全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (3) : 649～652
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 08 - 22; 修回日期 : 2006 - 03 - 16
基金项目 : 国家高技术研究发展计划项目 (2004AA247010) ; 国家 ‘十五 ’科技攻关项目 ( 2001BA503B ) ; 辽宁省教育厅科技
攻关项目 (05L341)
变温及 GA3 处理对辽东 　木种子解除休眠过程中
代谢调控的影响
宁　伟 1 　范文丽 1 　李宏博 2 　刘延吉 23 　葛晓光 1
(1沈阳农业大学野菜研发中心 , 辽宁沈阳 110161; 2 沈阳农业大学生物技术学院 , 辽宁沈阳 110161)
摘 　要 : 研究在变温条件下 GA3对辽东 　木种子解除休眠过程和呼吸代谢途径关键酶 (磷酸己糖异构
酶、62磷酸葡萄糖脱氢酶、62磷酸葡萄糖酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶 ) 的活性变化。结果表明 : GA3经 200 mg
·L - 1的丙酮溶液浸泡种子 12 h, 其α2淀粉酶活性和可溶性糖的含量显著提高 , 均在第 12天达到最大值 ;
从层积开始可溶性蛋白含量就不断降低 , 在第 12天降到最低点 ; 种子在后熟过程中主要以糖酵解和三羧酸
循环作为供能形式。在 GA3和层积变温处理过程中呼吸代谢途径关键酶的活性在第 8天达到最大值 , 表明
磷酸戊糖途径的活化对解除种子休眠起到至关重要的作用。
关键词 : 辽东 　木 ; 后熟 ; GA3 ; 层积 ; 代谢调控
中图分类号 : S 63　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0220649204
Effect of A lterna ting Tem pera ture and G ibberellin ( GA3 ) on M etabolic Con2
trol of Japanese Ara lia ( A ra lia e la ta ) Seed In D ormancy2Break ing Process
N ing W ei1 , Fan W enli1 , L i Hongbo2 , L iu Yanji23 , and Ge Xiaoguang1
(1W ild V egetable R & D Center, Shenyang, L iaon ing 110161, China; Shenyang A gricultura l U niversity Shenyang, Shenyang, L i2
aoning 110161, Ch ina)
Abstract: This study investigated the change 62phosphogluconate dehydrogenase and succinic dehydro2
genase and in the contents of metabolic substances in the activity of key enzymes for resp iratory metabolic path2
way hexosephosphate isomerase, 62zwischenferment, in the Japanese aralia (A ra lia ela ta ) seed dormancy2
breaking p rocess under alternating temperature. Results showed that, after the seed was soaked in a 200 mg·
L - 1 GA3 acetone solution for 12 hours, theα2amylase activity and the soluble sugar content in the seed in2
creased significantly and reached the maximum on the 12 th day, whereas the soluble p rotein content decreased
steadily since the initiation of stratification, down to the lowest point on the 12 th day. In the after2ripening
p rocess, the Japanese aralia seed mainly relied on glycolysis and tricarboxylic acid cycle for its energy supp ly
through oxidation, the activity of key enzymes in phosphopentase pathway reached the maximum on the 8 th
day, in GA3 and stratification alternating treatment p roceess, suggesting that the activation of this pathway also
p layed a vital role in breaking the dormancy of the seed.
