ℃ )28 d 后 , 发芽率和发芽势有明显的提高〔’];
眠江冷杉 ( A . 户义on 记na Re h d . e t Wi ls . ) 种子在低温
冷水中浸泡 14 d 后 , 可以明显地增强种子活力 , 出
苗率和存苗率都明显提高I’] ; 尽管认为黄果冷杉
(A
,
erns
t ii R e h d
.
)
、紫果冷杉 ( A . re e u、ta Ma s t . ) 、
鳞皮冷杉 ( A . sq ua ma 协 M as t . ) 没有明显 的休眠习
性 ,但是在 l ~ 5 ℃低温层积半个月后发芽迅速 、整
齐 I’〕。 国外对朝鲜冷杉育苗方面的研究主要集中在
收稿日期 : 2 0 5习3刀 1
基金项 目: 国家林业局 “94 8 ”引进项目 ,项 目编号 : 2 (X) 2一刀 l
作者简介 : 孙敬爽 ( 19 7 8一 ) ,女 , 河北辛集人 , 博士研究生 , 园林植物遗传育种 .
* 通讯作者
林 业 科 学 研 究 第 19 卷
苗木生态习性 、扦插繁殖中母株和插穗的筛选 、苗木
的施肥管理和苗木的最终生长量等 f’凶里 , 而对其种
子的休眠机理的研究至今未见报道 。
本丈主要研究不同的低温层积处理时间对朝鲜
冷杉种 户发芽的影响 , 同时测定了不同处理过程中
内源激素 IA A 、A BA 含量的变化 , 以分析朝鲜冷杉种
子的休眠机理 ;为朝鲜冷杉的种子处理和苗木生产
提供一定的理论和实践指导 。
利料和方法
1
.
1 层积处理
朝鲜冷杉种子千粒质量为 7 . 60 1 5 9 , 与冷杉属其
它种子川比 , 平均质量相对较小 。 引进种子空粒达到
50 %
, 层积前首先通过净种去除不饱满的种子 , 用
0
.
3% 白勺KM n O 4 处理 30 m in , 浸种处理 24 h ,然后与湿
沙搅拌一勺匀 ( 沙与种子的体积比为 2 : 1 ) , 放在冰箱
内 ,温喷一 为4 ℃ 。 层积时间分别为 巧 d 、25 d 、40 d 、)
1
.
2 发芽试验
分弓IJ取层积沙藏 15 d 、2 5 d 、4 0 d 的种子 , 以清
水浸泡 1 1、的种子为对照 。 试验前将各处理的种子
用清水冲洗干净 , 均匀地放置在培养皿的无菌滤纸
上 , 浸湿滤纸 , 放在发芽箱中。 温度为 25 ~ 30 ℃ ,
光照 8 ,、 · d 一 ’ , 每种处理 10 粒 , 3 次重复 。 每 Z d
观察 1 一欠发芽情况 ( 以白色胚根露出为标准 ) , 分别
测定发茅率和发芽势 。
1
.
3 内源激素 认A 、A B A 提取分离和测定
本试验分 5 次取样 , 分别为层积 巧 d 、25 d 、40
d
, 以清水浸泡 l h 作为对照 。 每次取样 1 . 0 9 左右 ,
层积样品分别用液氮进行处理 , 放在 一 40 ℃ 的冰箱
中保存 本试验采用气相色谱 一质谱法定性定量 , 具
体流程如下 :
_ , ~
, 、 , , , 加石英砂 , 抗氧化剂 , 80 % 冷甲醉 、 ‘ , _ _
们、月入 ,十 口口——一—一— 甲 7 L 刀」刃~一 、 , 一 , _ _ , _ , _ 、 , 、 卜 _ _ 、 , 、 加 l 滴浓氨水磨 , 过夜一 加内标 、过滤 , 甲醇冲洗兰一沐浓缩 ( 35 ℃ ) 至水相 , 冻融 3 次 -一 *离心 , 收取 上清液一 调 p H 值 2 . 5 一 3 . 0 圣醚三受!垫积 ) 一 , 进行
~ ~
. ,
~
、
~
、一 加 2 滴浓氨水 _ r , _ _ _ .萃取 , 收集上 清液 ‘生皿旦 生兰兰 卜 浓 缩 至 1几 , 过 柱
2 滴浓氨水 、 , ~ _ _ r , _ 、 _ _ . _ .止 兰兰二竺二千浓缩至干 , 抽真空一 甲醋化 一一 三甲基硅烷化一 GC 一M S 定性定量 。
2 结果与分析
2
.
