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Effects of Drying Rates on the Desiccation Tolerance of Citrus maxima ‘Feizhouyou’ Seeds

脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影响



全 文 :脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影响∗
薛  鹏1ꎬ2ꎬ 文  彬1∗∗
(1 中国科学院西双版纳热带植物园ꎬ 云南 勐腊  666303ꎻ 2 中国科学院大学ꎬ 北京  100049)
摘要: 通过脱水速率对不同发育阶段的非洲柚种子脱水耐性影响的研究ꎬ 其结果表明: 花后 130 dꎬ 190 dꎬ
245 d和 275 d的非洲柚种子在慢速脱水的条件下具有比快速脱水更强的脱水耐性ꎬ 而且差异显著 (P <
0􀆰 05)ꎮ 但对于花后 155 d和 220 d的非洲柚种子ꎬ 快速脱水和慢速脱水条件下脱水耐性差别变小ꎬ 未达到
显著性水平ꎻ 脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影响与种子的发育阶段有关ꎮ 这样的结果与前人以正常性
大豆种子和玉米胚为材料得到的结果相类似ꎮ 研究认为ꎬ 脱水速率对中间型非洲柚种子脱水耐性的影响ꎬ
可能主要在于慢速脱水能够诱导某些与脱水耐性相关的蛋白的表达和积累ꎮ 慢速脱水诱导脱水耐性必需以
种子具有相应的遗传基础为前提ꎬ 而且需要选择合适的时机ꎮ
关键词: 非洲柚ꎻ 脱水速率ꎻ 发育阶段ꎻ 脱水耐性ꎻ 中间型种子
中图分类号: Q 945              文献标志码: A              文章编号: 2095-0845(2015)03-293-08
Effects of Drying Rates on the Desiccation Tolerance of
Citrus maxima ‘Feizhouyou’ Seeds
XUE Peng1ꎬ2ꎬ WEN Bin1∗∗
(1 Xishuangbanna Tropical Botanical Gardenꎬ Chinese Academy of Sciencesꎬ Menglaꎬ Yunnanꎬ 666303ꎬ Chinaꎻ
2 University of Chinese Academy of Sciencesꎬ Beijing 100049ꎬ China)
Abstract: The effects of drying rates on the desiccation tolerance of Citrus maxima ‘Feizhouyou’ seeds at different
developmental stages were studied in this paper. For seeds harvested at 130 days after anthesis (DAA)ꎬ 190 DAAꎬ
245 DAA and 275 DAAꎬ slow ̄dried seeds had higher desiccation tolerance than those rapid ̄driedꎬ with difference at
significant level (P < 0􀆰 05). Howeverꎬ such improvement was little for seeds harvested at 155 DAA and 220 DAAꎬ
indicating that effect of drying rate on desiccation tolerance depends on seed developmental stages. These results ac ̄
corded with previous reports on orthodox soybean seeds and maize embrys. It was suggested that the effects of drying
rate on desiccation tolerance of intermediate Citrus maxima ‘Feizhouyou’ seeds mainly resulted from expression and
accumulation of some desiccation ̄related proteins induced by slow drying. On the required genetic basisꎬ desiccation
tolerance in seeds can be induced only at suitable seed developmental stages.
