栓葉野茉莉種子萌發(fā)生理特性研究

凃 峰，萬俊鵬，喻方圓*

(1.南京林業(yè)大學(xué)實驗室與基地建設(shè)管理處，江蘇南京 210037；2.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江蘇南京 210037)

栓葉野茉莉(StyraxsuberifoliusHook.et Arn.)是野茉莉科野茉莉?qū)贌釒А啛釒赜械囊环N植物，其幼苗期耐陰，喜溫暖濕潤氣候。栓葉野茉莉木材紋理直，致密，材質(zhì)堅實，為名貴家具、室內(nèi)裝修、器具等優(yōu)良用材[1]。其種子油可制成肥皂和油漆，根、葉可治風(fēng)濕關(guān)節(jié)痛、胃痛等癥。栓葉野茉莉樹形美麗，亦可作為園林觀賞樹種[2]。

近年來，栓葉野茉莉的引種馴化和開發(fā)利用備受關(guān)注。關(guān)于栓葉野茉莉研究集中在播種苗生長規(guī)律[3]、胚胎發(fā)育[4]、引種栽培[5]和育苗技術(shù)[6-7]等。然而截至目前，對該樹種種子萌發(fā)生理特性的研究卻鮮見報道。因此，研究栓葉野茉莉種子萌發(fā)生理特性，揭示該樹種萌發(fā)的生理機制，對制定科學(xué)的播種育苗技術(shù)措施具有一定的理論指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1試驗材料該試驗于2016年3—5月在南京林業(yè)大學(xué)南方林木種子檢驗中心進行。供試栓葉野茉莉種子于2015年10月采自湖南省衡山縣。挑選完整無損的種粒，經(jīng)低溫層積3個月后取出進行發(fā)芽試驗。

1.2發(fā)芽試驗按照《林木種子檢驗規(guī)程》(GB 2772—1999)[8]的方法測定種子發(fā)芽率。將待測種子置于砂床發(fā)芽盒(11.5 cm×11.0 cm×5.0 cm)內(nèi)，每盒50粒，重復(fù)3次。放入25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)進行24 h光照培養(yǎng)。每5 d觀察并記錄種子發(fā)芽率，以胚根達到種子長度的1/2作為種子萌發(fā)的標(biāo)志，第30天發(fā)芽結(jié)束。

1.3生理生化指標(biāo)測定生理試驗與發(fā)芽試驗同時進行，另取3×50粒種子置于砂床中，放入25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)進行24 h光照培養(yǎng)。每5 d對萌發(fā)過程中的種子進行隨機取樣，測定各生理生化指標(biāo)，每個指標(biāo)測定3次。

可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法測定；可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250法測定；(α+β)-淀粉酶及α-淀粉酶活性采用磺基水楊酸法測定；過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測定。

1.4數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)錄入和整理，采用SAS 9.3進行單因素方差分析，計算標(biāo)準(zhǔn)誤和進行多重比較。多重比較的顯著性用P值表示。圖表的制作用Microsoft Excel 2013軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1栓葉野茉莉種子的萌發(fā)進程從圖1可以看出，在整個萌發(fā)過程中，發(fā)芽率隨著置床后時間的延長呈“S”形上升，在0～5 d，上升較緩慢，在5 d之后到25 d，上升速度呈極快的趨勢，在25 d之后速度有所放慢，基本保持不變，最終發(fā)芽率達到18.50%。

圖1 栓葉野茉莉種子的萌發(fā)進程Fig.1 Germination process of Styrax suberifolius seeds

2.2栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中可溶性糖含量的變化可溶性糖是種子萌發(fā)的直接呼吸底物，在種子萌發(fā)過程中，可溶性糖既可作為能量來源被迅速分解，又可以為胚細胞的伸長和生長提供原料，是種子萌發(fā)過程中的重要營養(yǎng)物質(zhì)。由圖2可知，在0～5 d，可溶性糖含量隨著置床時間的延長而增加了19.42 mg/g(FW)，在5～15 d，可溶性糖含量隨著置床時間的延長反而減少了37.51 mg/g(FW)，在20 d時達到最高峰，為284.27 mg/g(FW)，這可能由于淀粉、脂肪等大分子物質(zhì)大量被轉(zhuǎn)化為小分子糖。但在25 d，降至最低點76.70 mg/g(FW)，可能由于代謝加強，可溶性糖作為能源物質(zhì)被大量消耗。在種子萌發(fā)的最后5 d，可溶性糖含量開始迅速回升。栓葉野茉莉種子可溶性糖含量變化規(guī)律表明：隨著置床時間的延長，種子內(nèi)部代謝旺盛，可溶性糖作為能量來源被水解或直接作為原料被利用。

圖2 栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中可溶性糖含量的變化Fig.2 Changes of soluble sugar content during germination of Styrax suberifolius seeds

2.3栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中淀粉含量的變化由圖3可知，在0～15 d，淀粉含量隨著置床時間的延長下降了273.42 mg/g(FW)，達到最低點49.52 mg/g(FW)。尤其在1～5 d，淀粉含量直線下降206.76 mg/g(FW)，在15～30 d淀粉含量有所回升，在最后5 d數(shù)值基本保持不變，控制在100～150 mg/g(FM)。

圖3 栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中淀粉含量的變化Fig.3 Changes of starch content during germination of Styrax suberifolius seeds