1 层积过程中种子萌动的变化
朝鲜冷杉种子在层积沙藏中是一个缓慢吸水和
发芽的过程 。 对不同层积时期的种子萌动情况进行
检查 , 以白色胚根突破种皮为指标 。 层积 巧 d 时 ,
种子没有明显的萌动迹象 ; 25 d 后 , 有 巧% ~ 20 %
的种子开始露白 ,但大多数为根端开始膨大 , 白色胚
根出现较少 ;层积 40 d 时检查 , 30 % 露出胚根 , 另有
大量的根端膨大 , 开始露白。 由此可以看出 , 朝鲜冷
杉种子具有轻度的休眠习性 , 层积沙藏 25 d 后 开始
打破部分种子休眠 , 40 d 后 , 1/ 3 种子开始咧嘴 , 达
到播种要求 。
2
.
2 发芽率和发芽势的变化
图 l 表明 :低温层积处理对朝鲜冷杉的发芽率
和发芽势均有显著的作用 ,且随着层积时间的增加 ,
种子的发芽率和发芽势明显地提高 。 其中层积沙藏
2 5 d 和 40 d 发芽率都达到 75 % 以上 ; 对照种子发
芽率相对较低 ,仅 45 % 。 从图 2 可以看出 , 层积沙藏
40 d 的种子发芽势较高 。
n0001nU9R6,1、4飞J‘l
穿哥街州
10 12 14 1 6 18 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8
发芽时间习
一今一
- 心卜 .
图 l
C K
4 0 d
一去一 1 5 d
- 叫) 一 G A 3
一O 一 2 5
朝鲜冷杉种子在不同条件处理下发芽过程
第 1 期 孙敬爽等 :朝鲜冷杉种子层积过程中萌发特性和内源激素 A BA 、 IA A 含量的变化
1 5 d 2 5 d
处理
口发芽势 . 发芽率
图 2 朝鲜冷杉种子不同处理的发芽率和发芽势
2
.
3 A B A 和 LAA 含璧的变化
内源激素的变化是种子储藏物质转化 、大分子
物质合成和萌发的重要条件〔’“} 。 层积催芽能够促
使种子合成生长激素 , 降解抑制激素。 由图 3 可以
看出 , 随着层积沙藏时间的延长 , A BA 含量逐渐下
降 , 层积 巧 d 与对照相比下降了 47 . 8% , 层积 25 d
含量最低 , 是对照的 1/ 10 ,层积 40 d 与 25 d 没有明
显差异 。 而内源激素 IA A 的含量随着层积时间的延
长逐渐增加 , 层积 巧 d 与 25 d 其含量没有明显区
别 ,但与对照相比增加了 109 . 8 % ,层积 40 d 时其含
量最高 , 是对照的 12 倍 ; 另外 , IA刀A BA 比值随着
层积处理有明显提高 , 其比值分别为 0 . 04 2 、0 . 170 、
0
.
5 5 7
、
3
.
6 7 9
。 种子层积沙藏 2 5 d 前 , 内源激素
IA灯A BA < l; 层积沙藏 40 d 时 , 由于 IA A 含量的明
显增加 , 其比值达到最高 , 内源激素 IA刀A BA > 1 。
CK 1 5 d 2 5 d 40 d
. IAA 口 AB A
图 3 朝鲜冷杉种子不同处理的内源 认A 和 A B A 含量的变化
3 讨论
关于种子休眠与内源激素的关系 , 曾一度成为
研究者所关注的热点 。 由于 A BA 广泛存在于休眠
种子中 , 因此对引起种子休眠内源激素的研究也主
要集中在 ABA 上 , 一般认为高浓度的 A BA 是造成
植物种子生理休眠的重要原因 , 其主要抑制核酸的
正常代谢 , 干扰核糖核酸 ( R NA ) 的合成 , 从而阻抑
了蛋白质和有关酶的合成 , 使种子不能进行正常的
代谢活动〔‘2〕。 在有些植物中 , 种子的内源 A BA 含
量与其休眠深度之间呈明显 的正相关关系 , 如苹果
(肠lus 尹u m iz。 M iu . ) [’8 ] 、 桃 (乃期。 尸e rs 如 ( L . )
B a t s e h
.
