全 文 ：第 4 卷 第 2 期
1 9 9 1 年 4 月
林 业 科学研 究
FO R ES T R ES E A R C H
V o l
.
4
,
N o
.
2
A Pr
. ,
1 9 9 1
元宝械种子休眠生理的研究 *
孙秀琴 田树霞
(中国林业科学研究院林业研究所)
摘要 本文对元宝械种子休眠生理进行了研究。 发现未受损的完整种子 , 在休眠结束之前 ,
需经低温 2 ~ 5 00 层积40 ~ 50 天处理才可萌发 , 而剥去果皮、种皮的种子在恒温 2 5 ’C , 每天光照8h
条件下 , 1 . 5天就萌发 , 6 天萌发率达” % 。 影响种子休眠的原因主要是元宝械种子的果冬皮 、 种
皮对种胚的吸氧量起着阻滞作用 , 对种胚的膨胀有物理机械性限制作用 。 其次是抑制物—单宁的向外弥散。 经过层积的种子由于酶活性增强 , 促进了胚内营养物质的转化 , 因而提高了种子对
抑制作用的抵抗能力 , 使休眠期缩短 , 萌发期提前。
关扭词 元宝械 . 种子休 眠 . 抑制物
元宝械 (A ce : t邝nc at u m B un g e )为械树科树种 , 又名元宝枫 , 是主要的 绿 化 、 用 材树
种 。 种子可榨油 , 果皮和种皮可提取单宁 。 因此 , 元宝械又是一个经济树种 I‘」。
元宝械种子和其他械树种子一样 , 在休眠结束前需要一个潮湿低温条件 。 如糖 械 (A : 。
s a ec ha : u m Ma r sh
.
)
、 挪威械(A c e : p la ta n o玄d e : L . ) 的种子中含有休眠型种胚 工2 , “1 ; 圆叶械
(A c e : c ir c i: a t u nz Pu r s h )
、 茶条械 (A c e : g 矛n n a la M a x im . ) 、 羽叶械(A c e : , e g u n d o L . )和
欧亚械 (A ce : p se ud oP I以an 盯 L . ) , 其休眠原因是种子外果皮和种皮之故 [s, 连] , 这说明在同类
物种中 , 种子的休眠方式是有区别的 。 元宝械种子休眠方式是哪一种? 其休眠生理怎样? 果
皮 、 种皮以及抑制物起了什么作用 ? 作者自1 9 87 年至今进行了初步探索 , 以期为今后元宝械
种子检验的预处理 、 苗圃播种及解除种子休眠提供理论依据 。
1 材料和方法
1
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1 材料
元宝械种子于 19 8 7年采自北京 。 风干种子含水量 为 8 . 5 % , 净 度 为 96 % , 千粒 重为
1 7 5
。
2 9
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1
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2 方法
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2
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1 种子层积处理 完整种子和剥果皮种子用 1 %的次氯酸钠消毒 10 m in , 冲洗净后 , 再
放到20 ℃水中吸胀一昼夜 , 取出用湿砂层积 , 置于4 ℃条件下 , 进行 20 、 30 、 4 0 、 5 0天发芽
率测定 。
1
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2
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2 萌发 能力侧定 将完整种子和剥去果皮、 种皮种子分别放在垫有湿润滤纸的培 养 皿
内 , 在恒温25 ℃ 、 每天光照s h 条件下进行萌发试验 , 并观察记录 。
本文于 1 9 9 0年1 1 月2 3 日收到 。
* 本项研究的液相色谱分析 、 电镜扫描 由中国林 科院分析中心王文芝 、 腰希 申两位工程师完成 , 在此一并致谢皿
18 6 林 业 科 学 研 究 4 卷
1
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3 扫描 电镜观察 观察种子的果皮 、 种皮对种胚膨胀的物理性限制作用及其 结 构特性
对种子萌发的影响 。
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4 种 子 果皮 、 种皮的透性测 定
1
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2