Key words: Citrus maxima ‘Feizhouyou’ꎻ Drying ratesꎻ Developmental stageꎻ Desiccation toleranceꎻ Intermediate seeds
  根据种子的贮藏特性ꎬ Roberts (1973) 将种子
分为两大类: 一类是正常性种子 (Orthodox seeds)ꎬ
另一类则是顽拗性种子 (Recalcitrant seeds)ꎮ 正
常性种子不仅耐脱水而且也耐低温ꎬ 可以脱水至
1%~5%含水量ꎬ 而生命力不受到影响ꎬ 并可以
在常规种子库中长期储藏ꎻ 然而顽拗性种子忌脱
水和低温ꎬ 通常只能脱水至 25% ~ 40%含水量ꎬ
且对低温敏感 (Tompsettꎬ 1982ꎬ 1984ꎻ Smith 和
Berjakꎬ 1995ꎻ Zheng 和 Jingꎬ 1998ꎻ Pammenter 和
Berjakꎬ 1999)ꎮ Ellis 等 (1990) 定义了第三种类型
植 物 分 类 与 资 源 学 报  2015ꎬ 37 (3): 293~300
Plant Diversity and Resources                                    DOI: 10.7677 / ynzwyj201514041

∗∗
基金项目: 国家自然科学基金 (31170626)
通讯作者: Author for correspondenceꎻ E ̄mail: wenb@xtbg􀆰 org􀆰 cn
收稿日期: 2014-03-13ꎬ 2015-04-10接受发表
作者简介: 薛鹏 (1990-) 男ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事种子生物学研究ꎮ E ̄mail: xuepeng@xtbg􀆰 ac􀆰 cn
的种子ꎬ 也就是中间型种子 (Intermediate seeds)ꎮ
中间型种子可以耐受相对低的含水量ꎬ 可以脱水
至含水量 7% ~ 12%ꎬ 但仍不能在常规种子库中
长期储藏 (Hong 和 Ellisꎬ 1995ꎬ 1996ꎻ Wen 等ꎬ
2010ꎻ Malik等ꎬ 2012ꎻ Zhang 等ꎬ 2014)ꎮ 种子的
顽拗性或正常性是逐渐过渡的ꎬ 在一个连续谱
中ꎬ 顽拗性种子和正常性种子各自位于一端ꎬ 中
间型种子则介于二者之间 (Ellis 等ꎬ 1991ꎻ Berjak
和 Pammenteꎬ 1994ꎬ 2001)ꎮ
Dickie和 Pritchard (2002) 认为ꎬ 生产中间型
种子的植物占目前全部种子植物的 10% ~ 15%ꎬ
裸子植物和被子植物中都有生产中间型种子的种
类ꎮ 在 200种松柏类裸子植物中ꎬ 正常性种子占
87%ꎬ 中间型种子占 4%ꎬ 顽拗性种子占 6%ꎬ 其
余的为未确定种类 (Hong 等ꎬ 1998)ꎮ 在罗汉松
科植物中ꎬ 已知的中间型种子有 2种ꎬ 顽拗性种
子有 5种 (Tompsett和 Kempꎬ 1996)ꎮ 在 87种水
生植物中ꎬ 正常性种子占 89􀆰 7%ꎬ 中间型种子
占 3􀆰 4%ꎬ 顽拗性种子占 6􀆰 9% (Hay 等ꎬ 2000)ꎮ
在 6 919种主要原产于温带的陆生植物中ꎬ 正常性
种子占 88􀆰 6%ꎬ 中间型种子占 1􀆰 9%ꎬ 顽拗性种子
占 7􀆰 4%ꎬ 其余的为未确定种类 (Hong等ꎬ 1998)ꎮ
水生植物中生产中间型种子的物种比例比温带陆
生植物多ꎬ 可能是因为相对于温带陆地环境ꎬ 水
生环境更适合中间型种子ꎮ Tweddle等 (2003) 在
研究常绿雨林中 178 种乔木和灌木后发现: 157
种非先锋树种中ꎬ 生产正常性种子的占 45􀆰 2%ꎬ
中间型种子占 2􀆰 5%ꎬ 顽拗性种子占 52􀆰 2%ꎮ 大
多数生产中间型种子的植物来自热带雨林 (Oue ̄
draogo等ꎬ 1999)ꎮ 咖啡属和柑橘属是生产中间
型种子的类群中研究得比较多的两个属 (Honjo
和 Nakagawaꎬ 1978ꎻ Ellis 等ꎬ 1990ꎻ Dussert 等ꎬ
1999ꎻ Eira等ꎬ 1999ꎻ Hor等ꎬ 2005)ꎮ
种子的脱水耐性不仅与种子的储藏特性和种
子的发育阶段相关ꎬ 也和脱水环境等条件相关ꎬ
特别是脱水速率ꎬ 正常性种子和顽拗性种子相对
不同脱水速率的耐性有显著差异 (Berjak 和 Pam ̄
menterꎬ 1997ꎻ Pammenter 和 Berjakꎬ 1999ꎻ Pam ̄
menter 等ꎬ 2000ꎻ Daws 等ꎬ 2004ꎬ 2006ꎻ Huang
等ꎬ 2009)ꎮ 研究脱水速率对正常性种子脱水耐
性影响的例子ꎬ 如发育早期的大豆 (Glycine max)
种子 (Blackman等ꎬ 1992)、 玉米 (Zea mays L.)
