全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 21(4)：347— 352 2001年 11月
大麦种子前期处理对其外植体性状
的调控和对其机制的探讨(I)
邵宏波 ，梁海曼。
(】 ； 薯 广西植物研究所，广西桂林54106；2浙江大学生命科学学院。浙江杭州3l。ol 2)
摘 要：研究了种壳对太麦种子吸胀生理影响的调节作用，同时对其外植体性状的调控作用和其机制也进
行了探讨 。结果如下：(1)种壳显著延缓种子的吸水进程；(2)种壳对分子渗漏影响显著 ；(3)总 N的渗漏主要
来 自胚乳 ，Mn++的渗漏在胚中相对较多，种壳对 K 渗漏影响较大 ；(4)去壳促进吸胀期间的可溶性蛋白量和
过氧化物酶同工酶括性上升I(5)吸胀使 IAA、GA，含量上升，使胚乳中的 ABA含量显著减少 、去壳显著促进
吸胀初期胚乳 中的 ABA、IAA、GA，含量上升 ，去壳减少吸胀后期胚中的 IAA、ABA、GA：含量 }(6)去壳减少
吸胀 24 h并且种子进行培养时的培养效果 ，它们具有明显较高的萌发率和愈伤组织诱导率。
关键词：太麦种子；前期处理；吸胀；种壳；渗漏；矿质元素；内源激素；愈伤组织
中圈分类号 ：Q945．6 6 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2001)04一I)347—06
The regul ation of barl ey(Hordeum vulgare L．)
seed pretreatment on its expl ant characters
and a study on its mechanism(I)
SHAO Hang—bo ，LIANG Hal—man
‘1 Guangxi Institute of Botany、Gum2gxi Zht~angzu Auton~wus Reg ebn and The Chinese A㈣d m i S㈣
Guilin 541006tChina~2 College of L Science~。Zhejiang u ’盯 ¨ ．Hangzhou 310012．China)
Abstract：In this paper，we study on the regulative effects of huh on the physiological influence of imbibiti0n。n
barley seeds．The results are as folows：(1)The hul retarded the water ahsorption 0f seeds Ob io 1v
． (2)Tke
hull afected the leadkage of molecules．(3)The N(in the form of NH‘ ， No etc．)Ieaked mainIy frDm the en—
doslxerms，and the Mn leaked more from the embryos，the hul Limited the k leakaRe
． (4)The c0ntent。f s0l—
uhle proteins and the activities of isoperoxidases raised during imbibition since the hulls were huUed
． (5)The 1 v
e Ls of IAA and GA，increased，and the level of ABA lowered n the endosperms durln口imblblti。n
． If the hulIs
were huled—the levels of ABA ·IAA and GA，rose obviously in the endosperms duri g the ear1y st e 0f imbib[
t zo“·and the levels of IAA，ABA—and GA lowered during the late stage of imbibition (6)The口ercentazcs of
germination and callusing were higher than those of the seeds soaked after the hul re husked，when thc Ln0c一
收稿 日期
作者筒升
基金项 目
2000一i0 l7
