全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (2) : 233～238
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 03 - 18; 修回日期 : 2005 - 07 - 21
基金项目 : 安徽省教育厅自然科学研究项目 (2006KJ166B) ; 安徽省教育厅 ‘十五’学术带头人基金资助项目 (2002)3 通讯作者 Author for correspondence
不同脱水方法对板栗胚轴脱水敏感性和生理生化的
影响
宗　梅 1, 2 　蔡丽琼 1, 3 　吕素芳 1 　刘玉潭 1 　贾书华 1 　蔡永萍 13
(1 安徽农业大学生命科学学院 , 合肥 230036; 2 安庆师范学院生命科学系 , 安庆 246011; 3 安徽医科大学基础学院 ,
合肥 230032)
摘 　要 : 以成熟板栗离体胚轴为材料 , 通过 3种脱水方法 , 研究了脱水速率对板栗胚轴脱水敏感性及
其相关生理的影响。研究结果表明 : 硅胶脱水 (快速脱水 ) 的胚轴脱水敏感性最低 , 关键含水量最低 , 胚
轴的发芽率与电导率显著负相关 , 胚轴的生活力与 MDA含量显著负相关 , 对脱水胁迫反应的忍耐力加大 ,
同时抗氧化系统迅速启动。
关键词 : 板栗 ; 脱水敏感性 ; 顽拗型种子
中图分类号 : S 66412　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0220233206
Effect of D ifferen t D esicca tion M ethods on C astanea m ollissim a Em bryo Ax is
D esicca tion Sen sitiv ity and Physiolog ica l M etabolism
Zong Mei1, 2 , Cai L iqiong1, 3 , LüSufang1 , L iu Yutan1 , J ia Shuhua1 , and Cai Yongp ing13
(1 College of L ife Sciences, A nhu i A gricu ltura l U niversity, Hefei 230036, China; 2D epartm en t of L ife Sciences, A nqing Teachers
College, A nqing 246011, China; 3 School of B asic M edical Sciences, A nhui M edica l U niversity, Hefei 230032, Ch ina)
Abstract: The paper studied effects of physiological metabolism and desiccation sensitivity for drying ve2
locity on chestnut embryo axis through three different drying methods. The results indicated that the desicca2
tion sensitivity of axis and the critical water content in axis for silica gel drying are lowest. Axis vigour showed
negative correlation with electric conductivity as well as remarkable negative correlation with the content of
MDA. Reaction of axis for stress increased, and anti2oxidative system s in axis were triggered rap idly.
Key words: Chestnut; Desiccation sensitivity; Recalcitrant seed
顽拗型种子 ( recalcitrant seed) 是一类不耐脱水和对低温敏感的种子 , 目前对其研究主要集中在
热带和亚热带植物上 , 因温带顽拗型植物种类较少 , 因而少有报道。板栗是典型的温带顽拗型种子 ,
成熟时仍然保持很高的含水量 , 其贮藏期间易发生失水、霉烂 , 丧失生活力。因此 , 研究板栗种子的
脱水敏感性 , 有助于提高其脱水耐性 , 进行种质资源长期贮藏。板栗的种子由子叶和胚轴两大部分组
成 , 成熟子叶的含水量明显低于胚轴中的含水量 , 所以子叶和胚轴对不同的脱水方式表现出不同的脱
水速率。作者主要研究了不同脱水方式对成熟板栗离体胚轴生活力、电导率、抗氧化系统及膜脂过氧
化的影响 , 可以为其贮藏保鲜及种质资源保存提供理论指导。
1　材料与方法
111　材料
供试板栗 (Castanea m ollissim a B lume) 品种为 ‘安徽油栗 ’。成熟种子于 2004年 9月底采自安徽
肥东县解集乡板栗园 , 采后立即运回实验室剥离胚轴。
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
112　脱水方式
