全 文 ：第 7 卷 第 5 期
1 9 9 4 年 1 0 月
林 业 科 学 研 究
FO R E S T R E S E A R C H
V o l
O e t
7
,
N o
.
5
,
1 9 9 4
杉木伐桩休眠芽萌发时的内源激素状况 ’
高 健 程淑婉 夏民洲 叶镜中
摘要 在南京林业大学下蜀实验林场杉木林采伐迹地上 , 对伐桩进行全光照 、半遮荫 、全遮荫
3 种处理 , 于 1 9 9 2 年春季分别定期观测并从伐桩上取萌芽样品 , 进行内源激素含量分析 。 结果表
明 , 在白天平均地表温度达到 20 ℃左右时 , 杉木休眠芽开始萌动 , 其萌发数量与内源激素的种类及
数量有密切关系 . 在 3 种处理下 , 不同时期萌芽内 G A : 含量的变化均表现为形状相似的单峰曲线 ,
只是达到峰值的时间不同 , 但却与各处理下休眠芽 日均萌芽数达到高峰的时间基本相符 , 可见它对
伐桩休眠芽破除休眠及持续萌发有重要促进作用 。 Z T 对休眠芽的始萌发也有一定作用 , 而 A BA
和 IA A 含量低微 , 作用不大 。
关健词 杉木 、伐桩萌发 、内源激素
杉木 [C u n n in g h a m ia la n c e o la t a (L a m b . )H o o k . J是我国南方的主要造林树种 , 也是针 叶
树种少有的萌芽能力极强的树种之一〔’〕, 而萌芽更新的树种最适合于短轮伐期作业 , 短轮伐期
经营可缩短森林培育周期 , 提高森林的利用率和收益率〔2 〕。在杉木产区萌芽更新也是培育杉木
林的一种传统方式 。 故此 , 对杉木休眠芽特性的研究有极其重要的现实意义 。 80 年代汪安琳
等阁 以及程淑婉等闭 , 已初步检出杉木萌芽中有较 多的赤霉素和细胞分裂素存在 , 从而推断杉
木萌芽与内源激素有密切关系 。本项研究则是探讨在不同处理条件下 , 杉木休眠芽的萌发状况
与内源激素的关系 , 试图较深入地探讨杉木休眠芽萌发机理 , 为调控萌芽提供理论依据 。
1 材料和方法
L l 试验材料
在南京林业大学下蜀实习林场 (江苏省句容县 )杉木林采伐迹地上 , 选择林龄为 27 a 的杉
木林分 , 于 1 9 9 2 年 2 月中旬 皆伐后 , 立即对供试伐桩作下列处理 : (1) 全光照—使伐桩完全暴露在自然光照下 ; (2) 半遮荫—用竹蔑稀疏编的半透光荫棚罩在伐桩上 ; (3) 全遮荫—用厚实的草 、竹编成密不透光的荫棚罩在伐桩上 。 荫棚面积为 1 m x l m , 四周用木桩固定 , 高约
30
c m
, 伐桩位于荫棚的中央 。 每处理至少 5 个伐桩 。 从 1 9 9 2 年 4 月上旬到 6 月中旬 , 每周对
试验伐桩观察一次 , 记录各伐桩初始萌发的 日期及一定期间萌芽数量 (当休眠芽长度在 0 . 5
c m 以上即被视为萌发 ) , 并分次同时采集萌芽样品 (芽长 0 . 5 ~ 1 . 5 。m ) , 冷冻后混合进行内源
激素含量测定 。
L Z 试验方法
1
.
2
.
1 光照强度和地表温度的观浏 每两次观察 、记录伐桩萌芽情况后 , 选择晴好天气进行
1 9 9 3一 1 2一2 9 收稿 。
高 健讲师(安徽农业大学 合肥 2 3 0 03 6 ) ; 程淑婉 , 夏 民洲 , 叶镜中 (南京林业大学 ) . 本文由程淑婉执笔 。
, 本项研究系国家自然科学基金资助项 目。 下蜀林场马山林工程师协助野外调查 , 南京大学分析中心协助分析 , 特此致
5 期 高 健等 : 杉木伐桩休眠芽萌发时的内源激素状况
一次光照强度与地表 温度的全天 (8 : 0 ~ 14 : 0 0) 每两小时一次 的测量 。 采用美 国制造的
MO D E LL I
一
185 B 型照度计测定光照强度 , 然后立即记录地表温度 。
1
.