邵宏波(】964一)-男一吉林四平^ 一理学硕士，副教授 -国际有性植物繁殖研究学会(ISPRRA)~
．广西大学兼职教授与硕十
研究生导师 一从事植物生物技术及植物分子生物学的研究工作 。
国家 自然科学基金资助(编号 ：39810800)．{中国科学院广西植物研究所科研启动经费资助
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ulates weFe seeds and not embryos．
Key words：barley seeds~pretreatment；imbibi6on F hul}leakage；mineral elements F internal hormones；callus
大麦(Hordeum vMgare I ．)是人类最古老的谷
类作物之一“：，其产量居世界谷类产量第四位。” 目
前世界上仍有多于四分之一的人 口 大麦为主
食“ 随着啤酒工业和畜牧业的发展，对大麦的产
量和品质要求不断提高。近 10 a来以大麦为材料的
研究正在不断深人，并将生物工程技术引人大麦育
种研究也 日益受到重视“ 。目前针对大麦新技术
育种的花药培养，胚乳培养 、幼胚培养 的报告很多，
但由于这些材料受到季节的限制 ，在应用 上局限性
又大，因而成熟胚 的培养越来越受到注意“ 然
而以种子为材料获取的成熟培养的器官再生率很
低，而且由于基因型和供体植株生长环境的不同及
培养成分和条件的复杂性，使得前人的工作不易重
复 。因而要使大麦种子及其成熟胚培养成为可用
于大麦生物技术研究及 大麦新技术育种的实 验系
统，就有必要对此进行系统 的基础研究以控制大麦
种子的外植体性状“ 。
麦类种子播种前进行浸种处理一般不利于种
子萌发。我们的实验表明用 3O PEG 6 000浸种 ，
而且只浸种 3 h会有利于大麦种子葫发 ”。有报
告显示燕麦籽粒浸种时有生长抑制因素来 自于种
壳 ，也有报告水稻种壳具有抗氧化活性。 ，而种皮
的显著作用之一是延缓水分进人种子 ，这有
利于种子的健康葫发。为进一步了解浸种吸胀对大
麦籽粒的生理影响 以及种壳在吸胀 中对 大麦种 子
外植体性状的调节作用进行了如下实验。考虑到种
子吸胀生理 的研究 比较集中于溶质渗漏和对大分
子台成的影响，因而本文研究 的重点是吸胀期间胚
和胚乳中矿质元素、内源激素的含量变化，及种壳
对这些变化的调节作用。实验结果表明：浸种吸胀
便矿质元素大多净外流，使 IAA、GA 含量上升，使
ABA含量下降。去壳使吸水增强，促进分子渗漏，促
进 K 外流，促进胚乳中ABA含量剧升。吸胀生理
和种壳影响是非常复杂的 ”。
1 材料 与方法
1．1材料
实验材料为普通 大麦 (Hordeum wdgare I ．)
其品种为早熟 3号的成熟种子。
1．2实验设计
种子剥去种壳后分别在 26±1。c下双蒸水浸
种 2 h，再 30 PEG 6 000浸种 3 h，再继续双蒸水
缦种 19 h，不去壳和去壳种子分别共浸种 24 h。在
分段浸种的同时，在浸种 2 h和24 h后，分别取样，
进行种子溶质渗漏 ，胚和胚乳 中的矿质元素及 内源
激素含量等的测定及种子和胚培养试验 。另外以未
浸种 的干种子作为测试 的总对照。比较去壳和不去
壳条件下浸种吸胀对于胚和胚乳以及 种子和胚培
养反应的影响。
1．3检测方法
溶质渗漏测定时固定种子粒数，矿质元素分析
以原子吸收分光光谱方法并且这些分析 胚、胚乳
个数为单位取样并计算。
溶质渗漏的测定，分别取 2O粒种子浸入 20 mI
无离子水中，0．5 h后用 DDS—l1A型 电导仪测电介
质渗漏，用岛津 uV 265型紫外可见光分光光度仪
测0．D．268 nm值 代表大分子等分子渗漏 测定
重复 3次，结果基本一致，取其平均值。
蛋白质含量利用微量凯氏定氮法。测定重复 3
次，结果基本一致，取其平均值
可溶性蛋 白和过氧化物酶 同工酶 的凝胶 电泳
分析参照方国伟、粱海曼方法“ ，显色后用岛津CS一
930型双波长色谱扫描仪记录。
内源激素测定参照丁静、沈镇德的方法 ”。每
份样 品为 50个胚或 60／卜胚乳 标样 ：IAA为上海
化学试剂采购站进口分装，GA 为上海生物化学试
剂商店经销(>99．9 )，ABA为 Serva公司产品。
检测仪器为岛津 I C 6A型液相色谱仪。SPD一6AV
型紫外可见分光光度检测仪，C R3A型色谱数据处
理机和 712j型 固定进样阀(20lzI ．美 国制造)。测定
条件：流动相为甲醇(含 1 醋酸)：水一0．45：
0．55，流速为 1 mI ／rain，Shim—pack ODS柱 (6 InIIl