板栗胚轴的脱水参照伍贤进等〔1〕的方法稍加修改。脱水方式分为 : ①硅胶脱水 ( Silica gel dr2
ying, in SiD) , 将胚轴置于装有活化硅胶的干燥器中分别脱水 1、3、6、12、20 h; ②氯化钠脱水
(NaCl drying, in NaD) , 将胚轴置于 RH 75% (饱和氯化钠溶液 ) 的密闭容器中分别脱水 3、6、12、
20、30 h; ③硝酸钾脱水 ( KNO3 drying, in KD) , 将胚轴置于 RH 90% (饱和硝酸钾溶液 ) 的密闭容
器中分别脱水 5、12、20、30、42 h。上述 3种方式均在 25～28℃室温下进行。
113　测定项目与方法
含水量和胚轴活力的检测 : 将胚轴放在 101～105℃烘箱中杀青 10 m in, 80℃烘干 , 以鲜样质量
为基础计算含水量。将脱水至不同含水量的 20个胚轴 , 分别经 70%酒精消毒 30 s、011%氯化汞消毒
30 s, 后用无菌水充分漂洗 , 置于 W PM培养基中 , 25℃培养两周 , 测定萌发率、胚轴长度。活力指
数 =萌发率 ×胚轴平均长度 (mm )。
电导率的测定 : 用 DDS211A型电导仪测定 , 电导率值用μS·cm - 1 ·h - 1 ·g- 1 FM表示。
超氧化物歧化酶 ( SOD) 和丙二醛 (MDA ) 活性的测定 : 超氧化物歧化酶以抑制氯化硝基四氮
唑蓝 (NBT) 光还原 50%为酶的活性 , 用酶活力单位 U·h - 1 ·mg- 1 FM表示 ; 丙二醛采用硫代巴比
妥酸在酸性下加热显色 , 于分光光度计 532 nm和 600 nm处测定 OD值 , 以 nmol·g- 1 FM表示〔2〕。
抗坏血酸过氧化物酶 (A sA - POD ) 活性的测定 : 参照邹琦〔3〕的方法稍加修改。3 mL反应混合
液中含 01025 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH 710) , 011 mmol·L - 1 EDTA, 015 mmol·L - 1 A sA, 1 mmol·
L - 1 H2O2 和 013 mL酶液。加入后立即在 20℃下测定 10～30 s内的 A290变化 , 以每 m in OD下降 0101
为 1个酶活性单位。
过氧化氢酶 (CAT) 活性的测定 : 3 mL反应混合液中含 115 mL 012 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH
718) , 013 mL 1 mmol·L - 1 H2 O2 , 012 mL酶液 , 1 mL蒸馏水 , 240 nm下测定吸光度 , 以每 m in内
A240减少 0101的酶量为 1个酶活性单位。
脂氧合酶 (LOX) 含量的测定 : 参照陈昆松等〔4〕的方法加以修改。反应液组成 : 011 mL Tween2
20分散于 10 mL 012 mol·L - 1硼酸缓冲液中 (pH 910) , 加入 011 mL亚油酸充分混匀 , 再加入 013
mL 110 mol·L - 1 NaOH, 充分震荡 , 将 pH调至 612, 稀释并定容至 200 mL。反应体系中含反应液
015 mL, 缓冲液 214 mL, 酶液 011 mL, 反应温度 30℃, 于 234 nm处测定 LOX活性 , 记录 4 m in内
OD值变化 , 以每 m in OD变化 0101为 1个酶活性单位。
过氧化物酶 ( POD) 活性的测定 : 反应混合液为 012 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH 610) 50 mL, 过
氧化氢 01028 mL, 愈创木酚 01019 mL。取 1 mL酶液 , 再加入 3 mL反应混合液 , 于波长 470 nm下测
量反应 5 m in时的光密度值 , 以每 m in OD减少 0101为 1个酶活性单位。
以上测定项目 , 各处理每次至少作 3次重复。
2　结果与分析
211　不同脱水方式对板栗胚轴含水量、发芽率和
活力指数的影响
成熟板栗种子胚轴在未脱水时 , 含水量高达
64%。通过以上 3种方式对离体胚轴进行脱水 ,
含水量均有不同程度的下降 (表 1) , 硅胶、NaCl
和 KNO3 方式的脱水速率分别为 2164、 1105、
0193 g·h - 1 ·g- 1 FM , 硅胶脱水最快 , NaCl次
之 , KNO3 最慢。
板栗离体胚轴对脱水很敏感 , 在 3种脱水方
表 1　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下含水量的变化
Table 1　Changes of m o isture con ten ts in chestnut em bryo ax is a t
three dry ing m ethods ( %)
脱水时间
D rying time ( h)
脱水方式 D rying method
硅胶 Silica gel NaCl KNO3
0 64100 ±0108 64100 ±0108 64100 ±0108
1 62109 ±0105 - -
3 53169 ±0112 60115 ±0103 -
5 - - 55141 ±0111
6 50179 ±0105 53144 ±0108 -
12 36139 ±0109 50166 ±0111 48113 ±0110