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4
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1 种子的透水测定 取5 9 完整种子和剪破果皮 、 种皮 种子 , 按重量变化测定 吸 水
率 。 2 次重复 。
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4
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2 种子的透气性测定 用瓦氏微量呼吸计测定完整种子 、 去果皮和去种皮种子 的 吸
氧量 , 每组 4 次重复 。 试验种子需先消毒 , 然后吸胀两昼夜 , 取 出吸干表面浮水再 测定 。
1
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2
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5 种子果皮 、 种皮抑制物 的浏定
1
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2
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5
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1 种子内源激素的测定 取 1 9 果皮和种皮样品 , 加 25 m l甲醇在低温条件下搅拌 , 反
复提取 , 然后浓缩 。浓缩液用高效液相色谱仪分析测定激素活性物质 (A BA 、 IA A 、 G A 3 、 Z ) 。
1
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2
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5
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2 未层积和层积种子的果皮 、 种皮水浸出液 的制备 分别取 50 粒种子的果皮和种皮 ,
研磨 , 放入装有 40 m l蒸馏水的三角瓶中 , 置于 4 ℃条件下两昼夜 , 然后以 4 。。。转 / m in , 离
心 2 0 m in , 取上清液待用。
(1) 用该浸出液对小白菜种子做生物鉴定 ,
(2) 用该浸出液对已解除休眠的元宝械种子做回归试验 。
1
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2
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6 风干种子和层 积不同时间种子单宁(揉 酸 )含量的刚定 分别取样品加入乙醚 、 乙 醇
混合液(4 : 1 ) , 提取单宁 , 用滴定法测定单宁含量 。
1
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2
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6
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1 测试果皮 、 种皮 内的化学物质单宁抑制活性 。
1
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2
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6
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2 用 已知单宁对 已解除休眠的元宝械种子进行鉴定性试验 。
1
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2
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7 用72 1分光光度计浏种子脱氮酶活性 ¹ 取不 同处理层积40 天种子的 胚 ; º 将 胚 用
0 . 1% T T C 溶液染色 , 用丙酮提取 、 定容 、 离心 , 再用分光光度计在 490 n m 波长处测各光
密度值 。
1 . 2 . 8 用葱酮 法测 子叶可溶性总糖量 配10 一 120 “g / m l葡萄糖系列溶液 , 用7 21 分 光光度
计在 6 20 n m 波长处测光密度值 , 绘标准曲线 。取层积 20 、 30 、 40 、 50 、 60 天 不 同处理种子的