2
.
2 内源激素的提取分离和 纯化 主要参照丁静等[s] 的方法进行内源激素的提取分离 , 纯
化参照袁朝兴等闭方法并略加改进 , 即用 S e p 一 p a rk C , : 柱纯化样 品提取液时 , 改变甲醇和水
的比例通过 Cl : 柱 。 取大小杉芽均匀混和后随机取 10 9 测试 (重复 2 ~ 3 次 ) 。
1
.
2
.
3 内源激素标样回 收 率测定 为保证试验结果的可靠性 , 以定量分析用的各种 内源激素
标样 , 经同样纯化步骤后 , 送进高压液相色谱仪 (H PLC )检测 , 回收率平均 7 85 m g / g 。供试的生
长素 (I A A ) 、赤霉素(G A 3) 、玉米素核昔 (Z R ) 、异戊烯基腺昔 (I PA )是美 国 Si g m a 公司的产品 ,
脱落酸 (A B A )为瑞典 Fl uk a 公司产品 , 玉米素 (Z T )是上海东风化学试剂厂产品 。
1
.
2
.
4 内源激 素 的鉴定 取 Se p 一 par k C I。柱纯 化后 的试样 2 m L , 以高 压液相 色谱法
(H P LC )检测其激素成分 。 所用色谱仪是美国 W at e rs 公司生产的 , 具备 4 90 型多功能可变波
长检测器 , 色谱柱为 0 . 40 c m X 30 . 0 c m 的不锈钢柱 , 以 U b in d p a rk C , 。为反相色谱填料 。 测定
IA A
,
G A
: 和 A BA 时 , 选用 M e OH : K H ZPO ; : N aO H ~ 4 5 : 1 0 0 : 2 . 8 , K H ZPO 4 、 N a O H 浓度
均为 0 . 0 6 m o l/ L 。 检测波长 , 对 IA A 为 2 8 0 n m , 对 G A : 为 2 0 4 n m , 对 A BA 为 2 5 0 n m 。 测定
C T K 时 ,选用 M e O H , H A C (浓度为 1 0 m g / L )一 4 0 : 6 0 , 流速 1 . 0 m L / m in , 采用梯度洗提法 。
激素种类根据外标的保留时间确定 , 有时还采用峰高增加法及双柱法验证川 , 外标法定量 。
2 结果与讨论
2. 1 不同处理下伐桩的休眠芽始萌发动态
3 种处理 , 使得杉木伐桩及其周围微域环境分别处于不同的太阳辐射强度条件下 , 因而地
表温度也有明显差异 , 如表 1 所示 。
表 l 不同处理下的光照强度 、地表沮度和杉木伐桩累积萌芽数
光照强度 (l 0’ lx) 地表沮度 (℃ ) 累积萌芽数
观测 日期 (月一 日) 观测 日期 (月 一 日) (个 / 桩 )
处理—— 4 ~ 6 月4一 2 9 4一 2 5 5一 1 0 5一 2 5 6 一 10 4 一 1 9 4一 2 5 5一 1 0 5一 2 5 6 一 1 0 (约 so d )全光照 6 . 4 6 . 5 6 . 6 6 . 8 7 . 2 2 0 . 6 2 7 . 5 3 1 . 5 3 9 . 8 4 3 . 4 7 1 . 8半遮荫 2 . 5 2 . 6 3 . 1 2 . 8 3 . 5 1 6 . 0 1 9 . 8 2 4 . 9 32 . 6 3 6 . 7 10 1 . 4全遮荫 0 . 0 7 0 . 0 7 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 1 1 . 3 1 6 . 7 2 0 . 8 2 5 . 9 3 0 . 7 57 . 24‘口J,自1(相\令„裸袱樱翁泣
61|9001|9的N|001|的O甲O!的NI呻0[|寸O
观察结果还表 明 , 在不同处理 的杉木伐桩
上 , 休眠芽初始萌发 的时 间并不一致 , 参 见图
1
。 全光照处理的伐桩休眠芽萌发最早 , 4 月 17
日就开始萌发 ; 半遮荫处理居 中 , 4 月 27 日开
始萌发 , 两者相差 10 d ;全遮荫处理最迟 , 直到
5 月 4 日才开始萌发 , 与全光照处理相差 17 d ,
与半遮荫处理相差 7 d 。 从图 1 还可看到 , 全光
照处理的萌发量于 5 月上旬达到高峰 , 日均萌
芽数为 3 . 8 个 /桩 , 至 6 月上旬减少到 0 . 2 个 /
观测日期( 月一 日 )
图 1 日均 萌芽数的变化曲线
. 全光 照 ;▲半遮荫 ; . 全遮荫 (下同 )
林 业 科 学 研 究 7 卷
桩 , 渐趋停止 ;半遮荫处理于 5 月中旬达到 高峰 , 日均萌芽数为 2 . 2 个/ 桩 , 至 6 月 中旬仍保持
1
.