20 11190 ±0103 41120 ±0107 40124 ±0112
30 - 31186 ±0109 35173 ±0104
42 - - 21103 ±0108
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　2期 宗 　梅等 : 不同脱水方法对板栗胚轴脱水敏感性和生理生化的影响 　
式下 , 随着水分的丧失 , 胚轴发芽率和活力指数均迅速下降 (图 1)。整个脱水处理过程中 , 硅胶脱
水的胚轴发芽率和活力指数均较高于 NaCl和 KNO3 脱水的胚轴。在脱水初期 , 硅胶脱水的胚轴发芽
率和活力指数下降缓慢 , 而后两者则下降较快。3种脱水方式下引起的胚轴半致死含水量不同 , 分别
为 34178%、45175%、37129%。
图 1　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下发芽率和活力指数的变化
F ig. 1　Changes of germ ina tion percen tage and v igour index of exc ised em bryo ax is in ma ture chestnut a t three dry ing m ethods
212　不同脱水方式对板栗胚轴电导率的影响
　　板栗离体胚轴随着脱水程度的增加 , 其浸泡
液电导率逐渐增加 (图 2)。在脱水初期 , 3种脱
水方式下的电导率增加缓慢 , 当硅胶、NaCl和
KNO3 脱水的成熟板栗离体胚轴含水量分别降至
36139%、50166%、40124%时 , 电导率开始迅速
增加 , 说明细胞膜完整性受到严重损伤。同时 ,
硅胶脱水的电导率低于 NaCl和 KNO3 脱水的电导
率 , 硅胶脱水和 NaCl脱水的电导率与其发芽率的
相关系数分别达到 r硅胶 ,发芽 = - 0197003 和 rNaCl,发芽
= - 0191953 , 表现为显著负相关 , 其余的相关
不显著。
图 2　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下电导率的变化
F ig. 2　Change of electrolye conductiv ity of exc ised em bryo ax is
in ma ture chestnut a t three dry ing m ethods
图 3　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下 MDA含量和 LO X活性的变化
F ig. 3　Change of MDA con ten ts and LO X activ ities of exc ised em bryo ax is in ma ture chestnut a t three dry ing m ethods
213　不同脱水方式对板栗胚轴 MDA和 LO X的影响
3种脱水方式下 , 它们的 MDA含量随着脱水程度的加剧而逐渐上升 (图 3) , KNO3 脱水的胚轴
中 MDA含量低于另两种脱水方式。3种方式脱水的 MDA含量与其自身的发芽率和活力指数的相关系
数分别达到 r硅胶 ,发芽 = - 018500、 r硅胶 ,活力 = - 0191443 ; rNaCl,发芽 = - 0197033 、 rNaCl, 活力 = - 0199023 ;
rKNO 3, 发芽 = - 0198773 、 rKNO3, 活力 = - 0190563 , 说明 MDA与种子活力呈显著负相关 , 且在三者的半致
死含水量为 34178%、45175%、37129%时 , 它们的 MDA 含量分别为 8715244、8010794、7915210
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nmol·g- 1 FM。板栗胚轴 LOX活性表现出不同的变化趋势 , 基本上随着水分的丧失 , LOX活性表现
先略下降 , 再上升 , 最后再下降的趋势。
214　不同脱水方式对板栗胚轴 SOD和 CAT活性的影响
在 3种方式脱水过程中 , SOD、CAT活性基本表现先稍下降 , 后上升 , 再迅速回落的趋势 (图
4)。硅胶脱水的胚轴当含水量降至 36139%时 , SOD和 CAT依然保持较高水平 ; NaCl脱水的胚轴在
含水量降至 50166%时 , SOD和 CAT活性出现峰值 , 且 SOD活性明显低于另两种脱水方式 ; KNO3 脱
水的胚轴 SOD和 CAT活性表现上升、下降的趋势 , 当其含水量为 40124%时 , CAT和 SOD活性均处
于较高水平。
图 4　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下 SOD和 CAT活性的变化
F ig. 4　Changes of SOD and CAT of exc ised em bryo ax is in ma ture chestnut a t three dry ing m ethods
215　不同脱水方式对板栗胚轴 A sA - POD的影响
3种脱水方式下的 POD活性 , 基本表现为先缓慢上升 , 后升至高峰值 , 再明显降低的趋势 (图
5) , 三者 POD活性峰值出现的含水量不同。硅胶脱水的胚轴当含水量为 36139%时 , A sA - POD活性