Key words: A ra lia ela ta; After2ripening; GA3 ; Stratification; Metabolic control
1　目的、材料与方法
辽东 　木 (A ra lia ela ta) 属于五加科 (A raliaceae) 　木属野生植物 , 可作野菜食用 , 种子存在明
显休眠特性〔1, 2〕, 未经解除休眠处理的种子发芽率很低 , 而且萌发一致性较差 , 这种休眠特性使其人
工栽培驯化困难。本文以辽东 　木种子为材料 , 对其在人工解除休眠过程中呼吸代谢进行了研究探
讨 , 以便为进一步揭示其休眠机理提供理论依据。研究于 2003～2004年在沈阳农业大学植物生理实
验室进行。沈阳农业大学园艺学院野菜研发中心提供种子。将采收后的种子用低浓度洗衣粉水搓洗 ,
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
自来水冲洗干净。然后分别在蒸馏水 (对照 )、200 mg·L - 1的 GA3水溶液 (处理 1) 和 200 mg·L - 1
的 GA3丙酮溶液 (处理 2) 中浸泡 12 h, 将对照和各处理种子放在高温 (13～15℃, 12 h) 和低温
(0～4℃, 12 h) 交替变温条件下层积处理 36 d。其间每隔 2 d用解剖镜观察种胚结构及胚发育情况 ,
同时各取 10 g处理和对照种子保存于 - 40℃超低温冰箱中以备测定。测指标〔3〕: α2淀粉酶活性和可
溶性糖含量测定均采用 3, 52二硝基水杨酸法 ; 可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝 G2250法 ; 磷酸
己糖异构酶、62磷酸葡萄糖脱氢酶和 62磷酸葡萄糖酸脱氢酶的联合活性测定参见浦心春 ( 1994年 )
方法 ; 琥珀酸脱氢酶活性的测定采用分光光度法。采样测定均重复 3次。
2　结果分析与讨论
211　 GA3处理对辽东 　木种子提前解除休眠、
种胚发育及种子发芽率的影响
由表 1可以看出 , 60 d时 , 处理 1和处理 2
的发芽率分别为 78%和 82% , 而对照仅为 41% ,
即变温层积条件下 GA3 处理可使种子发芽率从
41%提高到 78% ～82% , 同时 , 处理 1在 48 d时
其发芽率已达到 75% , 而处理 2在 36 d时其发芽
率已达到 79% , 这两个处理在 48 d时和 36 d时
的发芽率已分别接近其在 60 d时各自的发芽率 ,
表 1　变温层积条件下 GA3处理对辽东　木种子发芽率的影响
Table 1　Effect of GA3 on the germ ina tion ra te of the Japanese
ara lia seed under a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion ( % )
处理
Treatment
天数 Days( d)
18 24 30 36 48 60
1 — 11b 33b 46b 75b 78b
2 — 31c 49c 79c 81bc 82b
对照 Control — 6a 14a 25a 33a 41a
　　注 :表内数字后不同英文字母表示显著差异 ( P < 0105) ,下同。
Note: D ifferent letters in the same row denote the difference at P <
0105.
由此可以表明 , GA3丙酮溶液浸泡和变温层积可有效破除种子休眠期和缩短层积时间 , 并且从胚的解
剖观察证明 , 还能促进解除休眠和胚的生长 (图版 )。
212　种子解除休眠过程中部分主要代谢物质的变化
如表 2所示 , 随着种子解除休眠 , 处理 1和处理 2的种子其α2淀粉酶活性逐渐增加 , 至第 12天
达到峰值 , 从第 12天到第 18天仍保持较高的水平 , 而对照组的在第 18天才出现峰值 , 整个过程中
对照组α2淀粉酶活性相对于处理其变化幅度很小 ; 处理 1和处理 2的可溶性糖含量从开始逐渐上升 ,
到第 12天达到峰值 , 而后迅速下降 , 而对照组的在第 18天时达到峰值 , 其变化趋势较处理组平缓 ;
可溶性蛋白含量在第 12天降到最低点。在整个解除休眠过程中 , 对照、处理之间 , α2淀粉酶的活性、
可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均在同一天表现显著差异 , 表明 GA3 浸种和变温层积对种子解除休
眠有效。
表 2　变温层积条件下 GA3对辽东　木种子解除休眠过程中主要代谢物质活性或含量变化的影响
Table 2　Effects of GA3 on the change in the level of m etabolic substances in the Japanese
ara lia seed dormancy2break ing process under a lterna ting tem pera ture stra tif ica tion
处理时间
Treatment
time ( d)
α2淀粉酶活性
α2amylase activity(mg·m in - 1 ·g - 1 FM)
对照
Control
处理 1
Treatment 1
处理 2
Treatment 2
可溶性糖含量
Soluble sugar content( g·g - 1 FM)
对照
Control
处理 1
Treatment 1
处理 2
Treatment 2
可溶性蛋白质含量
Soluble protein content (μg·g- 1 FM)
对照
Control
处理 1
Treatment 1
处理 2
Treatment 2