5 个 /桩 ;全遮荫处理 则迟至 5 月底 到 6 月上旬才 出现高峰 , 日均萌芽数为 2 . 0 个 /桩 , 到 6
月中旬末下降到 0 . 5 个 /桩 , 但仍未停 止 。 萌芽持续期各处理下均为 50 d 左右 , 各处理间差异
不大 。每个桩 日平均萌芽数的差别以半遮荫处理 的最小 (见图 1 ) , 而累计萌芽数却以半 遮荫处
理的为最高 (见表 1 ) 。
3 种不同处理下杉木伐桩所接受的光照强度差别很大 , 但都有休眠芽萌发 , 甚至在全遮荫
条件下 , 4一 6 月的累计萌芽数量最多 (见表 1 ) 。这说明杉木休眠芽能否萌发与光照强度无直接
关系 , 即光照对休眠芽萌发并未起直接的刺激作用 。 适当遮荫反而更有利于休眠芽萌发 。 从表
1 也可见 , 遮 荫与否导致地温发生差异 , 各处理 的地表温度为全光照大于半遮荫又大于全遮
荫 。 结合图 1 可看出 , 4 月 17 日只有全光照处理伐桩休眠芽开始萌发 , 此时白天平均地表温度
为 20 . 6 ℃ ;全遮荫处理下的伐桩到 5 月 4 日才开始萌发 , 当时地表温度刚上升到 1 9 . 96 ℃ ;半
遮荫处理下休眠芽 4 月 27 日开始萌发 , 当时地表温度为 20 . 86 ℃ 。 由此认为 , 伐桩休 眠芽初始
萌发所要求的临界地表温度 (白天平均值 )为 20 ‘C左右 。地表温度对休眠芽萌发的影响可能与
伐桩及根系的生理活动有关 。地温过低 , 伐桩和根系生理活动极微弱 , 只有达到临界地温时 , 生
理活动才开始明显加强 , 体 内物质合成 、转化和运输才能正常进行 , 同时根 内还 能合 成细胞分
裂素等内源激素及一些复杂的含氮有机化合物闭 , 从而满足萌发所需的激素 、养分和水分 。
2
.
2 不同时期杉木伐桩萌芽中的内源激素状况
植物 内源激素与植物的休眠和休 眠的解除有密切关系 , 这已为许 多研究所证实 。不同种类
的内源激素在植物生长发育过程 中有不同的作用 , 且不同种类之间有交互作用川 。这里主要探
讨萌发的杉木休眠芽内源激素种类和含量变化对休眠芽萌发过程的影响 。
2
.
2
.
