全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (2) : 414～416
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 04 - 18; 修回日期 : 2005 - 07 - 08
基金项目 : 辽宁省教育厅科技攻关项目 (05L341) ; 国家高新技术研究发展计划 (863计划 ) 项目 (2004AA247010)3 通讯作者 Author for correspondence
GA3对辽东　木种子解除休眠中信号分子变化的影响
李宏博 1 　刘延吉 2 　李天来 13
(1 沈阳农业大学园艺学院 , 沈阳 110161; 2 沈阳农业大学生物技术学院 , 沈阳 110161)
摘 　要 : 研究了 GA3 对辽东 　木种子在变温 (每天高温 13～15℃ 12 h, 低温 0～4℃ 12 h) 层积条件
下解除休眠过程中部分信号分子变化的影响。结果表明 : 200 mg/L的 GA3 丙酮溶液可以极显著促进辽东 　
木种子萌发 ; 显著降低种子内源 ABA含量 ; 显著提高种子内源 GA 含量、CaM 含量和 NADKase、质膜
Ca2 + 2ATPase活性 , 从而说明了信号分子参与并调节了辽东 　木种子休眠解除这一过程。
关键词 : 辽东 　木 ; 种子休眠 ; GA3 ; 变温层积 ; 信号分子
中图分类号 : S 64419; S 567　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0220414203
The Effect of GA3 on the Rela tived S igna l M olecule Changes dur ing the
Break ing D ormancy in A ra lia e la ta Seed
L i Hongbo1 , L iu Yanji2 , and L i Tianlai13
(1 College of Horticulture, Shenyang A gricultural U niversity, Shenyang 110161, Ch ina; 2 College of B io2Technology, Shenyang
A gricultural U niversity, Shenyang 110161, Ch ina)
Abstract: Under alternating temperature stratification ( high temperature 13 - 15℃ 12 h everyday and
low temperature 0 - 4℃ 12 h everyday) condition, the effect of GA3 on the change of partial signal molecule
was studied during the p rocess of breaking dormancy in A ra lia ela ta seed. The results were as following: 200
mg/L GA3 of acetone solution significantly p romoted germ ination rate of A ra lia ela ta seed, decreased the con2
tent of the ABA , and increased the content of the endogenous GA3 and CaM , meanwhile, imp roved activity of
the NADKase and PM Ca2 + 2ATPase evidently. It can be concluded that signal molecule participated in and
regulated the course of the breaking dormancy in A ra lia ela ta seed.
Key words: A ra lia ela ta; Seed dormancy; GA3 ; A lternating temperature stratification; Signal molecule
1　目的、材料与方法
辽东 　木 (A ra lia ela ta) , 又名刺龙牙、龙牙 　木等 , 为五加科 (A raliaceae) 　木属植物。　木
的嫩芽营养丰富 , 是难得的食药兼用植物。但由于种子存在严重的休眠现象 , 目前生产上在育苗前需
将种子进行 4～5个月的层积处理 , 给人工育苗带来一定的困难。近年研究较多的植物体信号物质与
植物种子休眠或解除休眠之间关系的报道较少。本文在打破辽东 　木种子休眠的基础上 , 对解除休眠
过程中部分信号分子变化进行了研究 , 为揭示辽东 　木种子休眠的机制提供依据。
试验于 2003年 9月 5日在沈阳农业大学植物生理实验室进行。辽东 　木种子由沈阳农业大学珍
稀野菜课题组提供。试验将辽东 　木种子分别在蒸馏水 (对照 )、200 mg/L GA3 水溶液 (处理 Ⅰ)
和 200 mg/L GA3 丙酮溶液 (处理 Ⅱ) 中浸泡 12 h, 然后将对照和各处理种子放在高温 ( 13～15℃,
12 h) 和低温 (0～4℃, 12 h) 交替条件下变温层积。定期取样作为 GA、ABA、CaM、质膜 Ca2 + 2
ATP酶、NADK指标的测定 , 待测样品保存于 - 40℃超低温冰箱中。GA和 ABA的提取与含量测定采
用酶联免疫吸附测定法 ( EL ISA , 中国农业大学提供试剂 ) ; CaM 含量的测定采用酶联免疫测定法
　2期 李宏博等 : GA3对辽东 　木种子解除休眠中信号分子变化的影响 　
( EL ISA , 河北师范大学提供试剂 )。质膜 Ca2 + 2ATP酶活性和 NADK活性的测定均采用常规方法。
