白花樹種子處理過程中內源激素動態(tài)變化

吳 君，李因剛，羅修寶，唐永強，周 燕，柳新紅*

(1.浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023;2.浙江省遂昌縣林業(yè)技術推廣總站，浙江 遂昌 323300;3.浙江省建德市新安江林場，浙江 建德 311600)

白花樹(Styrax tonkinensis)為安息香科(Styraceae)安息香屬(Styrax)落葉喬木，熱帶、亞熱帶樹種[1－3]，是集速生材用、油用、藥用和觀賞等多種用途于一體的優(yōu)良樹種。該樹種成材期短，樹干挺直，材質輕軟，木纖維較長，為理想的工藝用材[4]。種仁含油率56.00% ～62.80%，不飽和脂肪酸含量達90.16% ～91.45%，是發(fā)展生物柴油的優(yōu)良樹種[5－7]。樹脂稱“安息香”，是貴重藥材，可制造高級香料[8]。總狀花序，花白色成串、清香，盛開時繁花似雪;果實近球形，果序下垂，是極具觀賞價值的園林綠化樹種。白花樹種子具有休眠性，剛采的種子濕沙貯藏3個月后發(fā)芽率可高達90%以上;種子帶果皮(未開裂)干沙藏半年仍有相當高的發(fā)芽率，而去果皮干沙藏半年喪失發(fā)芽能力[9]。目前，對其種子休眠機理的研究未見報道。本文以江西吉水種源地種子為試材，研究不同處理過程中內源激素含量的變化，以此分析種子休眠原因，并為種子貯藏、催芽及苗木生產提供理論和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用種子于2011年10月中旬采自浙江省林業(yè)科學研究院的白花樹試驗林，種源地為江西吉水，林齡4 a。

1.2 試驗方法

將新鮮采集的種子洗凈陰干后分成2份，一份放入密封塑料袋，在4℃條件下低溫干藏;另一份進行層積沙藏(用底部打有小孔的塑料箱放于室內進行)，種子與濕沙的體積比為1∶3，沙子相對含水量60% ～70%，定期翻動種子并視水分狀況澆水保濕。每個處理種子質量均為1 kg，2011年12月20日開始試驗。于貯藏0、30、60、90 d時進行取樣，每次取100粒左右，分別測定各處理在不同貯藏時間段種子胚和胚乳的ABA(脫落酸)、IAA(吲哚乙酸)、GA(赤霉素)和ZR(玉米素核苷)等內源激素的質量分數(shù)。內源激素的測定采用酶聯(lián)免疫法，由中國農業(yè)大學作物化學控制研究中心完成。

2 結果與分析

2.1 白花樹種子內源激素ABA含量的變化

如圖1所示，隨著處理時間的延長，層積沙藏和低溫干藏的胚和胚乳中ABA含量都表現(xiàn)出先降后升的變化趨勢。低溫干藏處理在60 d時出現(xiàn)最低值，60 d后ABA含量呈上升趨勢。至低溫干藏處理結束，胚和胚乳ABA含量比未處理時分別上升了20.37%和23.99%。層積沙藏處理在30 d時出現(xiàn)最低值，30 d后ABA含量呈上升趨勢。至層積沙藏處理結束，胚和胚乳ABA含量比未處理時分別下降了14.50%和 11.32%。

圖1 不同處理的胚和胚乳ABA含量變化Fig.1 Changes of ABA content under different treatments in embryo and endosperm

圖2 不同處理的胚和胚乳中IAA含量變化Fig.2 Changes of IAA content under different treatments in embryo and endosperm

2.2 白花樹種子內源激素IAA含量的變化

如圖2所示，隨著時間的延長，層積沙藏和低溫干藏處理的胚和胚乳IAA含量都表現(xiàn)出先升后降的變化趨勢，且兩者IAA含量都呈下降的總趨勢;在處理30 d時出現(xiàn)峰值，30 d后快速下降。低溫干藏處理的胚和胚乳IAA含量在30 d后下降的速度比層積沙藏處理的快。至試驗結束，層積沙藏處理的胚和胚乳IAA含量比未處理時分別下降了38.32%和37.40%;低溫干藏處理的胚和胚乳IAA含量比未處理時分別下降了59.32%和60.93%。