2.4栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化由圖4可知，在0～15 d，可溶性蛋白質(zhì)含量隨著置床時間的延長而緩慢上升；在15～20 d，可溶性蛋白質(zhì)含量稍有回落；但是在20～30 d呈現(xiàn)上升趨勢，尤其在25～30 d，上升速度很快。整體而言，可溶性蛋白質(zhì)含量隨著置床時間的延長總體呈上升趨勢。

圖4 栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化Fig.4 Changes of soluble protein content during germination of Styrax suberifolius seeds

2.5栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中淀粉酶活性的變化由圖5可知，在整個栓葉野茉莉種子發(fā)芽過程中，無論是總淀粉酶α-淀粉酶，還是β-淀粉酶活性，都呈現(xiàn)類似的變化趨勢。在0～15 d，三者的淀粉酶活性呈現(xiàn)一致的趨勢并保持不變的間距。在15～20 d，β淀粉酶活性呈現(xiàn)上升趨勢，并在20 d無限逼近α-淀粉酶活性。在20～25 d，三者活性大幅度下降，尤其是總淀粉酶活性下降幅度最大，在25 d幾乎下降至同一點，在25 d之后，淀粉酶活性開始回升，因為種子代謝加強，生長需要大量的能量和原料，貯藏的淀粉被迅速水解，因此總淀粉酶活性，α-淀粉酶活性和β-淀粉酶活性隨之會有大幅上升。

圖5 栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中淀粉酶活性的變化Fig.5 Changes of amylase activity during germination of Styrax suberifolius seeds

2.6栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中過氧化物酶活性的變化由圖6可知，過氧化物酶的活性最開始為0，隨著種子的萌發(fā)，在第10天達到高峰，隨著種子萌發(fā)天數(shù)的延長，其活性在第15天又大幅降低，并在之后的15 d內(nèi)在一定范圍內(nèi)保持不變。

圖6 栓葉野茉莉種子萌發(fā)過程中過氧化物酶的活性的變化Fig.6 Changes of POD activity during germination of Styrax suberifolius seeds

3 討論與結(jié)論

該研究結(jié)果表明，隨著栓葉野茉莉種子的萌發(fā)，可溶性糖在萌發(fā)初期由于種子內(nèi)部的旺盛代謝而大量減少，到了后期，可溶性糖的減少變得遲緩且略有回升；而淀粉則分為2個階段大幅下降，表明淀粉不斷地轉(zhuǎn)化為可溶性的碳水化合物，用于供給種子萌發(fā)時所需的能量和養(yǎng)料。而蛋白質(zhì)作為種子萌發(fā)時的重要營養(yǎng)物質(zhì)，其在種子萌發(fā)時不斷地水解為各種氨基酸，使種子在萌發(fā)時可以利用這些氨基酸合成萌發(fā)所需的新的蛋白質(zhì)，為種子的萌發(fā)和生長提供氮素。由于種子內(nèi)的蛋白質(zhì)參與多種代謝反應(yīng)，所以種子內(nèi)蛋白質(zhì)含量是種子萌發(fā)情況的重要數(shù)據(jù)。蛋白質(zhì)的分解主要分為2個階段，其一是大分子的蛋白質(zhì)被水解為小分子的蛋白質(zhì)，其二是小分子的蛋白質(zhì)被分解為可供種子萌發(fā)時使用的氨基酸。而從淀粉酶活性的變化曲線可以看出，α-淀粉酶的活性要明顯高于β-淀粉酶的活性，α-淀粉酶的活性一直處于穩(wěn)步上升趨勢，而β-淀粉酶的活性則出現(xiàn)了先高后低的情況，且α-淀粉酶的活性始終高于β-淀粉酶；而過氧化物酶也是呈現(xiàn)先升后降的趨勢。

種子可溶性養(yǎng)料的動向，在一定程度上反映種子的生理狀況，種子在不良條件下貯藏時，會引起可溶性糖量升高[9]。在整個試驗過程中，可溶性糖含量在種子萌發(fā)初期(0～15 d)保持在相對較低水平，但在種子萌發(fā)率大幅度升高時大量上升，隨后迅速下降。由于可溶性糖在大多數(shù)林木種子萌發(fā)時是其重要的異化代謝的直接碳源，說明栓葉野茉莉種子的大量萌發(fā)和可溶性糖含量的瞬時積累也有很大關(guān)系；而淀粉含量的變化則分為2個階段，首先由于淀粉酶活性較高，大幅下降(0～15 d)，隨后淀粉酶活性迅速下降，又在最后一個階段趨于平穩(wěn)，維持在一定的范圍數(shù)值以內(nèi)(15～30 d)，表明淀粉在栓葉野茉莉萌發(fā)過程中不斷被淀粉酶分解，轉(zhuǎn)化為可溶性的碳水化合物，用于供給種子萌發(fā)時所需的能量和養(yǎng)料；而蛋白質(zhì)作為種子萌發(fā)時的重要營養(yǎng)物質(zhì)之一，在胚根突破種皮和幼苗形態(tài)構(gòu)成等方面均有著不可或缺的作用，其在栓葉野茉莉種子萌發(fā)時不斷積累；種子的順利萌發(fā)離不開種胚內(nèi)部的呼吸代謝作用，過氧化物酶作為末端氧化酶之一，在萌發(fā)中的種子內(nèi)扮演重要角色，其活性強度體現(xiàn)出種子內(nèi)的呼吸狀態(tài)。過氧化物酶活性的變化趨勢與馬俊華等[10]的研究結(jié)果一致。栓葉野茉莉種子過氧化物酶活性在萌發(fā)初期的高峰暗示了種子在大量吸水后的呼吸通路打開，從一定程度上決定了種子的萌發(fā)成功與否。

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