) t ‘, 马
、 水 曲 柳 ( 凡。劣i n us ma 威人~ a R u -
Pr
.
)画 。 有些研究认为〔’‘, ’3 一 , , 〕, 低温沙藏处理可以
打破由A BA 造成的休眠 , A BA 含量通常随着层积沙
藏过程及其休眠的解除而降低 。 但是 , 在有些植物
的研究中也曾经得到不一致的观点 , 谭志一等「” 〕用
气相色谱测定了经过层积和水洗红松 ( Pi n us ko -
ra ic ns ia Si e b
.
et Z uc c
.
)种子的内源 AB A 的含量 , 发
现都能使内源 A BA 含量降到相近的水平 ,但是层积
的能萌发 ,水洗的仍处于休眠状态 , 因此认为红松种
子休眠与 A BA 含量无直接关系 ; 赖力等〔”1用外源
A BA 处理离体胚的研究证明 , A BA 与休眠无直接关
系 。 近来更多的实验 [’3司, 1表明 , A BA 的含量在种子
贮藏或低温层积过程中的降低并不是解除休眠的前
提条件 , 种子休眠的诱导和解除可能是包括 A BA 在
内的多种抑制因素协调作用的结果 。 通过本实验的
研究表明 :朝鲜冷杉种子层积沙藏之前 , 种子内含有
大量的 ABA ,抑制了发芽率和发芽势 , 使发芽率仅仅
达到 4 0 % 。 层积 25 d 后明显地降低了内源 A BA 的
含量 , 大大提高了发芽率 。 因此 ,本人认为朝鲜冷杉
种子的休眠习性与内源 A BA 的含量仍有密切关系 ,
但对于单一 的抑制物 A BA 的含量是否成为引起朝
鲜冷杉种子休眠的主导因素需要进一步的研究 。
IA A 在解除种子休眠方面的报道不多 , 而且结
论也各不 相同。 按照 K oc h an ko v 〔川 等人的观点认
为 , 生 长 素 ( IA A ) 参 与 了 休 眠 调 节 。 曾有研
究〔’‘, 27 ·2 8〕表明 :在层积处理中 , 休眠种子中 IA A 含
量总体呈上升趋势 , 对解除休眠起到一定的作用 。
另有一些研究则表明种子休眠解除过程中 , 与 IA A
含量关系影响不大 , 过高的 IA A 含量甚至起到负面
作用 。 如 s i rc a r [川认为 :水稻 ( oTyta , a t初。 L
.
) 的休
眠是因为胚乳中 IA A 浓度过高引起的 。 李金克
等[”」对红松休眠机理的研究中认为 : 过高浓度的
IA A 对种子发芽不利 ; 高红 兵等〔” 」在东北红豆杉
( 入王%。 e usr haz : e S i e b
.
e t Z u e e
.
) 层积过程中 , 认为少
量 IA A 的增加是由于胚的生长造成的 , IA A 与其休
眠和萌发关系不大 ; Pa u 〔’“]在研究火炬松 ( Pi n us t ae -
da Li n n
.