2.3 白花樹種子內源激素GA含量的變化

隨著時間的延長，層積沙藏和低溫干藏處理的胚和胚乳GA含量均表現(xiàn)出先降后升的趨勢(圖3)。層積沙藏處理的胚和胚乳在60 d后GA含量由原先的下降趨勢轉為上升趨勢;而低溫干藏處理的GA含量，則在處理30 d后也開始慢慢回升。至層積沙藏處理結束，胚和胚乳GA含量比未處理時分別上升了12.64%和15.33%;而低溫干藏處理結束，胚和胚乳GA含量則比未處理時分別下降了6.52%和12.61%。

圖3 不同處理的胚和胚乳中GA含量變化Fig.3 Changes of GA content under different treatments in embryo and endosperm

圖4 不同處理的胚和胚乳中ZR含量變化Fig.4 Changes of ZR content under different treatments in embryo and endosperm

2.4 白花樹種子內源激素ZR含量的變化

2種不同處理ZR含量的變化如圖4所示。層積沙藏和低溫干藏處理胚和胚乳ZR含量表現(xiàn)出先升后降的變化，且總體趨勢兩者一致。層積沙藏和低溫干藏處理的ZR含量在30 d時達到最大值，然后含量逐漸降低，至60 d后含量基本保持不變。至層積沙藏處理結束，胚和胚乳ZR含量比未處理時分別下降了10.69%和13.30%;低溫干藏處理結束，胚和胚乳ZR含量比未處理時分別下降了34.20%和36.91%。

2.5 IAA/ABA含量的變化

如圖5所示，2種處理的白花樹種子胚和胚乳IAA/ABA值都呈先上升后下降的趨勢，且均在貯藏30 d時達到最大，30 d后，層積沙藏處理IAA/ABA值快速降低，至處理結束，胚和胚乳的IAA/ABA值比未處理分別下降了22.54%和17.74%;低溫干藏處理IAA/ABA值平緩下降，至處理結束，胚和胚乳的IAA/ABA值比未處理時分別下降了64.90%和35.99%。

圖5 不同處理的胚和胚乳中IAA/ABA含量變化Fig.5 Changes of IAA/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

圖6 不同處理的胚和胚乳中GA/ABA含量變化Fig.6 Changes of GA/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

2.6 GA/ABA含量的變化

從圖6中看出，隨著處理時間的延長，2種不同處理的白花樹種子胚和胚乳GA/ABA值變化有所不同。層積沙藏處理的胚和胚乳GA/ABA值在30 d時達到最大，而在30～60 d期間快速降低，60 d后又開始回升，總體呈上升趨勢，90 d GA/ABA值比未處理分別增加了41.44%和51.74%。而低溫干藏處理的GA/ABA值波動較為平緩，總體呈下降趨勢。至試驗結束，胚和胚乳GA/ABA值比未處理時分別下降了18.35%和21.49%。

2.7 ZR/ABA含量的變化

從圖7中看出，隨著處理時間的延長，2種不同處理的白花樹種子胚和胚乳ZR/ABA值變化有所不同。層積沙藏處理的胚和胚乳ZR/ABA值出現(xiàn)較大的波動，在30 d時達到最大，胚和胚乳ZR/ABA值比未處理時分別增加了217.92%和230.16%，30 d后呈下降趨勢。至試驗結束，胚和胚乳ZR/ABA值比未處理時分別增加了7.44%和12.70%。低溫干藏處理的胚和胚乳ZR/ABA值呈先上升后下降的趨勢，但是變化幅度不大。至試驗結束，胚和胚乳ZR/ABA值比未處理時分別下降了43.24%和 41.87%。