种子的胚 (Huang 等ꎬ 2009)ꎬ 相对于快速脱水ꎬ
在慢速脱水的条件下可以获得更强的脱水耐性ꎻ
研究脱水速率对顽拗性种子脱水耐性影响的例
子ꎬ 如野茶树 (Camellia sinensis) 种子 (Berjak等ꎬ
1993)、 兰多费亚胶藤 ( Landolphia kirkii) 种子
(Pammenter等ꎬ 1991)、 好望角类岑楝 (Ekeber ̄
gia capensis) 种子 (Pammenter 等ꎬ 1998)、 可可
(Theobroma cacao) 种子胚轴 (Liang和 Sunꎬ 2000ꎬ
2002)、 菠萝蜜 (Artocarpus heterophyllus Lamk.) 种
子的胚轴 (Wesley ̄Smith 等ꎬ 2001)ꎬ 相对于慢速
脱水ꎬ 快速脱水可以显著提高其脱水耐性ꎮ
脱水速率影响中间型种子脱水耐性的报道还
不多ꎮ 柚子生产中间型种子 (Wen 等ꎬ 2010)ꎬ
而且在西双版纳广泛栽培ꎬ 实验材料容易获得ꎮ
本文以非洲柚种子为材料ꎬ 研究脱水速率对脱水
耐性的影响ꎬ 目的是了解中间型种子脱水耐性对
脱水速率的反应ꎬ 寻找提高中间型种子脱水耐性
的方法ꎬ 为中间型种子的储藏提供参考ꎬ 具有一
定的理论和现实意义ꎮ
1  材料和方法
1􀆰 1  实验材料
实验所用的非洲柚种子均采自云南省西双版纳傣族
自治州勐腊县勐仑镇中国科学院西双版纳州热带植物园
内 (21°41′Nꎬ 101°25′E)ꎮ 在勐仑地区ꎬ 每年 2月是非洲
柚的盛花期ꎮ 我们于盛花期后的 130~ 275 d 内按大约每
4周 1次的间隔ꎬ 采收大小和外果皮颜色相近的果实ꎮ
果实采摘后即除去肉质果囊ꎬ 取出种子ꎬ 手工除去种
皮ꎮ 种子放在室内晾干几个小时ꎬ 待种子表面干爽ꎬ 即
按下述方法检测种子的初始含水量、 千粒重和初始萌发
率ꎬ 其余种子放入可封口的聚乙烯袋ꎬ 储藏在 15 ℃备
用ꎬ 但是储藏时间不超过 2 天ꎮ 本实验中不同发育阶段
非洲柚果实与种子的基本特征见表 1ꎮ
1􀆰 2  实验方法
1􀆰 2􀆰 1  脱水处理
快速脱水: 将新鲜柚种子放在装有活化硅胶的干燥
器中脱水 (15 ℃ꎬ 5%相对湿度)ꎮ
慢速脱水: 根据种子的成熟度ꎬ 采取分步脱水的方
法ꎬ 将新鲜柚种子先放在 15 ℃ꎬ 75%相对湿度中脱水ꎮ
由于仅花后 130 d 的种子能够在 15 ℃ꎬ 75%相对湿
度的条件下脱水到目标含水量ꎬ 而花后 155 d 及成熟度
更高的非洲柚种子在这样的条件下只能脱水到相对较高
含水量ꎬ 所以花后 155 d和花后 190 d的非洲柚种子需要
先在 15℃ꎬ 75%相对湿度条件下分别脱水 170和 280 h后ꎬ
492                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
表 1  不同发育时期非洲柚果皮颜色ꎬ 种子的鲜重、 干重和含水量变化
Table 1  The changes in percarp colorꎬ fresh weight (FW)ꎬ dry weight (DW) and the water content (WC)
of ‘Feizhouyou’ seeds at different development stages
采种时间
Days after anthesis
果皮颜色
Percarp color
种子鲜重 (100粒)
FW / g
种子干重 (1粒)
DW / g
种子含水量
WC / %
130 绿色 26􀆰 619±0􀆰 112a 0􀆰 102±0􀆰 007a 62􀆰 471±1􀆰 599a