子叶各1 9 (干重 ) , 磨碎 , 用80 % 乙醇煮沸 , 反复提取上清液 , 离心 、 定容 , 取 0 . 1 m l定容
液 , 加 3 m l蕙酮 , 在9 0 仁e 温度下加热lo m in , 冷却后用 6 2o n m 波长测光密度 值 。 再从标
准曲线上查出层积不 同天数子叶可溶性糖的含量 。
2 结果与分析
2 . 1 种子层积处理
从图 1 看出 , 元宝械种子需要冷层积才能萌发。 试验说明种子随层积时 间的延长休眠逐
i斩被解除 , 尤以去果皮的种子效果最显著 。 层积40 天和50 天的去果皮种子发芽率分别为70 %
和92 % , 完整种子分别为34 %和70 % 。 显然 , 剥果皮有利于种子萌发 。 试验得出这样结论 :
果皮不仅机械地阻碍了种胚的膨胀和氧气量的透过 , 同时也阻碍了种子内抑制萌发物质的分
解与外渗 。
2 . 2 种子果皮 、 种皮对发芽的形晌
元宝械种子较大的成熟胚 , 经 “四哇”染色测定发现其生活力很弧 。 儿宝械种于果皮 、 种
2 期 孙秀琴等 : 元宝械种子休眠生理的研究
皮均较薄 , 若想使其萌发 , 却很困难 ￡2 1 。 所以
进行果皮 、种皮对种子发芽影响的比较实验 。
从表 1 可以看出 , 在同样培养条件下 , 剥去果
皮 、种皮的种子 1 . 5 天就初萌 , 6 天发芽率达
9 9 % ; 只剥果皮的种子 3 天初萌 , 10 天发芽
率达30 % ; 而完 整种子 19 天才开始初萌 , 30
表 1 果皮、 种皮对种子发芽的影响
发芽 条件
种子处理
基质 光职
( h )
温度
(℃ )
初萌天
数(d )
发芽率
(%)
萌发天
数(d )
八比几ŽR一.吸
八次)赞洲擂
30 性0 5 0
层积时间 ( d )
图 1 低温层积对种子萌发的影响
o一 “一 。剥果皮种子 x 一 义 一 x 完整种子
完整 (对照) 滤纸 8 2 5 1 9 2 3 0
剥 果 皮 滤纸 8 2 5 3 3 0 1 0
剥 种 皮 滤纸 5 2 5 1 . 5 9 9 6
往 : 完整种子胚根伸 出果皮、 种皮即为初 萌 , 去 果皮
种子胚根伸 出种皮为初萌 , 去掉果皮 、 种皮的种子胚 伸长
到其纵轴长的 1 . 5倍为初萌。
天发芽率也仅有 2 % , 此现象足以说明种子的果皮 、 种皮是引起休眠的原因, 而胚本身并不
休眠 。
2
.
3 果皮 、 种皮对种胚物理性限制作用
用扫描电镜对元宝械果皮、 种皮进行了观察 。 图 2 表明元宝械种子果皮细胞壁上的纤维
素组成了许多微纤丝 (木质部外纤维素分子 ) , 聚集成有规则排列致密的条纹状 16」。 这种木质
化了的果皮对种胚的膨胀及抑制物的弥散是不利的。
图 2 元宝械果皮 电镜 扫描结果 ( 3 26 x ) 图 3 元宝械种皮电镜扫描结果 ( 3 2 6 斌 )
图 3 表明薄而硬的种皮 , 经 电镜观察 , 种皮的厚角组织细胞有大量的果胶质 和 大 石 细
胞 [nl , 细胞壁上的微团在轴面上的方向是有规律的鱼鳞坑状 , 种皮的这种结构有碍气体交换 ,
降低氧的透过率 , 影响种子萌发所需要的能量来源 , 即有机物的生物氧化 。 符合树木种子休
眠的一个重要原因就是种皮 (外被 )阻碍胚对水分 、 氧气的吸收 , 机械地阻碍胚的生长和抑制
物质向外扩散 , 从而延误萌发的理论 〔‘〕。
1 88
2
。
4
2
。
4
。
1
业 科 学 研 究 4 卷
果皮、 种皮对透性的影晌
种 子的透水性 据韦布 (W e b b) 和 不 · ~ - -二ƒ%„辞韶督申黎
沃尔因 (W a r e in g ) 在 rg 了2 年报道 !‘) , 欧亚
械种子经 10 天的浸泡 , 带种皮和去种皮的种
子所吸收的水分足以满足种子萌发用水 。 所
以他们断定种皮的吸水障碍似乎不能看作是
种子产生休眠的原因, 还认为其他械属植物
也表现了类似情况 。
本试验的元宝械种子 , 无论完整种子还
是剪破果皮 、 种皮的种 子 , 浸 水 12 h 后 ,
吸水量均超过全部吸水量的75 % 。 虽然剪破
吸 涨天 数( d )
图 4 水的吸服曲线
-一 完整种子 , —剪破果皮 、 种皮种子
果皮 、 种皮种子初始4 8 h 吸水较 快 , 到72 h 时 , 两者吸水基本相同(图 4 ) 。 由此可见 透水
性不是种子萌发的限制因子 , 此结果与上述结论 〔‘]完全一致 。
2
.
4
.
2 种子的透气性 由于果皮结构致密 , 种皮吸水后明显地粘液化 , 降低了种子的 透 气
性 。 剥去果皮 、 种皮后 , 种子吸氧量 (口/ g 干重 ·h) 大大地增加 , 完整种子 2 . 8 ; 去果皮 种
子 48 . 1 ; 去种皮种子 138 . 3 。 这不仅提高了种子的有氧呼吸能力 , 而且有利于种子脂 肪 转化
为糖 。 因而 , 果皮、 种皮限制氧气的透入是影响种子萌发的重要原因之一 。
2
.