1 杉木休眠 芽萌发期间生 长素(I A A )和脱落酸 (A BA )的动态 在 4 月 30 日对全光照 、
半遮荫处理 , 5 月 10 日 、 5 月 25 日 、 6 月 9 日对所有 3 种处理 , 以及 6 月 19 日对半遮荫 、全遮荫
处理的萌芽样品 ,进行内源 IA A 测定 。 结果发现 , 仅在 4 月 30 日测定的全光照及半遮荫处理 、
以及在 5 月 10 日测定的全遮荫萌芽内 , 检测到 IA A 的存在 ; 4 月 30 日测定的全光照 、半遮荫
萌芽 内 IA A 的含量分别为 0 . 0 07 76 及 0 . 0 12 9 陀 / g Fw ; 5 月 10 日测定的全遮荫的萌芽内 ,
IA A 含量虽略高于 以上两种试 样但也仅 为 0 . 2 8 13 拌g / g Fw 。 可见其含量均甚微 , 而且与光
0
.
2卜
一
照 、温度 、 累计 萌芽数等数据均 无显著相关性
(表 1 ) 。 从图 2 可见 , 3 种处理下的萌芽 内都 含
有 A B A , 但其最大值也不超过 1 . 。。g / g F w 。 在 息
3 种处 理条件下 , 杉 木 休 眠芽 的初 始萌 发 期 泛
AB
A 含量都低 , 随着地温的升高 , 休眠芽的继 翼
续萌发及根系代谢活动的逐渐加强 , A B A 在低 崖
含量范围内有波动 。 杉木萌芽中 IA A 和 A B 八 群
含量均很低 , 看来它们对休眠芽的萌发影响不
大 , 但它们的出现可能起着各种激 素的平衡作
用 。
0 4 3 0 ()5 1()()乃 1 、
取样 {! 期 -
图 2 脱落酸 (A B A )含量随 (!寸lb!变化曲线
2
.
2
.
2 衫木休眠 芽萌发期问玉米素 (Z T )的动态 休眠芽萌发期间不同处理条件 下芽内 Z’I ’
含量的变化见图 3 。 从图中可见 , 在休眠芽初始萌发时期 , 3 种处理条件下的 Z T 含量都高 , 但
5 期 高 健等 :杉木伐桩休眠芽萌发时的内源激素状况
随着休眠芽的持续萌发和累计萌芽数的增加 , 其含量递降 , 表现
为变形双曲函数关系 , 3 条 曲线均呈同样趋势 , 只是全遮荫条件
下变化速率小于半遮荫和全光照 。 3 条曲线相比 , 全遮荫处理的
Z T 含量最低 , 半遮荫与全光照处理其含量水平虽互有高低 , 但
总的趋势仍是以全光照处理下最高 。 特别是 5 月上旬至中旬期
间各处理的 日均萌芽数多少与 Z T 含量高低的序列是一致的 。
Y a m a ync h 等[l0 〕曾指出 , z T 是休眠芽初始萌发的一种先决条
件 , 有助 于 细胞分裂 , D o m a n ki 和 K o z lo w s k in [川发现 香脂杨
(p oP
u lu : ko re
a
na R
e h d
.
)在休眠打破时细胞分裂素活性增加 ,
在萌发后不久达最大 , 然后下降 , 本项研究也证实在杉木伐桩萌
芽内 Z T 含量与休眠芽萌发的密切关系 。另外 ,对照表 1 与图 3 ,
可见在各处理条件下 , 不同时期采集的杉木萌芽内的 Z T 含量
ƒ年山妙灿蕊ˆ训如供兴目
工!9001|911的O仍l寸O
取样日期 (月一 日 )
图 3 玉米素 (z T ) 含量随时间
变化曲线
与地表温度之间有负相趋势 , 全光照 、半遮 荫、全遮荫处理条件下的相关系数分别为一 0 . 9 5 5 ,
一 0 . 9 1 3 和一 0 . 9 3 3 , 说明随着地温的升高 , 杉木伐桩萌芽内的 Z T 含量下降 , 日均萌芽数也相
应降低 ( 图 1 ) 。
(考Ž妙国匈子如锻树长
2
.
2
.