×150 1111)，柱温 2j。c，波长 254 nm。在上述条件
下同步测定内源激素。测定重复 3次，结果基本一
致，取其平均值。
1．4培养基和培养条件
种子培养和胚培养所用 培养基 相同。即 N 基
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4期 邵宏波等：大麦种子前期处理对其外植体性状的调控和对其机制的探讨(I) 34 9
本培养+肌醇 100 mg／l +蔗糖 3O 000 mg／l +2—4
D 1．5 mg／l 一琼脂 8 000 mg／l ，pH5．8。每一处理
接种种子或胚 6O个。26。c，光强 1 400 Ix，每天光照
1 4 h条件下培养。至少重复实验 2次，结果基本一
致，取其平均值。
2 实验结果
2．1种壳对种子吸水的影响
从图1可以看出：(1)剥去种壳使种子吸水太大
加快，比不去壳种子早 4 h达到吸水饱和。(2)浸种
吸胀时间相同的和不去壳种子的吸水量明显不同，
这在分析其它检测项目结果时需要予以注意的。
l 2 5 4 5 6 7 8 9
圈 l 去壳和不去壳种子吸水动态
Fig． 1 Comparison of the time COUrSe of water
absorption between the husked and unhusked seeds
2．2种壳对吸胀中电解质、太分子渗漏的影响
取吸胀 2 h和 24 h的种子进行电解质、大分子
渗漏强度检测。结果显示：(1)溶质渗漏随吸胀时间
延长而减少，其中电解质渗漏的减少远甚于0．D．
Z68渗漏物的下降。(2)去壳对电解质渗祸的影响明
显小于对 0．D．268渗漏物渗漏 的影响。这暗示去
壳将相对增加蛋白质、核酸等太分子物质的渗漏。
2．3种壳对吸胀种子矿质元素含量 的影响
为了解浸种吸胀过程 中壳对矿质流 失的影 响
以及胚和胚乳的矿质渗漏是否有区别，分别对去壳
和不去壳种子的胚和胚乳进行了浸种前后和不同
浸种时间的矿质元素分析。结果显示(表 1)：(1)从
胚 十胚乳所含矿质元素总量看 ，吸胀期 间中矿质元
素均有净流失。其中总N在 36 ～40 ，K 在1 7
～ 60 ，Mn 在 10 ～34 ，Mg 流失较少，最多
为 i00 的净流失 因而 ，不同种类矿质元素的流失
量不同。(2)剥去种壳明显增加 K的净流失，对 N、
Mg、Mn，则影响较小。因此，作为外流屏障，种壳对
于不同矿质元素的作用不同。( 将胚与胚乳进行
比较可以看出：N主要是胚乳部分净流失 肛的总 N
量在吸胀期间反有增加，这表明有N由胚乳向胚转
移。剥去种壳对胚部分N、K含量的影响大于对肛乳
部分的影 响，Mg、Mn则反之。因此 ，胚 和胚乳部分
的渗漏规律是不相同的。
表 1 吸胀过程中胚和胚乳矿质元素音量的变化(~g／／i$或 ~,g／／I$+胚乳)
Table 1 Changes of the contents of mineral e]ements in embryos and
endosperms during imblbinon(#g／embryo oF embryo+endosperm)
2．4种壳对吸胀种子蛋白质含量的影响
通过对吸胀期间胚与胚乳中蛋白质含量的分
析测定表明：(1)种子吸胀期间，胚乳中的蛋白质含
量下降；而胚中的蛋白质含量上升。(2)吸胀 2 h后
的胚+胚 乳的蛋 白质总量 和未经吸胀 的干种子的
相近 ，吸胀 2,4 h后 ，胚 中蛋白质 含量的增加明显多
于胚乳中的减少。这些事实提示吸胀 24 h时，胚 中
蛋白质的增加主要来自胚 自身活跃的蛋白质舍成。
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350 广 西 植 物 2l卷
(3)去壳明显降低胚和胚乳中的蛋白质含量。联系
前面的渗漏结果可见去壳促进太分子渗漏 ，去壳使
蛋 白质含量下降的原因，除了去壳可能影响蛋 白质
合成外，可能还和去壳促进蛋 白质流失有关 (本结
果中的胚与胚乳蛋白质含量变化图，由于篇 幅关系
略去，将另文发表。)
2．5种壳对吸胀种子可溶性蛋 白和过氧化物酶同工
酶的凝胶电泳分析
对种子可溶性蛋白的凝胶电泳分析表明在未
去壳种子中，随浸种时间延长，可溶性蛋白含量增
加而且出现一些新的谱带，这和前面胚+胚乳中蛋
白质含量增加是一致的。去壳种子的表现则不同，
浸种 24 h种子 中的可溶性蛋 白质 的含量还少于浸
种 2 h的，这和本结果的图示相一致(可溶性蛋 白凝
胶电泳图谱变化图略，另文发表)。看来去壳种子可
溶性蛋白含量下降和去壳使浸种期间可溶性蛋 白