5 果皮 、 种皮内抑制物对种子萌发的影晌
2
.
5
.
1 经高压液相色谱分析种子果皮 、 种皮 内源激素物质的测定表 明 , 果 皮 内含 有 促进
萌发的玉米素( Z ) 和赤霉素 ( G A 3 ) , 不 含抑制剂脱落酸 ( A BA ) , 种 皮 内尚未检出激素类物
质 (图 5 ) 。 因而元宝械种子不是因果皮 、 种皮 内含有抑制萌发的脱落酸而休眠 。
色诱条门-
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: 、V 一B o n 白p a k l, h e 二y ; 0 , 盆“公 .
流动书1 : ( 落剂 ) C ll, CN 一C lloo 于1 ‘1 0
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牟立洲1器 : 紫外2 3一n m x o . I A 心卜5
图 5 四 种植物激素标准样图
2
.
5
.
2 种子果皮 、 种皮水浸出液衬种子萌发 的影响
(1) 小白菜种子的生物鉴定表明 , 元宝械种子果皮、 种皮中存在种子萌发的化学抑制剂
(表 2 ) 。
由表 2 看出未层积果皮 、 种皮水浸出液中均存在某种萌发抑制物 , 其发芽率和根革平均
2 期 孙秀琴等 : 元宝械种子休眠生理的研究
表 2 果皮 、 种皮水没出液对小白菜种子
萌发与生长的形晌
试 材
浸 出液
发 芽 率 根茎平均长 根茎长/对照
(% ) (
e m ) (%)
处理
06
八 几」tU才2‘土74丹」,月匀了沪O⋯,曰弓上n”60Ot开才‘水液馏皮蒸果种未层积
八”Ž1‘U八U”叹‘土,占46Ž匕碑才
.
J叨⋯3n舀1084户合J“亡口
总长都低于对照 。
( 2 ) 已解除休眠的种子回归试验表明 ,
元宝械种子 的果皮、 种皮水浸出液不仅抑制
小白菜种子的萌发生长 , 而且也有效地抑制
了已经解除休眠的种子继续萌发和生 长 (表
3 )
。 试验证明种子果皮、 种皮确实存 在 抑
制种子萌发的化学抑制物 , 而且种皮大于果
皮 , 并通过层积可使这种物质向外弥散 。 此
结果从逆 方 向 验证 T W e b b 和 W a r e i n g
对欧亚械种子通过水的淋溶促进种子萌发的
试验 。
层 燕 馏 水
积 果 皮 液
( 6 3 d ) 种 皮 液
注 : 层积和未层积不是用同一批的小白菜 种子。
表 3 果皮、 种皮水沮出液对已萌发种子的抑制状况
层积时间 根下胚轴平均 长 与对照比
没 出 液 生 长 状 况
( d ) (
e m ) ( %)
对 照 蒸 馏 水 2 . 1 10 0 胚根和胚轴生长健壮 , 根毛多而白嫩
未 层 积 果 皮浸 出液 1 . 2 3 58 . 3 胚根受抑制 , 胚轴生长缓慢 , 根毛少
(0 ) 种皮浸出液 。. 45 21 . 3 胚根和胚轴均受抑制 , 无根毛 , 褐 色
层 积 果 皮浸 出液 1 . 8 6 8 8 . 1 胚根微受抑制 , 胚轴生长 良好 , 根 毛多而白
( 6 3 d ) 种 皮浸 出液 0 . 74 35 . 1 胚根受抑制 , 胚轴有少量伸长 , 无根毛 , 淡揭色
2
。
6 种子果皮 、 种皮的乙雌 + 乙醉提取液对种子萌发生长的影晌
2
。
6
.