) 也发现 , 火炬松种子在层积过程中其 IA A
含量变化不大 。 通过本实验研究发现 , 激素 IA A 在
朝鲜冷杉种子层积沙藏过程中呈上升趋势 。 其中沙
藏 巧 d 、25 d 都比对照提高了 109 . 8 % , 层积 40 d 时
藕穿撇粼,哥版洲
05 021宁如·的目丫啊如核越肠之
120 林 业 科 学 研 究 第 19 卷
达到最高 , IA 刀A BA 达到最高 , 和种子发芽势的动
态相一致 。 因此 , IA A 作为促进剂在解除朝鲜冷杉
种子休眠过程中起到一定的作用 ;但是层积 25 d 与
4 0 d 时种子的发芽率没有明显差异 , 内源 IA A 含量
是在 AB A 含量明显下降和部分种子休眠解除之后
才呈现明显上升趋势 。 因此 , IA A 含量的提高可能
是由于种子在休眠解除后种子萌发胚的生长引起
的
参考文献 :
[ l ] 玩e K ( : , Ahn K Y A . St u d y on di v ers 沂 in g Of Pl ant 叩ec ies for th e
俪d sc a l二 e o n s tru e t ion in K o rea {J 」. 反。ul Nati on d U n iv ers ity J o ur -
n al Of Agh e u l tu ral Sc i e n e es , 19 1 , 16 ( 1 ) : 6 7 ~ 8 0
〔2」国家林业局国有林场和林木种苗工作总站 . 中国木本植物种子
[ M〕. 1匕京 : 中国林业出版社 , 2加 l : 10 ~ 17
〔3〕赖江山 , 李庆梅 , 谢宗强 . 濒危植物秦岭冷杉种子萌发特性的研
究I J」. 植物生态学报 , 20 3 , 2 7 ( 5 ) : 6 6 1 ~ 6“
〔4 〕马存世 , 尹承陇 . 峨江冷杉种子育苗试验的研究仁J] . 甘肃林业
科技 , 19 8 ( 4 ) : 17 ~ 2 0
[ 5 ] K im 叹;ab T ae , C h o G ab C h u l
.
Co呷ari son o f 目刃wt h e on d i t io n of
A6如 级, , na w i lso n by d i面e t s [ J ] . Kore an j ou m al of En 说、nme n t
an d E 。。通吃y , 20 [X ) , 14 ( 17 ) : 80 ~ 8 7
[6 ] K im ( ; 5
.
Efe e t o o f m o th er 比 娜。 , ti m i飞 Of e u t t i n g an d 脚叭h
此即 la o. ,rs on e u t t in , i n Ko an fi r ( A‘如 肋肥口加 Wi lson ) [ J 〕·
取se a n 七 R e户〕rt o f th e I n s ti t u t e o f Fore st 峨支 n e t i e s , 19 8 8 , 24 ( 35 ) :
4 7 ~ 5 6
[7 】Ch u n ‘ 5 H . A st u dy on th e d iame ter in e re me n t Of Inaj o r e on ife o in
th e m i(l 沮e are a 成 Ko rea 【J ] . 」叨m以 of K o re 二 Fo re s try S倪 le ty ,
19 8 5 6 8 ( 1 1 ) : 5 2 ~ 5 9
[ 8 } K im ‘二S , K o h J G
. , K im C 5
.
h』u en e e s Of s h a d i昭 an d 50 11 加而 -
脚t s 二 n th e gro w t ll c harc t e ri s ti e s of Ab必 板〕花口na se edl i n 乎 [ J ] 。
R e se a 联 : h R e pe rt Of th e F o re s t (;e n e 石e s R e se axc h In s t l t u te , 19 9 3 , 2 9
( 8 ) : 165 ~ 169
[9 1K im 〔ab T a e , Ch o G a b C h u l . S tu d ies on th e stru e ture Of fo
r e s t c o m
-
m u n i , y in su bal p in e zon e Of TO叮u s an :Ab如 肋r e a na fo 二 , t [ J〕. K o -
~ 卜。m目 Of E
n v如n me nt an d E e olO 盯 , 1 99 9 , 13 ( l ) : 7 0 ~ 7 7
仁10 」A A 卜恩 . 王沙生 , 洪铁宝 . 种子休眠和萌发的生理生化〔M〕.