3 杉木休眠芽萌发 期间赤霉素 ( G A 3 ) 的
动态 杉木休眠芽萌发期 间不 同处理条件下
G A
。 的变化见图 4 。 从中可见 , 杉木休眠芽在整
个采样期间 , 不论遮荫程度如何 , 均可测得 内源
G A
3 的存在 , 其中以半遮荫 处理的峰值最高 ;
全遮荫处理的峰值最低 ,变幅最小 ;全光照处理
的峰值介于半遮荫与全遮荫两者之间 , 但变幅
最大 。 3 种处理条件下 G A 3 呈现相同的变化趋
势 , 只是达到峰值的时间不同 (表 1 ) 。 同时 , 这
些峰值出现时间与各处理条件下休眠芽的 日均
萌发数达到高峰的时间基本上相 吻合 , 即 G A 3
含量 高则休眠芽萌发的数量 多 , 反之网少 (图
1 )
。 由此可见 G A 3 对杉木休眠芽的破除有重要
的促进作用 , 休眠芽萌发的数量在一定程度上
受到 G A : 含量的影响 。
0 4一 3 0 0 5一 1 0 0 5一 1 5 0 5一2 5 0 6一 0 2 0 6一 0 9取样 日期 ( 月一 日 )
图 4 赤霉素 ( G A 3 )含量随时间变化曲线
3 结语
综上所述 , 杉木伐桩上休眠芽的萌发状况与其内源激素的种类及数量的关系十分密切 。在
检测的 IA A , G A , Z T , A BA 4 种内源激素中 , 以 G A , 含量为最高 , 它相当于同一时期同一遮荫
条件下 A B A 含量的 20 多倍 , 对伐桩的休眠芽破除休眠及持续萌发有重要的促进作用 。 Z T 对
伐桩休眠的始萌发也起着一定的促进作用 。 I A A 对伐桩休眠芽的始萌发和持续萌发影响不
大 , A BA 对休眠芽的萌发和停止萌发可能起着平衡和抑制作用 。
5 5 4 林 业 科 学 研 究 7 卷
参 考 文 献
1 叶镜中 , 姜志林 . 杉木休眠芽生物学特性研究 . 南京林业大学学报 , 19 89 , 1 3 (1 ) : 5 0 一53 .
2 郭祥胜 . 国外短轮伐期人工林的培育 . 林业科技通讯 , 1 9 89 , (l ) : 1一 3.
3 汪安琳 , 程淑婉 . 杉木萌芽中内源激素的研究 . 南京林产工业学院学报 , 19 8 2 , 18 (2 ) : 21 ~ 28 .
4 程淑婉 ,姜紫荣 , 杨伦 . 杉木萌芽中内源细胞分裂素的分离鉴定 . 林业科学 , 1 9 8 7 , 2 3 (1 ) : 79 ~ 84 .
5 丁静 , 沈镇德 . 植物内源激素的提取分离和鉴定 . 植物生理学通讯 , 1 979 , (2 ) : 27 ~ J门 9 .
6 袁朝兴 , 沈镇德 , 商慧深 . Pv p . 岛 8柱和 SeP had ex L H 一 20 在激素纯化中的应用 . 植物生理学通讯 , 1 9 8 , (6) : 5 一 58 .
7 朱明华 . 仪器分析 . 北京 : 高等教育出版社 , 1 9 9 0 . 15 ~ 6 0.
8 H a r r in g t o n C A
.
Fa e to r s in flu e n ein g in itia l s p r o u t in g o f r ed a ld e r
.
C a n a d a J
.
F o r
.
R e s
. ,
1 9 84
,
(4 )
:
3 5 7 ~ 36 1
.
9 希 尔 T A (江洪 , 张永平译 ) . 内源植物生长物质 . 北京 : 科学出版社 , 19 8 6 . 2 5一 3 0.
1 0 Y a m a n eh 1 Y o k o ta
,
Y o s
s
h it a S
,
T a k a h
a s
k i N
.
H ig h t pe r fo r m a n ey liq u id eh
r o m a t o g r a p hy o f e o nju g
a re d g b b e
r e llin s
.
Phy to e h e m i
s t r y , 1 9 7 9 , 1 8 : 1 6 9 9一 1 7 0 2 .
1 1 D o m
a n s k i R
,
K o
z
iw o
s
k i T T
.
