东北红豆杉种子不同部位抑制萌发物质比较1)

胡俊杰　建德锋　陈刚　杨波　　　　陈磊

(吉林农业科技学院，吉林，132101)　　　　　　　　　(吉林市园林管理处)



东北红豆杉种子不同部位抑制萌发物质比较1)

胡俊杰建德锋陈刚杨波陈磊

(吉林农业科技学院，吉林，132101)(吉林市园林管理处)

摘要为了深层次发现东北红豆杉(TaxuscuspidataS. et Z.)种子休眠机理，以便为有针对性的采取措施促进其种子萌发提供依据，该试验以白菜(Brassicarapavar.glabra)的种子作为测定材料，对东北红豆杉种子种胚、胚乳、内种皮、中种皮、外种皮5部分的甲醇浸提液进行活性测定，比较研究了5部分浸提液对白菜种子发芽率及胚根生长的影响。结果表明：5部分浸提液中均含有抑制种子萌发物质，显著影响到白菜种子的萌发，另抑制作用会随着浸提液质量浓度的增加而增强；5部分浸提液的抑制作用相比较，种胚最强，其次为胚乳、内种皮、中种皮和外种皮。

关键词拟制萌发物质；东北红豆杉；种子；种胚

东北红豆杉(TaxuscuspidataS. et Z.)，又称紫衫、赤柏松、宽叶紫杉、日本紫杉等，为红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus)中的一种常绿乔木。该树种耐寒、喜阴、怕高温，对土壤适应性强，在我国东北地区分布较多，主要产于吉林的老爷岭、张广才岭及长白山区海拔500～1 000 m地带，日本、朝鲜、俄罗斯也有分布，目前在山东、江苏、江西等省也有栽培。东北红豆杉为第三纪孑遗的珍贵树种，其材质优良、纹理通直、结构致密、富弹性、力学强度高、具光泽、有香气、耐腐朽，是优质的用材树种[1]；另该树种茎、枝、叶、根等均可入药，药用成分主要为紫杉醇、双萜类化合物、紫衫碱，具有一定的抗癌作用，并可应用于糖尿病及心脏病的治疗，是重要的药用植物[2]；此外，该树种树形优美，枝叶婆娑，是优美的园景树、行道树、林丛类树种，所结果实红色艳丽，堪比南方的相思豆，可以制作成树桩盆景供观赏[3-4]。因此，可以说东北红豆杉是集用材、药物、观赏于一身的珍贵树种，具有巨大的经济价值。但由于该树种的种子后熟期较长，具有双休眠特性，即需要经过两冬一夏才能发芽，造成了自然繁殖率极低，野生植物资源分布较少[5]。

研究表明，东北红豆杉种子之所以具有深休眠的特性，主要原因是因为种子含有一些内源抑制萌发物质，这些物质阻碍了种子发芽，导致休眠[6-7]。已发表文献大部分通过浸提及生物活性测定，确定这些拟制萌发物质主要是一些有机酸、脂类、胺类、醇类和酮类物质等[8-9]，但未对这些拟制物质所在种子的部位及不同部位的抑制活性进行深入研究。由于东北红豆杉的种胚小，胚内是否存在拟制萌发物质有待精确，因此该试验对东北红豆杉种子的胚、胚乳、内种皮、中种皮、外种皮5个不同部位进行生物测定，以确定拟制萌发物质在种子各部位的分布情况及拟制活性，从而更深层次发现东北红豆杉种子休眠机理，为有针对性的采取措施促进种子萌发、提高种子发芽率奠定基础。

1材料与方法

东北红豆杉种子(当年生种子，2014年12月购于吉林省通化市洪福苗圃)，白菜籽(当年生种子，2014年11月购于吉林市经开区农贸市场)。

甲醇浸提液制备：将东北红豆杉种子依次解剖，分为种胚、胚乳、内种皮、中种皮、外种皮5部分，每个部分称量5 g，用80%甲醇冰浴研磨(-20 ℃预冷)，研磨后再4 ℃浸提36 h，抽滤2次，进行滤液合并，合并后滤液在35 ℃减压浓缩到1 g·mL-1,每部位的浓缩液分别稀释成0.1、0.3、0.5 g·mL-13个质量浓度，放入冰箱冷藏室4 ℃条件下备用。

各部位浸提液生物活性测定：各部位浸提液每个质量浓度量取2 mL(同体积的蒸馏水作为对照)，放入培养皿中，每个培养皿再注入2 mL蒸馏水，然后在每个培养皿中放入30粒白菜种子，白菜种子已提前经过40 ℃温水浸泡20 min。将培养皿放入培养箱中(25 ℃)进行培养，培养36 h时统计白菜种子的发芽率，72 h时测量胚根长度。发芽以胚根突破种皮长度大于种子直径为标准。每个处理重复3次。

2结果与分析

2.1各部分浸提液对白菜种子萌发的影响

由表1可知，与对照(CK)比较，5部位浸提液发芽率均小于CK，验证了东北红豆杉种子中确实含有萌发抑制物质；另5个部位的发芽率随着浸提液质量浓度的增大呈下降趋势，说明浸提液质量浓度增加，抑制作用越明显，尤其在种胚浸提液，质量浓度达到0.5 g·mL-1时，已经没有种子萌发，说明这种拟制物质已经严重影响到了白菜种子发芽；5部位相比较，抑制作者最为明显的为种胚提取液，平均发芽率仅达到9%，其次为胚乳、内种皮，中种皮和外种皮浸提液抑制作用相当，说明东北红豆杉种子的种胚虽小，但含抑制萌发物质活性最强。