高荣孚译 . 北京 :农业出版社 , 19 89 : 3
〔川 高红兵 , 昊榜华 , 孙振良. 东北红豆杉层积过程中内源生长素
和脱落酸含量的变化【J l . 吉林林学院学报 , 19 8 , 1 4 ( 4 ) : 187
~ 18 q
f 12 1 郑光华. 种子生理研究【M 〕. 北京 :科学出版社 , 2以M : 307
【13 ] 张良诚 , 唐德纫 , 石湘年 , 等 . 红松种子休眠和层积生理的研究
【A ] . 见 :中国植物生理学会 . 第一届论文集 〔C〕. 北京 : 中国
植物生理学会 , 1% 3 , 53 ~ 54
仁14 ) 张培玉 , 杨晓玲 , 项殿芳 , 等. 山植种子休眠 、萌发与内源激素
含量的变化【J] . 河北农业技术师范学院学报 , 19 3 , 3 ( 3 ) : 7 ~
l 0
「巧 〕王文章 , 刘恩举 , 陈杰 . 红松种子抑制物的提取 、分离、鉴定
[ J ]
. 中国科学 , 19 80 ( 9 ) : 8 9 ~ 9 06
[ 16 〕陈杰 、王文章 . 用放射免疫法测定红松种子休眠 、层积萌发时
ABA 的含量 [ J ] . 东北林业大学学报 , 19 8 7 , 15 ( l ) : 7 ~ 1 1
〔17 〕智信 . 松属部分树种种子休眠原因和休眠机理及催芽技术的
研究[ D 1 . 北京 :北京林业大学 , 19 9。, 4 1 ~ 5 1
[ 18 ] Ru fin i e k i R
.
S tu di e s o n AB A in aP Pl e s e ed s [ J ]
.
Pl an ta , 19 6 9 ,
8 6 : 6 3 ~ 6 8
【19 ] Bo n 别旧 y p A . Do n i s F G . AB A lev e l s in Se e ds o f p eac h . 1 .
E fe e ts of s tra 击c‘。n t e m p二ratu 。 〔J ]
.
J Ame r 撇 Hort S‘ ,
19 88 , 102 ( l ) :26 ~ 2 8
仁20 」郭维明 , 李玮 , 郭廷翘 , 等. 水曲柳种子后熟期间内源抑制物的
特点及其与更新的关系〔J] . 东北林业大学学报 , 19 91 , 19 ( 6 ) :
月4 ~ 5 3
【21 ] 谭志一 , 董愚得 , 房粗仁 , 等 . 红松种子休眠与脱落酸及外种皮
的关系 [J ] . 中国科学 , 19 8 3 ( B ) , 9 : 5 16 ~ 52 2
【2 ] 赖力 ,郑光华 , 幸红伟 . 红松种子休眠与种皮的关系【J」. 植物
学报 , 19 8 9 , 3 1 ( 12 ) : 9 2 5 ~ 9 3 3
仁23 ] 郑彩霞 , 高荣孚 . 脱落酸与内源抑制剂对洋白蜡种子休眠的影
响 [ J ] · 北京林业大学学报 , l卯 l , 13 (4 ) : 12
〔24 ] 管康林 , 方星 , 郑纲 . 山茱英种子休眠原因与萌发条件〔J ] . 植
物生理学通讯 , 19 89 , 2 5 ( 5 ) : 24 ~ 27
仁2 5 ] W al 切n D C . D oe s ABA PI 叮 a o l e in se d 罗rnu n at io n 〔J ] . Isr J
B ot , 198 0 , 2 9 : 16 8 ~ 18 0
仁2 6 ] KOC h an k o V G , G i tz e s ik M , Ch oj n o w s k i M , e t aL E fe c t o f t e m Pe ra -
t u re ,脚Wt h , 即 l a t o rs an d o th e r c h e m i e aIS o n Ec h i~ 那
, 伪陀口
( L
.
) M二n e h s e ed 罗耐n at io n an d se etl i吧 s u rv iv al [ J ] Se ed Sc i
& T e e hn o l , 19 9 8 , 2 6 : 5 4 7 ~ 5 54
「2 7〕杨万该 ,青钱柳种子休眠原因及萌发生理的初步研究仁D〕. 南
京 :南京林业大学 , 2仪”
【28 〕郭永清 . 北美鹅掌袱种子休眠机理及老化特性的研究〔D 1. 南
京 :南京林业大学 , 2以”
【29 〕李金克 , 金幼菊 , 陈华君 , 等 . 红松种子层积催芽处理和萌发过
程中内源 GA 。和 IA A 含量的变化【J ] . 河北林果研究 , 19 9 7 , 12
(3 ) : 20 3 ~ 20 8
〔30 〕陈学梅 , 王沙生 . H P扰 方法测定植物组织内源 A B A 、IA A 、N AA
含量的变化 [J 」. 植物生理学通讯 , 19 2 , 2 8 (5 ) : 36 8 ~ 37 1