V a r ia tio n in k in e t in lik e
a e t iv it y in b u d s o f B 以 u la a n d p OP u lu s d u r in g r e le a s e fr o m d o r -
m a n ey
.
C n n
.
J
.
BO
t ,
.
1 9 6 8
,
4 6
:
3 9 7 ~ 4 0 3
·
S ta t u s o f E n d o g e n o u s H o r m o n e s fr o m SPr o u tin g
D o r m a n t B u d o f C h in e s e Fir S tu m P
G a o J ia n C石e n g S h u切 a n X ia 几fin z h o u Y e J in g z h o n g
A b s tr a e t In t he C h in e
s e fi
r s
la
s
h a
r e a o f t he X ia sh u Fo
r e s t E x p e r im e n t a l C e n t
r e , 3
t r e a t m e n ts o f v a r ie d sh a d in g e o n d it io n s (in e lu d in g fu ll
e x p o s u re
,
ha lf s h a d e a n d fu ll s ha d e )
w e r e e o n d u e t e d o v e r th e n e w ly fe llin g s t u m p s in t h
e
l
a t e w in te r
.
F r o m s p r in g to
e a r ly s u m
-
m e r t h e s p r o u t in g p r o e e s s e s o f d o r m a n t b u d
s w e r e o b
s e r v e d a n d t h e
s p r o u t e d b u d s a m p le
s
w e r e e o lle e t e d fo r h o r m o n e a n a ly s e s p e r io d ie a lly
.
It w a s s ho w n t h
a t t h e d o r m a n t b u d s o n t he
s r u m p
s o f C hin e s e fir b e g a n t o
s p r o u t w h
e n t he g r o u n d
s u r fa e e r e m p
e r a t u r e r o s e u p to
a r o u n d 2 0 ℃ , a n d t he ir s p r o u t in g a m o u n t s w e r e e lo s ely r e la te d t o t h e kin d s a n d q u a n tit ie s o f
e n d o g e n o u s ho r m o n e s w it h in t he m
.
In a ll t r e a t m e n t s t he e u r v e s o f G A
: e o n te n ts in th e
s p r o u t in g b u d
s e o lle e te d o n v a r io u s d a t e s w e r e the s in g le
一
p e a k e u r v e s o f th e s a m e sh a p e
,
o n ly th e tim e n e e d e d fo
r the p e a k v a lu e s to a p p e a r w e r e d iffe r e n t in d iffe r e n t t
r e a t m e n t s
.
N e v e r th e le
s 、 , in a ll t r e a tm e n t s t he p e a k v a lu e s o f G A 3 e o n t e n t a p p e a r e d a t t he t im e w he n t h e
g r o u n d
s u r fa e e t e m p e r a t u r e r e a eh e d 3 0
.
7一 3 2 . 6 ℃ , a n d w e r e m a in ly in a e e o r d a n e e w ith th e
d a t e s w he n th e d a ily s p r o u t in g a m o u n t s o f bu d in t h e t r e a t m e n t
s re a e h e d th e ir p e a k p o in t s
r e s p e e tiv e ly
.
T h u
s it e a n b e s e e n th a t G A
。 e x e r te d a g r e a t in flu e n e e t o b r e a k th e d o r m a n ey o f
b u d a n d to P r o m o t e t he e o n tin u o u s s p
r o u t in g fr o m t he C h in e
s e fir s t u m P
.
Z T a ls o p la y a Pa r t
in fa e ilit a t in g the b e g in n in g o f s p r o u tin g
,
w hile t he e o n t e n t s o f A BA a n d IA A w e re v e r y lo w
a n d u n im p o r t a n t fo r
s Pr o u tin g
.
K e y w o r d s C h in e s e fi
r , s p r o u t in g fr o m s t u m p
, e n d o g e n o u s ho r m o n e s
G a o Jia n
, I一 e e t u r e r (A n hu i A g r ie u lt u
r e
U n i
v e r s it y H e fe i 2 3 0 0 3 6 ) ; CI
、。 n g Sh u w a n
,
X : a M inz h o u
,
Y e Jin g
z
ho n g
(N
a n jin g F o
r e s t r y U n iv e
r s it y )
.