净流失有关 。
对种子过氧化物酶同工酶的凝胶电泳分析表
明 (图略，另文发表)未去壳种子吸胀 2 h时过氧化
物酶同工酶谱仅略有变化，吸胀 24 h时过氧化物酶
l 未去壳un hu11 e d [] 击壳h1I1 e d
≥
口
≥
：
昀
JH
>
口
口口
乳
0 1
0 07
0 05
0．O2
图 2 吸胀过程中胚和胚乳中IAA、GA。、ABA含量变化
Fig．2 Changes of the contents ot IAA、GA】and ABA in embryos and endosperms during imbibition
同工酶才有显著增强 去壳种子 和未去壳种子 相
比，吸胀 24 h即有明显变化 ，不仅过氧化物酶同工
酶的活性增强而且谱带数 目也明显增多，这和可溶
性蛋白谱的表现很不相同。联系图1所显示吸胀2 h
时未去壳和去壳种子的含水量显著不同，二者的差
异可能正好反映了过氧化物酶活性对含水量比较
敏感。
2—6种壳对吸胀种子内源激素含量的影响
分析结果(图 2)显示：(1)吸胀期间，IAA含量
在胚和胚乳中均有明显变化，GA 含量的相对变化
0
0 _ c= 一 -
0 0 O 1 2 { 2 3 3 3 3 3 4
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4期 邵宏波等：大麦种子前期处理对其外植体性状的调控和对其机制的探讨(I) 351
主要发生在胚部，ABA含量的变化基本发生在胚
乳。(2)对来去壳种子，吸胀使胚中IAA含量迅速上
升，胚乳中IAA含量上升则稍迟。吸胀期问胚乳中
的ABA含量则明显下降。(3)去壳使胚乳中 ABA、
IAA含量剧增，GA 含量也有明显增加。去壳使胚
中的IAA、ABA、GA 含量大多明显减少。(4)去壳
使吸胀期问内源激素水平变化比未去壳的提前发
生。
综上可述，吸胀对内源激素含量的影响十分显
著，而种壳的影响更是引人注目，需要给予更多的
注意 。
表 2 不同吸胀种子(胚)外檀体的培养表现
Tabte 2 The culture response to the seeds(embryos)
、ⅣI1h ditf nt d L】㈨ti n of ImbIbItion
椭Hul C ultu res Bu d g et- R oot era - Ca lusing
111 b1b~t Jon【h) m ltlRttorl ergence c J
2．7去壳吸胀种子(胚)的外植体培养表现
表 2结果显示 (1)种子培养时，无论萌芽、出根
或愈伤组织形成 ，均 以种子吸胀时 已去壳的明显优
于不去壳的；胚培养时则反之。(2)胚培养时，不论
去壳与否，吸胀时问长短均不能形成根。(3)在本实
验范围内，以种子去壳吸胀 24 h时并且种子培养的
具有明显较高的萌发率和愈伤组织诱导率。上述事
实表明浸种、去壳与否，特别是去壳，对种子萌发和
愈伤组织诱导的影响是十分显著的。
3 讨 论
关于种子吸胀生理影响已有较多报告 诸如吸
胀时种皮延缓吸水“ ，吸胀时有 溶质渗漏 ．吸 胀
初期有蛋 白质合成“ “ ，吸胀后会出现新的过氧化
物酶同功酶 ，吸胀使 IAA水平上升 等。上述
情况在本文测试结果中都有所反映，这从一个侧面
表明本文的实验结果是符合常规概念的。但是以往
的研究很少涉及种壳在吸胀 中的生理影响，也投有
学者将胚和胚乳分别进行测试，而这两方面内容将
是本文所能提供的新内容。
有关禾谷类种子前期处理并结合种壳生理作
用来探讨外植体性状调节及其机理方面的研究目
前只有 2篇报告 。本研究果表明：大麦种壳具有
延缓种子吸水进程，限制大分子和某些矿质元素
(k )的渗精 ，影响胚乳 ABA、IAA、GA 含量上升和
有利于胚 IAA、ABA含量上升等作用。离体培养结
果显示胚培养前以不去壳吸胀为好，这可以从不去
壳吸胀使胚具有较高的矿质元素、蛋 白质、IAA、
GA，含量推测其原因，但是也不能排除种壳还有其
它复杂的影响。因此，种壳并不是一种简单的屏障，
具有选择透性，还具有其它复杂作用。本文除了在
浸种吸胀和种壳作用的理论探讨方面提供了一些
新线索外，在实验室育苗、外植体性状调节等方面
也提供了一定的理论基础，对于促进我国禾谷类作
物的生物工程育种工作有较大的指导意义。相关的
系列研究工作将陆续发表。
中国科学院上海植物生理研究所的曼少伯研
完员在内源激素测定方面给予了很大帮助，南京农
业大学周燮教授审阅全文井提出修改意见，在此一
并致谢!
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