2　结果分析与讨论
211　GA3 对变温层积过程中种子萌发率的影响
由图 1可以看出 : 经 200 mg/L GA3 丙酮溶液
浸泡的辽东 　木种子 , 在变温层积过程中 , 其萌
发率均极显著高于对照和 200 mg/L GA3 水溶液处
理。而 200 mg/L GA3 水溶液处理的种子萌发率极
显著高于对照。在同样的变温层积条件下 , 对照
组在层积的第 18天种子萌发率只为 5% , 层积第
30天为 13% ; 处理 Ⅰ、处理 Ⅱ分别在第 8天和第
5天出现萌发 , 最高萌发率分别为 61 %和 80 %。
图 1　变温层积过程中种子的萌发率
F ig. 1　The ra te of seed germ ina tion dur ing seed
a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion
212　GA3 对种子解除休眠过程中内源 GA和 ABA的影响
如图 2所示 , 处理 Ⅰ和处理 Ⅱ种子内源 GA含量总体均明显高于对照。其中处理 Ⅱ种子内源 GA
含量又明显高于处理 Ⅰ。而且处理 Ⅰ和处理 Ⅱ种子内源 GA含量均在处理 2 d和处理 12 d出现 2次高
峰 , 而对照种子内源 GA含量则在处理初期下降 , 在处理 12 d出现 1次高峰后 , 处理 18 d出现低谷 ,
然后直至处理 30 d再逐渐上升。
图 2　变温层积过程中种子 GA和 ABA含量的变化
F ig. 2　The change of GA and ABA con ten t in seed dur ing a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion
　　对照与两种处理的种子内源 ABA含量均随层积时间延长而下降。而且处理 Ⅰ和处理 Ⅱ在处理开
始后各时期均明显低于对照 , 其中处理 Ⅱ又明显低于处理 Ⅰ。同时两处理均在处理 12 d时种子内源
ABA含量达到最低值 , 而后变化不大 ; 对照直至处理 30 d一直呈下降趋势。
213　GA3 对种子解除休眠过程中部分胞内信号分子变化的影响
如图 3所示 ,两处理种子 CaM含量总体高于对照 ,其中处理 Ⅱ又高于处理 Ⅰ。而且两处理种子
图 3　变温层积过程中种子 CaM 含量和 NAD Ka se活性的变化
F ig. 3　The change of CaM and NAD Ka se activ ity in seed dur ing a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
分别在处理 2、8和 18 d出现 3次 CaM 含量峰值 ; 对照则在处理初期不断下降 , 处理 12 d出现第 1
次峰值 , 处理 18 d出现低谷 , 24 d又上升 , 直至处理 30 d。
NADK是目前所发现的生物体内唯一催化 NAD磷酸化生成 NADP的酶 , 在种子解除休眠过程中
至关重要。两处理种子 NADKase活性总体明显高于对照 , 其中处理 Ⅱ又明显高于处理 Ⅰ。而且两处
理种子分别在处理 4 d和 12 d出现 2次 NADKase活性峰值 ; 而对照则无峰值 , 且在层积过程中无明
显变化。
如图 4所示 , 处理 Ⅱ的质膜 Ca2 + 2ATP酶活性的变化幅度明显 , 在第 5天和第 12天之间出现较大
幅度的变化。与 CaM含量的对应曲线相比 , 两者在第 5天以后的变化趋势呈一定的负相关 , 相应的
变化幅度也极其相似。而处理 Ⅰ和对照的质膜钙泵变化不明显。
　　本试验结果表明 , 在变温层积条件下 200
mg/L GA3 丙酮溶液可以极显著促进辽东 　木种子
萌发。胞质中 Ca2 +浓度的改变被认为是动物和植
物细胞中普遍存在的信号传导途径之一。钙调素
作为 Ca2 +对下游事件起主要作用的调节蛋白 , 其
表达水平也受 GA 的诱导促进〔1〕。在本试验中 ,
内源 GA出现两次峰值 , 而 CaM 含量变化较 GA
变化曲线的峰型滞后。内源 GA 含量变化的第 1
次峰值可能与种子内部 GA由束缚型到游离型的
转变或浸泡的外源 GA3 进入种子引起内源 GA的
增加有关 , 而第 2次峰值则是自身合成的结果。
NADK是植物细胞 CaM被 Ca2 +活化后所作用
图 4　变温层积过程中种子质膜 Ca2 + 2ATPa se活性的变化
F ig. 4　The change of PM Ca2 + 2ATPa se activ ity in
seed dur ing a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion
的重要靶酶之一 , 而且 CaM 是其专一性激活剂。在辽东 　木种子层积 5 d时 NADK活性升高 , 使
NADP含量增加 , 进而可能加强了 NADP依赖型磷酸丙糖脱氢酶的活性 , 为还原型磷酸戊糖途径的启
动作准备〔2〕。质膜 Ca2 +泵活性主要受到钙调素的反馈调节。在辽东 　木种子胞质 Ca2 +浓度升高一定
程度后 , 质膜 Ca2 + 2ATP酶活性上升 , 将胞质中 Ca2 +排出胞外 , 对于降低胞质中 Ca2 +浓度起到显著的
作用。
综上所述 , 植物种子休眠的解除过程是由信号传导组分的参与和调节的。按照信号传导理论 , 外
源 GA3 在丙酮的作用下可有效进入种子内部 , 首先打破休眠种子内部原有的 GA /ABA平衡 , 然后通
过对 CaM、NADK等胞内信号分子的调控 , 改变 NADP /NAD的相对含量和启动种子的呼吸代谢过程 ,
以便为种胚形态和结构的继续发育提供呼吸基质或原料 , 促进种子在适宜条件下的萌发。而关于植物
种子的休眠 , 究竟还有多少种信号组分的参与和受到几种传导途径的调节等问题 , 还有待于进一步研究。
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