1 据有关资料记载 , 元宝械种皮单宁含量达1 6 . 6 % , 较一般植物的含量都高 Ll , 不仅
其茎的皮含有单宁 , 种皮组织中也存有单宁Ie1 。 表 4 表明 , 随层积时间的延长 , 单宁向外弥
散越多 , 发芽率也相应地提高 。 看来 , 这种单宁物质对种子萌发起着很强的抑制作用 。
2
.
6
.
2 用 已知单宁对已解除休眠的元宝械种子进行鉴定性实验 。 表 5 表明种子果皮 、种皮水
浸出液对小白菜种子的生物测定及对已解除休眠种子的回归实验的抑制作用做到 了 内外印
证 , 并随浓度的提高抑制作用也越来越明显 。
单宁含有丰富的酚经基 , 它通过酚氧化酶固定氧 , 阻碍胚的需氧呼吸 , 单宁与蛋白质结
合会抑制酶活性 , 进而影响种子养分的分解、 转移 、
裹 4 果皮、 种皮内单宁含t 的洲定 2 . 7
影晌
利用及所有代谢过程 。
不同层积处理对种子胚脱氮醉活 性 的
层积时间
( d )
单 宁 含 量 层积/对照材
( m g / l oo m l
· 粒) ( %) 从表 6 可以看出 , 未层积胚的脱氢酶活
性最低 , 测得光密度值为0 . 1 28 , 层积40 天的
完整种子为。. 2 0 2 , 剥去果皮种子更为显著 。
经 4 0天湿冷层积处理的完整和去果皮种子发
芽率分别为34 %和 70 % , 说明种子在 层 积
期间不仅呼吸作用加强 , 而且脱氢酶活性有
不同程度的提高 , 同时也表明了细胞内部 已
n”†Ž的”nU1.1
j工n7内石
:
1一7对 照
( 0 )
果
种
皮
皮
( 3 0 )
果
种
皮
皮
.
9 9
。
2 9
S 8
9 3
( 5 0 )
果
种
皮
皮
0
。
9 7
石 . 连连
57
吕3
1 90
表 5
浓 度 根 和下胚轴
平 均 长
(m g / m l) (
e m )
对 然 4 . 9
林 业 科 学 研 究 4 卷
己知单宁对已娜除休眼的元宝桩种子的抑翻作用
处理 /对燕
(%)
生 长 状 况
1 0 0
99
.
8
9 2
.
8
4 3
.
8
34
.
7
3 0
.
0
根生长迅 速 白 嫩 粗壮 , 侧根 3 一 7 根 , 子叶绿 , 真叶展
开 , 下胚轴长 i ~ Z e m
根生 长迅 速 白 嫩 粗壮 , 侧根 3 ~ 7 根 , 子叶绿 , 真叶展开 , 下胚轴长 1~ Z c m
根有 轻度抑制 , 侧根 3 ~ 5根 , 子叶绿 , 真叶展开 , 下 胚 袖
短 , 1 一1 . se m
根受抑制 , 无侧根 , 子叶展开 , 但较黄 , 少数 真叶展开 ,
下胚轴 仅o . s c m
根被抑制 , 子叶展开但小而黄度 。 个 别长出真叶 , 下胚轴
很短, 约o . Z c m
已礴 出果皮种皮的胚根 全部被抑翻 , 而且很黑 , 于叶也未
展开 , 无真叶
发生了一系列有利于种子萌发的生理生化变化 。 可见脱氢酶活性反应着种子活力水平 [ 7 1 。
2
.