较高 ; NaCl脱水的胚轴在含水量为 50166%时 , A sA - POD活性出现峰值 ; KNO3脱水的胚轴中 A sA -
POD活性明显低于前两种脱水方式 , 当含水量为 35173%时 , A sA - POD活性最高。
图 5　成熟板栗离体胚轴在 3种脱水方式下 POD和 A sA - POD活性的变化
F ig. 5　Changes of POD and A sA - POD of exc ised em bryo ax is in ma ture chestnut a t three dry ing m ethods
3　讨论与结论
311　脱水速率对植物脱水耐性的影响研究报道较多。B lackman等〔5〕、Etienne等〔6〕和 L i等〔7〕研究报
道 , 慢速脱水能够显著地增加正常型种子成熟胚和未成熟胚或者种子的脱水耐性。因慢速脱水被认为
允许植物组织在延长的缓慢脱水期间 , 有足够的时间获得脱水耐性。相反 , Farrant等〔8〕和 Pammenter
等〔9〕研究发现 , 对于许多顽拗型种子和胚 , 慢速脱水对它们的脱水耐性是有害的。最近 , L iang等〔10〕
研究报道 , 对于植物组织达到它的最大脱水耐性 , 实际上有一个最佳的脱水速率 , 因此脱水速率表现
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出显著地修饰植物组织忍受脱水胁迫的能力。成熟板栗胚轴通过硅胶、NaCl和 KNO3 脱水 , 即快速、
中速、慢速脱水 , 其发芽率和活力指数均明显下降 , 硅胶脱水的发芽率和活力指数表现最高 , 因此快
速脱水的成熟板栗离体胚轴脱水耐性最高。同时硅胶脱水的半致死含水量最低 , 与 Berjak等〔11〕对拉
独费藤 (L andolph ia k irk ii) , 伍贤进等〔1〕对黄皮 ( C lausena lansium ) 的离体胚轴的研究结果类似。
Berjak等〔12〕曾提出 , 离体胚轴的迅速干燥能减少在中间含水量下脱水胁迫反应发生的时间。因此 ,
硅胶脱水的板栗胚轴 , 表现出脱水敏感性最低 , 可能是因为胚轴处于中间含水量的时间较短 , 脱水胁
迫反应发生较少的原因。
312　脱水对组织的伤害 , 主要表现为质膜或细胞器膜结构和功能的破坏 , 引起电解质大量外渗。
W ang等〔13〕提出 , 利用电导率的方式来确定脱水耐性的关键含水量 , 且脱水速率影响关键含水量。在
3种脱水方式下 , 随着脱水的进行 , 电导率均表现出先稍有上升 , 再迅速上升的趋势 , 从而得出硅
胶、NaCl和 KNO3脱水的成熟板栗离体胚轴关键含水量分别为 36139%、50166%、40124% , 硅胶脱
水的关键含水量最低。
313　MDA是膜脂过氧化的最后产物 , 细胞膜脂过氧化作用的启动需要 LOX的参与 , 二者均是膜脂
过氧化的指标。3种脱水方式下的胚轴 MDA含量均随着水分的丧失而增加 , 与种子活力的相关系数
均达到 r = - 019以上 , 呈现显著负相关 , 与脱水耐性也呈显著负相关 ; 当 3种脱水方式下胚轴中
MDA含量在 80 nmol·g- 1 FM左右时 , 板栗种子的生活力降为一半 , 且硅胶脱水的胚轴 MDA含量高
于另两种脱水方式 , 可能是硅胶脱水的胚轴对伤害的忍受力加大 , 这有待更进一步的研究。3种脱水
方式下 LOX活性先高后低 , 可能是 LOX在启动膜脂过氧化后 , 即发生了自我毁坏的结果 , 具体反
应 , 还有待进一步的研究。
314　McDonald等〔14〕研究表明 , 抗氧化系统活性的下降以及膜脂过氧化作用的加强是种子劣变的主
要原因。L i等〔15〕研究发现 , 顽拗型种子可可的胚轴脱水敏感性与抗氧化酶活性的下降相关。 SOD、
CAT、POD、A sA - POD活性的高低直接影响着脱水耐性 , 且它们共同协作 , 避免在脱水期间活性氧
积累造成氧化伤害〔16〕。硅胶脱水的胚轴 SOD、CAT活性从脱水初期到关键含水量时 , 一直处于较高
水平 , 可能是快速脱水信号迅速刺激了 SOD、CAT的表达 , 使其活性一直较高。之后随着水分丧失
日益严重 , 膜脂过氧化作用加强 , SOD、CAT迅速下降 ; 在脱水初期 , 硅胶脱水的胚轴 POD、A sA -
POD表现出较高活性 , 后迅速下降。当降至关键含水量时 , 又再次达到峰值 , 可能是 POD、A sA -
POD对快速脱水信号反应表现滞后 , 也可能是因为与 SOD、CAT活性互补 , 共同协作的原因。
就本试验研究结果来看 , 在不同脱水方式下 , 硅胶脱水 (快速脱水 ) 胚轴的关键含水量最低 ,
板栗胚轴脱水敏感性最低 , 部分原因是缩短了胚轴处于中间含水量的时间 , 减少脱水胁迫反应有害物
质的累积 , 并快速启动了抗氧化系统的结果。而 NaCl脱水 (中速脱水 ) 胚轴脱水敏感性表现最高 ,
表明成熟板栗离体胚轴的脱水 , 需超过一定的速率。因此 , 对于板栗的贮藏保鲜和种质资源保存 , 可
以先采取迅速脱水的方式 , 对其进行贮藏预处理 , 再进行超低温保存。这有待于进一步研究。
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《园艺学报》
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