0 2119 2119 2117 20313 20313 20313 915 915 915
2 4111 4816 6017 21817 20414 24816 711 714 615
5 3911 5316 6015 18919 21313 26616 617 513 419
8 4613 5612 8619 20413 24713 35518 610 513 415
12 3815 7216 9913 18216 33119 43913 711 510 313
18 5317 6418 7513 23511 29713 27819 716 614 518
24 2815 7216 5714 18312 24311 27819 617 519 616
30 4915 5019 6013 15618 26119 28411 517 514 319
213　种子解除休眠过程中部分代谢关键酶的作用
磷酸葡萄糖异构酶 ( PGI)是糖酵解关键酶之一 , 其酶活性用果糖 26 2磷酸 ( F26 2P)含量水平表
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　3期 宁 　伟等 : 变温及 GA3处理对辽东 　木种子解除休眠过程中代谢调控的影响 　
示。如图 1所示 , 在解除休眠过程中 , 两种处理
和对照的种子 , 磷酸己糖异构酶活性均逐渐降低 ,
三者降低幅度相差明显。处理 2在第 5天和第 8
天降到最低点 , 此后直到第 30天时酶活性仍维持
在较低水平。对照和处理 1的酶活性均在第 8天
降到最低点 , 其降低幅度与处理 2相比很小。三
者相比 , 处理 1各时期的酶活性变化趋势介于对
照和处理 2之间。在三羧酸循环中 , 琥珀酸脱氢
酶 ( SD ) 在硫酸甲酯吩嗪为电子受体时催化琥珀
酸的可逆氧化生成延胡索酸 , 黄素腺嘌呤二核苷
酸 ( FAD ) 是此脱氢酶的辅基 ; FAD的还原与 2,
62二氯酚靛酚 (DCP IP) 含量相偶联 , 如图 1所
示 , 处理 2的种子在解除休眠过程中 , SD的活性
迅速升高 , 在第 5天出现最大值 , 然后迅速下降。
对照和处理 1的种子在解除休眠过程中 , SD活性
均在第 8天达到最大值 , 与处理 2相比酶活总体
水平较低。62磷酸葡萄糖脱氢酶和 62磷酸葡萄糖
酸脱氢酶是磷酸戊糖途径中的关键酶 , 两者均以
NADP为辅酶 , 可以用 NADP含量水平表示两种
酶的联合活性。如图 1所示 , 辽东 　木种子在解
除休眠过程中 , 在磷酸戊糖途径中处理 2的种子
内 NADP含量在第 5～7天达到最大值 , 然后缓慢
下降 , 直到第 30天降到很低的水平。而对照组和
图 1　种子解除休眠过程中 SD活性和 F262P、ZF、PGD含量变化
F ig. 1　Change in SD activ ity and F262P, ZF, PGD con ten t
in seed dormancy2break ing process
处理 1种子的 NADP含量 , 也表现出先降低 , 后迅速升高 , 均在第 12天达到峰值 , 而后又迅速下降。
说明处理 2的磷酸戊糖途径比对照组和处理 1提前 7 d活化。
辽东 　木与许多其它五加科植物相似 , 其种子成熟时种胚尚未完全分化 , 必须经过形态后熟和生
理后熟才能萌发〔1〕。本试验中 , 辽东 　木种子经 GA3处理后 , 淀粉酶活性显著增强 , 可溶性糖含量明
显增加 , 与此同时 , 可溶性蛋白含量则从层积开始就不断降低 , 表明部分可溶性蛋白质已被利用 , 或
已转化为可溶性糖类物质。而可溶性糖类含量的增加又为种胚在形态后熟期的继续生长及种子发芽积
蓄能量〔4〕。另一方面磷酸戊糖途径的活化 , 是种子解除休眠关键所在。本试验可看出 , 辽东 　木种
子在层积过程起始阶段 , 其呼吸代谢途径主要为糖酵解和三羧酸循环。到第 5天时 , 62磷酸葡萄糖脱
氢酶和 62磷酸葡萄糖酸脱氢酶的联合活性达到最大值 , 而其他两种酶活性则开始逐渐降低 , 说明此
时磷酸戊糖途径开始活化 , 并与后熟过程中的种子在第 30天开始出现裂口相吻合 , 证明了磷酸戊糖
途径的活化对种子解除休眠起到至关重要作用〔5〕, 在本试验中 GA3究竟是怎样导致磷酸戊糖途径的活
化还有待于进一步研究。
参考文献 :
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图版说明 : 辽东　木不同时期种胚发育 ( ×200)。
1. 变温处理前种子 ; 2. 变温处理 30 d后种子 ; 3. 变温处理 30 d后处理 1种胚 ; 4. 变温处理 30 d后处理 2种胚。
Explana tion of pla tes: The embryo structure and development at different stages with an anatom ical lens ( ×200) .
1. A ralia ela ta seed before alternating temperature treatment; 2. The seed with 30 d alternating temperature treatment; 3. The seed embryonic de2
velopment in treatmentsⅠ ( GA3 Ⅰ) with 30 d alternating temperature treatment; 4. The seed embryonic development in treatmentsⅡ ( GA3 Ⅱ)
with 30 d alternating temperature treatment.
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