155 黄绿色 26􀆰 363±0􀆰 168a 0􀆰 129±0􀆰 005b 50􀆰 920±1􀆰 678b
190 黄绿色 24􀆰 377±0􀆰 204b 0􀆰 142±0􀆰 008b 45􀆰 987±1􀆰 563c
220 黄色 24􀆰 171±0􀆰 088b 0􀆰 140±0􀆰 005b 40􀆰 363±1􀆰 196c
245 黄色 24􀆰 453±0􀆰 271b 0􀆰 140±0􀆰 004b 41􀆰 537±1􀆰 234c
275 黄色 22􀆰 348±0􀆰 188c 0􀆰 125±0􀆰 005b 41􀆰 673±1􀆰 412c
注: 含水量和干重数值为平均值±标准误ꎬ 每次 1粒种子ꎬ 8个重复ꎮ 鲜重数值为平均值±标准误ꎬ 每次 100粒种子ꎬ 10个重复ꎮ 同列
中以相同字母标示的数值间在 P= 0􀆰 05水平上无显著性差异
Note: Water content and dry weight values are expressed as means ± SE of 8 replicates of 1 seed. Fresh weight values are expressed as means ± SE
of 10 replicates of 100 seeds. The values labelled by the same letters in the same column indicate no significant difference at the level of P= 0􀆰 05
再在 50%相对湿度中脱水ꎻ 而花后 220~ 275 d 的非洲柚
种子先在 15 ℃ꎬ 75%相对湿度条件下慢速脱水 144~162 h
后ꎬ 再在 5%相对湿度的硅胶中脱水ꎮ
以上快速脱水和慢速脱水过程中ꎬ 定期取样ꎬ 监测
种子含水量和生命力的变化ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  含水量测定与脱水速率的度量  根据国际种子检
验协会 (International Seed Testing Associationꎬ 2004) 推荐
的方法ꎬ 采用烘干称重法 [(103±2)℃、(17±1)h] 进行
种子含水量测定ꎬ 每个处理含 8 个重复ꎬ 每个重复 1 粒
种子ꎬ 以鲜重为基数计算含水量ꎮ
含水量(%)= (鲜重-干重) /鲜重×100%
同时ꎬ 根据 Samarah 等 (2009) 的方法计算出脱水
指数来度量脱水速率ꎬ 公式如下:
SMLR = ∑

i = 1
(SMCi - SMCi+1)
dayi+1
    其中ꎬ SMLR为种子脱水速率指数ꎬ n为脱水的梯度
次数ꎬ SMCi为在第 i 个脱水梯度的含水量ꎬ Dayi为脱水
的天数ꎮ
1􀆰 2􀆰 3  种子生命力检测  为了避免吸涨伤害ꎬ 脱水后的
种子先在 25 ℃和水汽饱和 (空气相对湿度>95%) 的环
境中回湿 24 小时 (Wen 等ꎬ 2010ꎻ Zhang 等ꎬ 2014)ꎬ 然
后播种在装有 1􀆰 0%琼脂的培养皿中ꎬ 发芽端朝上ꎬ 每
皿 20粒为 1重复ꎬ 每处理 5 个重复ꎮ 种子置于 25 ℃恒
温箱中ꎬ 在 14 h / d光照周期ꎬ 光强为 20 μmol􀅰m-2􀅰s-1的
条件下萌发ꎬ 每周观察记录一次ꎬ 直至种子萌发或腐烂
方结束实验ꎬ 以胚根突破种皮 1 mm 计为存活ꎬ 以长成
正常幼苗为成苗ꎮ
1􀆰 2􀆰 4  数据统计分析  Microsoft Excel 2010 进行数据的
统计和作图表ꎬ SPSS 19􀆰 0在 P<0􀆰 05水平上进行单因素
方差分析ꎮ 通过 Probit analysis计算种子 15%致死率时的
含水量ꎬ 评价种子的脱水耐性ꎮ
