東北紅豆杉種子低溫層積過程中貯藏物質(zhì)及內(nèi)源激素的變化

張公偉

(黑龍江省牡丹江市四道林場,牡丹江 157014)

東北紅豆杉種子低溫層積過程中貯藏物質(zhì)及內(nèi)源激素的變化

張公偉

(黑龍江省牡丹江市四道林場,牡丹江 157014)

造成東北紅豆杉種子深度休眠的原因是多因素的，低溫層積是破除東北紅豆杉種子休眠的最好方法。種子主要以粗脂肪的形式貯藏養(yǎng)分，這是東北紅豆杉種子需要長時間的低溫處理才能萌發(fā)的主要原因。脫落酸ABA不是種子休眠的主導(dǎo)因子，而內(nèi)源激素IAA和GA3含量的提高，對破除東北紅豆杉種子休眠具有一定的促進(jìn)作用。

東北紅豆杉 低溫層積 貯藏物質(zhì) 內(nèi)源激素

東北紅豆杉(Taxus cuspidata)又名紫杉或赤柏松，紅豆杉科常綠針葉喬木，1999年被列為中國Ⅰ級重點保護(hù)野生珍稀瀕危植物。導(dǎo)致東北紅豆杉瀕危的原因很多，如環(huán)境條件改變、人為因素破壞等，也與其自身的生長繁殖特性有關(guān)。東北紅豆杉種子具有深度休眠的特性，在自然條件下，需要經(jīng)歷兩個冬季才能萌發(fā)，在這個漫長的過程中，由于動物的攝食、人為的破壞，加上環(huán)境因素造成的種子霉?fàn)€等原因，使得東北紅豆杉天然更新能力極弱，其自然分布區(qū)逐步萎縮。

造成東北紅豆杉種子休眠的原因包括：種皮障礙、生理后熟及內(nèi)源抑制物等。種子休眠的破除是一個復(fù)雜的生理過程，涉及營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、酶活性、激素水平等一系列變化。本文以東北紅豆杉種子為試驗對象，研究其在層積過程中貯藏物質(zhì)及內(nèi)源激素的變化，為完善東北紅豆杉種子休眠機(jī)理研究提供理論支撐，對東北紅豆杉播種育苗技術(shù)措施制定有一定指導(dǎo)意義。

1 試驗材料與方法

試驗用種采自穆棱林業(yè)局老道溝林場東北紅豆杉人工林，在苗木窖內(nèi)進(jìn)行沙藏處理，每隔3周取樣測定1次。采用蒽酮法測量可溶性糖含量，采用索氏提取法測量粗脂肪含量，采用微量凱氏定氮法測量粗蛋白含量，采用酸水解法測量淀粉含量，具體操作步驟見王晶英主編的《植物生理生化實驗技術(shù)與原理》。

采用酶聯(lián)吸附免疫分析法測量內(nèi)源激素，具體操作方法參考何鐘佩主編的《農(nóng)作物化學(xué)控制實驗指導(dǎo)》。內(nèi)源激素含量的計算公式，

其中:

B0——0ng/ml孔的顯色值；

B——其它濃度的顯色值。

根據(jù)待測樣品顯色值讀取激素濃度的自然對數(shù)，再經(jīng)過反函數(shù)求得激素濃度(ng/g.fw)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫層積過程中種子貯藏物質(zhì)的變化

種子以糖類、脂肪及蛋白質(zhì)形式貯藏營養(yǎng)物質(zhì)，作為種子萌發(fā)及幼苗早期生長的能量營養(yǎng)來源。在層積處理過程中，種子保持著一定的、呼吸作用，其體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)必然存在分解代謝過程，研究種子內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝規(guī)律，有助于了解種子的休眠機(jī)理。

表1 不同層積時間營養(yǎng)成分的測定

從表1可以看出：東北紅豆杉種子主要以粗脂肪的形式貯藏養(yǎng)分，其含量占干物質(zhì)的63.6%，其次為蛋白質(zhì)和淀粉。粗脂肪的降解對于提供種子萌發(fā)所需營養(yǎng)至關(guān)重要，而脂肪酶活性所需溫度較低，所以東北紅豆杉種子需要長時間低溫處理才能萌發(fā)，這可以說明自然條件下東北紅豆杉種子需要經(jīng)歷兩個冬季才能萌發(fā)的原因。

種子中可溶性糖主要來源于淀粉的分解，以及脂肪的降解，隨著層積時間的增加，可溶性糖含量緩慢增加，在層積9周時達(dá)到最高值。隨著種子活性的增加，呼吸作用加劇，可溶性糖被吸收利用，含量開始下降；淀粉及可溶性蛋白均呈現(xiàn)先升高后降低的規(guī)律，這是由于種子休眠期活性較弱，呼吸作用不強(qiáng)，而隨著層積時間的增加，種子活性增加，體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的分解、利用速度加快。作為主要營養(yǎng)成分的粗脂肪含量隨著層積時間推移逐步下降，但前期下降速度明顯低于后期，這與種子活性有密不可分的關(guān)系。