8 层积对种子可落性粉含 t 的影晌
元宝械完整种子在 2 ~ 5 ℃湿润 条 件下层积可促进水解酶活性的提高 , 有利于种 子贮藏
物质的转化利用 。 实验表明 , 经层积处理的种子 , 可溶性总糖量初始迅速提高 , 后又逐渐降
低 。 由图 6 还可看出 , 子叶中的淀粉水解后所产生的可溶性糖 , 已逐渐转移到胚轴 , 供种子
萌发利用 。
综上所述 , 受损完整种子的果皮 、 种皮及其所含的化学抑制物 , 虽然不利于种子萌发 ,
但随着层积时间的延长 、 种子细胞呼吸作用 的加强 、 酶活性的提高和贮藏物质的转化 , 使较
大成熟的胚具备了冲破果皮、 种皮萌发的能力 。
盔耘砂犷、
丫.一份(弓十韧\”盆)叫们幼娜佗翅勺衰 0 不同层积处理对种子胚脱姐醉活性的影晌层积时间(d ) 光密度(O D 值) 层积/ 对照 (% )( 0 )对照 0 . 1 2 8 1 0 0(4 0 )完推种子 0 . 2 0 2 1 5 8(4 0 )剥果 皮种子 0 . 2 3 2 1 8 1注 : 光密度为三次实验的平均 数。 1 0 2 0 艺口 4C层积天数 ( d )
图 6 足积对 元 宝械种子可溶性格含通的形晌
义 一 丫一 火 可济性钻 , 。一 。一 。 发芽牢
3 结 束 语
经过湿润层积处理的元宝械种子 , 增加了酶的活性 , 促进了营养物质转化 ; 克服了因果
皮 、 种皮和单宁物质对发芽的阻碍作用(限制种胚膨胀的物理作用、 气体交换作用以及 单 宁
的向外弥散 ) 。因而 , 元宝械种子 , 在苗圃生产上 , 可通过沙藏或雪藏 , 克服这种阻滞作用 ,
在种子检验中 , 作为预处理可剥去果皮 、 种皮在恒温25 ℃ 、 每天光照s h条件下 进行 培养 ,
可获得很理想效果 。
2 期 孙秀琴等: 元宝械种子休眠生理的研究 19 1
今 考 文 献
〔1 〕 中国树木志编委会 , 1 9 83 , 中国主要树种造林技术 , 中国林业出版社 , 7 61 ~ 7 6 5 。
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J
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A S tu d 夕 o n the
Su n
D o r阴a n t P h夕5 10 10 9 夕 o f A c e r
tr u n e a tu 川 S e 仑d s
X iu q in T ia n Sh u x ia
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A b s tr ae t D o r m a n e y 15 o n e o f the e h a r a e te r is tie s o f A c e r tr “”c a t“川 s e eds
。
D u r in g th e d o r m a n t Pe r io d
,
P e r ie a r P a n d s e e d e o a t Pla y e d a n im Po r t a n t
a n d m a n ifo ld r o le
。
B e fo r e the s ta te o f d o r m a n c y w a s o v e r
,
th e un d
a m a g e d
Pe r fe e t s e eds h a d t o b e k e Pt u n d e r a e o n d it io n o f lo w t e m Pe r a t u r e (2一
5 ℃ ), a n d a s tr a t ific a tio n fo r 4 0~ 5 0 d a ys 。 U n de r th e e o n d it io n o f 2 5 ℃ ,
th e s e e d s a fte r r e m o v in g m u lc h e o u ld 罗 r m in a te w ith o u t P r e , t r e a tme n t .
Se e d m u lc h h a s in hib it ir y e ffe e t o n o x y罗n a加o rP t io n o f s e e d em b r y o a n d
1im its th e sw e llin g o f em b r yo Physie a lly a n d m e e ha n ie a lly
, a n d h in d e r s
th e 3 Pr e a d o f in h ito r to 3 e e d 邵 r m in a tio n . D u r in g th e Pr o e e s 3 o f st r a t if-
ie a tio n t r e a t m e n t
,
w ith t h e e o n t in u o u s in e r e a se o f n u t r it iv e su bs t a n e e in
e m b r y o
,
th e r e s i3 t a n e e o f s e e ds to in h ib ito r s in e r e a s e d u n in t e r r uPt e d ly
.
E v e n t u a lly th e s e e d s o v e r e a m e the in h ibitio n fo r m o u te r t i3沁e a n d 罗r价
in a t e d
。
K e y w or d s A c e r tr ‘刀e a t“m : s e e d do r r 以a n e y : in h ib ito r