2  结果
2􀆰 1  脱水方式对脱水速率的影响
种子的脱水速率受脱水方式和种子发育阶段
两个因素的影响ꎮ 同一批非洲柚种子ꎬ 在不同的
脱水方式下ꎬ 脱水速率有显著性差异 (P < 0􀆰 05)ꎮ
快速脱水的非洲柚种子失水速率较快ꎬ 如花后
130 d的非洲柚种子ꎬ 快速脱水条件下的脱水速
率指数为 1􀆰 38ꎬ 慢速脱水条件下的脱水速率指
数为 0􀆰 56 (表 2)ꎻ 快速脱水 97 h 后ꎬ 种子的含
水量降至 14􀆰 10%ꎬ 而慢速脱水 258 h 后含水量
为 17􀆰 82% (图 1)ꎮ 又如ꎬ 花后 220 d 的非洲柚
种子快速脱水的脱水速率指数为 0􀆰 63ꎬ 慢速脱
水的脱水速率指数为 0􀆰 21 (表 2)ꎻ 快速脱水
114 h后ꎬ 含水量降至 4􀆰 82%ꎻ 慢速脱水 236 hꎬ
含水量为 6􀆰 28% (图 1)ꎮ
相同的脱水方式下ꎬ 不同发育阶段的种子脱
水速率也有显著差别ꎮ 总体趋势是ꎬ 种子越成熟ꎬ
脱水越慢ꎬ 脱水速率指数越小ꎮ 本实验中ꎬ 对于
花后 130~275 d 的种子ꎬ 快速脱水条件下的脱水
速率指数介于 0􀆰 40 到 1􀆰 38 之间ꎬ 而慢速脱水时
的脱水速率指数在 0􀆰 15 与 0􀆰 56 之间ꎮ 如快速脱
水条件下ꎬ 花后 130 d 种子的脱水速率指数为
1􀆰 38ꎬ 花后 190 d 种子的脱水速率指数降为 0􀆰 63ꎬ
而到花后 245 d 种子快速脱水的脱水速率指数仅
为 0􀆰 40ꎬ 而相同发育时期种子对应于慢速脱水的
脱水速率指数分别为 0􀆰 56、 0􀆰 21和 0􀆰 15 (表 2)ꎮ
5923期                      薛鹏和文彬: 脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影响                         
表 2  不同发育时期非洲柚种子的脱水速率指数和最低安全含水量变化
Table 2  The changes in seed moisture loss rate (SMLR) and the critical water content (CWC)
of ‘Feizhouyou’ seeds at different development stages
采种时间
Days after anthesis
快速脱水 Rapid dehydration
脱水速率指数 SMLR 最低安全含水量 CWC / %
慢速脱水 Slow dehydration
脱水速率指数 SMLR 最低安全含水量 CWC / %
130 1􀆰 38 44􀆰 30 0􀆰 56 30􀆰 29
155 1􀆰 01 27􀆰 06 0􀆰 29 22􀆰 72
190 0􀆰 63 18􀆰 83 0􀆰 21 10􀆰 80
220 0􀆰 63 6􀆰 52 0􀆰 21 7􀆰 75
245 0􀆰 40 11􀆰 13 0􀆰 15 6􀆰 98
275 0􀆰 52 14􀆰 08 0􀆰 20 9􀆰 75
注: 最低安全含水量以概率单位分析计算的对应于 15%的致死含水量表示
Note: The critical water content is defined as water content corresponding to 15% mortality rate according to probit analysis
图 1  快速和慢速脱水过程中非洲柚种子含水量变化
Fig􀆰 1  Changes in water contents of Citrus grandis ‘Feizhouyou’ seeds under rapid drying and slow drying.