圖7 不同處理的胚和胚乳中ZR/ABA含量變化Fig.7 Changes of ZR/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

3 結論與討論

3.1 ABA、GA、IAA、ZR 含量變化

ABA廣泛存在于休眠種子中，使種子不能進行正常的代謝活動[10]。相關研究認為[11－12]，層積沙藏處理可以打破由ABA造成的休眠。美國桂花(Osmanthus americanus)[13]種子屬深休眠類型，種子中ABA含量約為180 ng/g。實驗結果表明，白花樹種子未處理前胚和胚乳的 ABA含量分別為282.94 ng/g和286.26 ng/g，ABA含量比美國桂花高57.2%和59.03%。至處理結束，層積沙藏處理的胚和胚乳ABA含量比未處理的分別下降了14.50%和11.32%。這說明該處理可以有效地降低種子ABA含量，可能是ABA的合成隨著胚后熟完成而受阻，使ABA濃度降低。這種現(xiàn)象也發(fā)生在東北紅豆杉(Taxus cuspidata)[14]、朝鮮冷杉(Abies koreana)[15]種子處理過程中。這進一步說明，ABA 含量與白花樹種子休眠特性有較大的關聯(lián)性。

種子休眠的解除總是與赤霉素類物質的積累相伴發(fā)生的。青錢柳(Cyclocarya paliurus)[11]、銀杏(Ginkgo biloba)[16]、三尖杉(Cephalotaxus fortunei)[17]等物種在低溫層積結束后，GA 含量都有明顯的上升趨勢。試驗表明，至處理結束，層積沙藏處理的胚和胚乳GA含量比未處理時分別上升了12.64%和15.33%;低溫干藏處理的胚和胚乳GA含量則變化不大。總體來看，層積沙藏處理更能激活種子內有關酶的活性，在整個處理過程中有助于解除休眠。高紅兵等[14]在東北紅豆杉層積過程中，認為少量IAA的增加是由于胚的生長造成的，IAA與其休眠和萌發(fā)關系不大。2種處理的白花樹種子胚和胚乳中IAA含量隨著層積時間的延長，總體上呈現(xiàn)先升后降趨勢。可能是IAA在其種子休眠前期與其他激素相互作用，促進休眠解除。ZR具有抵消發(fā)芽抑制物質的作用，調控種子發(fā)育中的物質和能量代謝[18]。ZR含量在銀杏[16]種子層積處理前期(胚分化和快速生長期)上升到較高水平，而后含量又下降。試驗顯示，2個處理白花樹種子胚和胚乳在層積過程中，ZR含量均出現(xiàn)先升后降的趨勢，在層積處理的30 d時出現(xiàn)峰值。說明在處理初期，ZR含量的上升有助于解除休眠，但并不是解除種子休眠的必需因子。

3.2 各激素含量之間比值的變化

Khan[19－20]論證了激素平衡學說，指出種子休眠和萌發(fā)還與各類激素之間的平衡有關。種子產生休眠不單是由于抑制物的存在，也可能是缺乏生長激素所導致的。GA雖然是主要的調節(jié)因素，但生長激素存在的必要性是以抑制物存在為前提的。吉九平[21]、陶俊[22]等對桃(Amygdalus persica)種子的研究認為，ABA和GA的平衡對種子的休眠和萌發(fā)起主導作用;如山楂(Crataegus pinnatifida)[23]種子中ABA含量降低，GA、IAA、ZR含量增加，以及比值增大，休眠解除。隨著層積時間的增加，沙藏處理的白花樹種子胚和胚乳GA/ABA的比值總體上呈現(xiàn)上升的趨勢;而在處理過程前期，IAA/ABA、ZR/ABA的比值同樣呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢。實驗結果進一步證實了GA是種子萌發(fā)的主要促進物質。同時，IAA、ZR的存在對打破種子休眠過程也有一定的影響。

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