2.2 低溫層積過程中種子內(nèi)源激素的變化

目前，流行的種子休眠機(jī)理學(xué)說主要有呼吸調(diào)控學(xué)說、激素調(diào)控學(xué)說、能量調(diào)控學(xué)說和光敏素調(diào)控學(xué)說4類，其中激素調(diào)控學(xué)說認(rèn)為，種子體內(nèi)的萌發(fā)促進(jìn)物質(zhì)(GA3等)和抑制物(ABA)，通過信息傳導(dǎo)對種子的生理活動做出反應(yīng)，控制著種子的休眠與萌發(fā)，該理論得到了林業(yè)學(xué)者的一定認(rèn)同。在生產(chǎn)上，赤霉素CA3應(yīng)用于種子的處理中可以提高多種樹種的種子萌發(fā)率，因此，研究層積過程中種子內(nèi)源激素的變化規(guī)律，對于揭示種子休眠機(jī)理、制定合理的激素處理措施有一定的指導(dǎo)意義。

從表2可以看出：隨著層積時間的推移，吲哚乙酸IAA含量呈現(xiàn)“M”形變化，其高峰出現(xiàn)在層積12周時，到15周時略有下降，但仍比開始層積時含量高5.2ng/g.fw，因此，試驗初步認(rèn)為，IAA含量的變化對種子休眠的解除具有一定的促進(jìn)作用。

表2 層積周期對內(nèi)源激素濃度的影響

赤霉素GA3在種子處理中應(yīng)用較為廣泛，對多種植物種子萌發(fā)有促進(jìn)作用。從表2可以看出，在整個實驗過程中，GA3含量出現(xiàn)兩個峰值，分別在第6周和第15周，特別是層積后期，GA3含量逐步升高，說明GA3含量增加可以促進(jìn)種子休眠的解除。脫落酸ABA被認(rèn)為是最普遍的種子萌發(fā)抑制劑，但從實驗數(shù)據(jù)來看，ABA在層積初期略有起伏，但在層積9周后就一直維持在較高水平，說明ABA不是導(dǎo)致東北紅豆杉種子休眠的主要原因。

3 結(jié)論

造成東北紅豆杉種子深度休眠的原因眾多，低溫層積是破除東北紅豆杉種子休眠的最好方法。東北紅豆杉種子主要以粗脂肪的形式貯藏養(yǎng)分，而提高脂肪酶活性所需溫度較低，所以東北紅豆杉種子需要長時間的低溫處理才能萌發(fā)，這是自然條件下東北紅豆杉種子需要經(jīng)歷兩個冬季才能萌發(fā)的主要原因。

層積過程中種子內(nèi)貯藏的各類養(yǎng)分變化規(guī)律各不相同，但與種子活性及呼吸作用的強(qiáng)弱變化步調(diào)一致。種子體內(nèi)存在的脫落酸ABA不是導(dǎo)致東北紅豆杉種子休眠的主要原因，而內(nèi)源激素吲哚乙酸IAA和赤霉素GA3含量提高，對破除東北紅豆杉種子休眠具有一定的促進(jìn)作用。

[1]王晶英，敖紅等.植物生理生化實驗技術(shù)與原理[M].東北林業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[2]唐安軍.地涌金蓮種子形態(tài)生理休眠及激素的動態(tài)變化[J].植物生理學(xué)報，2014，(4)：419.

[3]程廣有，唐曉杰，高紅兵等.東北紅豆杉種子休眠機(jī)理與解除技術(shù)探討[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004,26(1)：5-10.425.

責(zé)任編輯：王大軍

校 對：王 征

Changes of Storage Substances and Endogenous Hormones During Seed Stratification of Taxus cuspidate Sieb.et Zucc.

Zhang Gong-wei

(

Sidao forest farm of Mudanjing city,Mudanjiang 157014,Heilongjiang,China)

The seed dormancy of Taxus cuspidate was caused by many factors, and low temperature stratification was the best way to break dormancy of seeds. The seed is mainly stored in the form of crude fat, which is the main reason for the seed germination of T. cuspidate in long time. Abscisic acid ABA was not the dominant factor of seed dormancy, and the increase of endogenous hormones IAA and GA3can promote the dormancy of T. cuspidate seeds.

Taxus cuspidate Sieb.et Zucc.; low temperature stratification; storage substance; endogenous hormones

2017-02-08