Water contents are expressed as means ± SE of 8 replicates of single seed
692                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
2􀆰 2  脱水速率对脱水耐性的影响
同一发育阶段的非洲柚种子ꎬ 使用不同的方
式脱水ꎬ 由于脱水速率不同ꎬ 可能表现出不同的
脱水耐性ꎬ 即一些发育阶段的种子对脱水速率敏
感ꎬ 快速脱水的种子与慢速脱水的种子在脱水耐
性上存在显著性差异 (P<0􀆰 05)ꎮ 本实验中ꎬ 花
后 130 dꎬ 190 dꎬ 245 d 和 275 d 的非洲柚种子ꎬ
在慢速脱水条件下的耐性比快速脱水更强ꎮ 例
如ꎬ 花后 130 d的非洲柚种子ꎬ 快速脱水条件下
的最低安全含水量为 44􀆰 30%ꎬ 慢速脱水条件下
的最低安全含水量为 30􀆰 29%ꎬ 差异显著 (P<
0􀆰 05ꎬ 表 2)ꎻ 快速脱水至含水量为 39􀆰 18%时ꎬ
成苗率为 71%ꎬ 而慢速脱水至 33􀆰 72%时ꎬ 成苗
率为 94%ꎬ 差异极显著 (P<0􀆰 001ꎬ 图 2)ꎻ 又
如ꎬ 花后 275 d的非洲柚种子ꎬ 快速脱水条件下
的最低安全含水量为 14􀆰 08%ꎬ 慢速脱水条件下
的最低安全含水量为 9􀆰 75%ꎬ 差异显著 ( P <
0􀆰 05ꎬ 表 2)ꎻ 快速脱水至含水量为 5􀆰 65%时ꎬ
成苗率为 35%ꎬ 而慢速脱水至 5􀆰 68%时ꎬ 成苗
率为 68%ꎬ 差异显著 (P<0􀆰 05ꎬ 图 2)ꎮ
图 2  快速和慢速脱水过程中非洲柚种子相应成苗率
Fig􀆰 2  Changes in emergence of Citrus grandis ‘Feizhouyou’ seeds under slow drying and rapid drying (means ± SE)
7923期                      薛鹏和文彬: 脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影响                         
    但是也有一些发育阶段的非洲柚种子ꎬ 对脱
水速率不敏感ꎬ 使用不同方式脱水ꎬ 脱水耐性没
有显著性差异ꎮ 花后 155 d 和 220 d 的非洲柚种
子就表现出这种情况ꎮ 例如ꎬ 花后 220 d 的非洲
柚种子ꎬ 快速脱水条件下的最低安全含水量为
6􀆰 52%ꎬ 慢速脱水条件下的最低安全含水量为
7􀆰 75%ꎬ 差异不显著 (表 2)ꎻ 快速脱水至含水量
为 7􀆰 19%时ꎬ 成苗率为 86%ꎬ 而慢速脱水至
6􀆰 28%时ꎬ 成苗率为 81%ꎬ 差异不显著 (图 2)ꎮ
总之ꎬ 慢速脱水有利于提高非洲柚种子的脱
水耐性ꎮ 本实验中ꎬ 无论哪个发育阶段的种子ꎬ
经过慢速脱水处理表现出来的脱水耐性都明显高
于快速脱水种子的脱水耐性ꎬ 或者至少不低于快
速脱水种子的脱水耐性ꎮ
3  讨论
前人已有较多的关于脱水速率影响种子脱水
耐性的研究ꎬ 基本结论是ꎬ 对于正常性种子ꎬ 特
别是未成熟的正常性种子ꎬ 慢速脱水的种子比快
速脱水的种子具有更高的脱水耐性 (Blackman
等ꎬ 1992ꎻ Huang等ꎬ 2009)ꎻ 而快速脱水有利于
提高顽拗性种子的脱水耐性 (Berjak等ꎬ 1993ꎻ Pa ̄
mmenter等ꎬ 1991ꎬ 1998ꎻ Wesley ̄Smith等ꎬ 2001ꎻ
Liang和 Sunꎬ 2000ꎬ 2002)ꎮ 但关于脱水速率影响
中间型种子脱水耐性的研究目前还鲜见报道ꎮ 柚
子生产中间型种子 (Wen 等ꎬ 2010)ꎬ 本研究表
明ꎬ 脱水速率对非洲柚种子的脱水耐性有重要影
响ꎮ 相对于快速脱水ꎬ 花后 130 dꎬ 190 dꎬ 245 d
和 275 d 的种子在慢速脱水的条件下脱水耐更
强ꎮ 这与前人用正常性大豆种子 (Blackman 等ꎬ
1992) 和玉米种子的胚 (Huang 等ꎬ 2009) 得到
的结果相类似ꎮ 然而花后 155 d 和 220 d 的非洲
柚种子对快速脱水和慢速脱水并没有显著性的耐
性差异ꎬ 又说明脱水速率对非洲柚种子脱水耐性
的影响还与种子发育阶段有关ꎮ
关于快速脱水提高顽拗性种子的脱水耐性的
机理ꎬ 目前为大家普遍接受的观点是ꎬ 快速脱水
能够让种子从高含水量迅速到达较低含水量ꎬ 这
样就可以快速通过导致活性氧代谢不平衡的中间
含水量窗口ꎬ 从而减少因脱水导致的活性氧伤害
(Hendry等ꎬ 1992ꎻ Finch ̄Savage 等ꎬ 1994ꎻ Smith
和 Berjakꎬ 1995ꎻ Berjak 和 Pammenterꎬ 1997ꎻ Ker ̄
modeꎬ 1997ꎻ Pritchard 和 Mangerꎬ 1998ꎻ Walters
等ꎬ 2002)ꎮ 而正常性种子在慢速脱水条件下具
有更高的脱水耐性ꎬ 可能是因为慢速脱水能够诱
导与脱水耐性相关的保护性物质的合成ꎬ 这其中
最重要的是热稳定蛋白ꎬ 包括 LEA 蛋白 (Ker ̄
modeꎬ 1997)ꎮ 正常性种子在发育后期合成和积
累热稳定蛋白ꎬ 避免脱水伤害ꎻ 顽拗性种子一般
不合成或很少积累这些热稳定蛋白 (杨晓泉等ꎬ
1998ꎻ 傅家瑞和宋松泉ꎬ 2001ꎻ Fu等ꎬ 1997ꎻ Wen
等ꎬ 2009)ꎮ 本实验中ꎬ 非洲柚种子经过慢速脱
水处理表现出来的脱水耐性都明显高于、 或者至
少不低于快速脱水种子的脱水耐性ꎬ 说明脱水速
率对非洲柚种子脱水耐性的影响主要在于慢速脱
水能够诱导某些与脱水耐性相关的蛋白的表达和
积累ꎮ
同时ꎬ 脱水速率对非洲柚种子脱水耐性的影
响又是依种子发育阶段而异的ꎬ 慢速脱水能够显
著提高花后 130 dꎬ 190 dꎬ 245 d和 275 d非洲柚
种子的脱水耐性ꎬ 但对花后 155 d 和 220 d 种子
的效果不明显ꎮ 这可能是由于与脱水耐性相关的
蛋白分阶段表达的结果ꎬ 说明慢速脱水诱导脱水
耐性必需以种子具有相应的遗传基础为前提ꎬ 而
且需要选择合适的时机ꎮ 发育中不成熟的水稻种
子脱水耐性不高ꎬ 但完全成熟的水稻种子具有很
强的脱水耐性ꎬ 说明其具有脱水耐性的遗传基
础ꎬ 慢速脱水可以诱导未完全成熟的水稻幼胚中类
脱水素蛋白的表达 (Bradford 和 Chandlerꎬ 1992)ꎬ
所以提高了脱水耐性ꎻ 海榄雌 (Avicennia marina)
种子ꎬ 英国栎 (Quercus robur L.) 种子和好望角
类岑楝 (Ekebergia capensis) 种子不具备或很少有
合成与脱水耐性相关物质的遗传基础ꎬ 那么慢
速脱水的诱导作用就不存在 (Farrant 等ꎬ 1993ꎻ
Pritchard和 Mangeꎬ 1998ꎻ Pammenter 等ꎬ 1998)ꎮ
与此类似ꎬ 本研究中ꎬ 在某些发育阶段慢速脱水
能够提高非洲柚种子的脱水耐性ꎬ 可能是因为在
这些阶段种子积累的与脱水耐性相关的物质不
够ꎬ 而慢速脱水可以诱导这类物质的形成和积
累ꎻ 而另一些阶段ꎬ 种子中或者已经积累了足够
多的与脱水耐性相关的物质ꎬ 或者慢速脱水没有
诱导这些物质量的增加ꎬ 也没有诱导形成新的与
脱水耐性相关物质的合成ꎬ 因而就不能提高种子
的脱水耐性ꎮ 实际上ꎬ LEA 蛋白包含有许多不
892                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 37卷
同的种类ꎬ 同一种种子ꎬ 在不同的发育阶段积累
的 LEA蛋白的种类不同ꎻ 不同种类的种子ꎬ 在
同一发育阶段积累的 LEA 蛋白的种类也不同
(Galau 等ꎬ 1987ꎻ Thomann 等ꎬ 1992ꎻ Gee 等ꎬ
1994ꎻ Wenꎬ 2011)ꎮ
致谢  感谢中国科学院西双版纳热带植物园种子库谭运
洪老师ꎬ 刘明航ꎬ 曾晓东ꎬ 殷学静ꎬ 普春梅的帮助ꎮ
〔参  考  文  献〕
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