表1　不同质量浓度浸提液对白菜种子发芽率的影响

2.2各部分浸提液对白菜种子胚根生长的影响

由表2可知，72 h后测量的胚根长度，各部位浸提液中均远远小于对照CK，说明种子中的抑制萌发物质不仅影响到种子发芽，在种子发芽后也会影响胚根的进一步生长。5部位中胚根的长度均随着浸提液质量浓度的增大而下降，说明浸提液质量浓度越大，抑制胚根生长的作用越强。通过各部位的平均胚根长比较，种胚浸提液影响作用最大，在质量浓度为0.3 g·mL-1时，胚根长仅为0.22 cm，质量浓度达到0.5 g/mL时，就没有种子发芽，所以谈不上胚根生长。

表2　不同质量浓度浸提液对白菜种子胚根生长的影响

2.3各部分浸提液对白菜种子发芽率及胚根长影响的方差分析

表1、表2已得知，东北红豆杉种子各部位浸提液均影响到了白菜种子发芽及胚根的生长，且随着浸提液质量浓度的增大，这种抑制作用也会增强，表3方差分析也说明，在0.01水平下，与CK对照，东北红豆杉各部位浸提液对白菜种子的发芽率及胚根生长差异达到显著水平。

表3不同质量浓度浸提液对白菜种子发芽率及胚根长的方差分析

比较项目浸提液质量浓度/g·mL-1自由度FP发芽率0.15487.7980**0.35835.0190**0.55779.0010**胚根长0.15313.2500**0.35227.3470**0.55445.4600**

注：** 表示在0.01水平下差异显著。

3结论与讨论

通过东北红豆杉种子的种胚、胚乳、内种皮、中种皮、外种皮5部分浸提液对白菜种子的萌发比较，得出了东北红豆杉种子中确实存在抑制种子萌发物质，影响到白菜种子的发芽率及胚根的生长，另外这种拟制萌发物质的活性会随着浸提液质量浓度的增加而增强，另外5部位浸提液活性比较，它们对白菜种子的萌发拟制活性存在一定差异，表现在种胚最强，其次为胚乳、内种皮、中种皮和外种皮。

种子中存在萌发抑制物质是导致东北红豆杉种子不易萌发的主要因素，该试验未进行拟制物质分类鉴定，但通过在白菜种子上的发芽试验得到了验证。在种子的不同部位都可能存在拟制萌发物质，到底是哪一部分拟制物质活性最强，在其他深休眠植物种子中有所研究，例如紫斑牡丹种子的胚轴和上胚芽中存在拟制物质，是导致其不易萌发的主要原因[10]；欧洲白蜡的种子胚部子叶中存在萌发抑制物质，是导致其种子深休眠的原因[11]；燕山红栗的种皮中存在拟制物质是导致种子不易萌发的一个重要原因[12]；葫芦种子的外胚乳中存在抑制物质是导致种子延缓萌发的原因[13]，等等都说明了影响种子萌发的拟制物质可能存在于种子的各个部位，现有资料还未对东北红豆杉种子各部位拟制物质活性进行对比，所以该试验的结论，即种胚拟制物质活性最强应引起重视。东北红豆杉的种子成熟一般要经过一个后熟的过程种胚才能发育成熟，推测也可能是由于这种拟制物质导致，还有待于进一步的研究。希望通过东北红豆杉种子不同部位抑制萌发物质初探，能引导人们更深层次探讨东北红豆杉种子休眠机理，为快速打破种子休眠、促进种子萌发，为东北红豆杉播种育苗提供便利。

参考文献

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[4]滕祥金，孙玉刚，曲线，等.东北红豆杉的繁育及养护技术研究[J].中国农学通报，2009，25(12)：82-84.

[5]程广有，唐晓杰，高红兵，等.东北红豆杉种子休眠机理与解除技术探讨[J].北京林业大学学报，2004，26(1)：102-105.

[6]秦炜婷，李雪，翟志席.植物生长调节剂对东北红豆杉种子发育的影响[J].种子，2015，34(2)：59-62.

[7]张雪梅，龙雯虹，荣剑.红豆杉种子休眠机理及休眠解除研究进展[J].西南林业大学学报，2012，32(5)：62-95.

[8]周霞，张尧.种子休眠生理研究进展综述[J].安徽农学通报，2010，16(14)：51-54.

[9]张艳萍，刘同祥.东北红豆杉的研究进展[J].中央民族大学学报，2009，18(3):29-31.

[10]景新明，郑光华.4种野生牡丹休眠和萌发特性及与其致频的关系[J].植物生理学报，1999,25(3)：214-221.

[11]郑彩霞，高荣孚.脱落酸和内源抑制物对洋白蜡种子休眠的影响[J].北京林业大学学报，1991，13(4)：39-46.

[12]白柯君，郭素娟，石青莲.燕山红栗种子休眠与种胚形态、种皮及内含物的关系[J].西南林学院学报，2005，25(4)：106-109.

[13]AMRITPHALE D, YONEYAMA K, TAKEUCHI Y, et al. The modulating effect of the perisperm-endosperm envelope on ABA inhibition of seed germinationper in cucumber[J]. Journal of Experimental Botany,2005，56:2173-2181.

Germination Inhibitions in Different Parts of Seeds ofTaxuscuspidate

Hu Junjie, Jian Defeng, Chen Gang, Yang Bo(Jilin Agricultural Science and Technology University, Jilin 132101, P. R. China); Chen Lei

(Office of Landscape Management in Jilin City)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(6)：11-12,22.

We studied the effects of the extract on the germination and the radical growth of Chinese cabbage seeds to deep discovery the dormancy mechanism ofTaxuscuspidataseeds and provide evidences for targeted using measures to promote their seeds germination with Chinese cabbage (Brassicarapavar.glabra) seeds by using five-part methanol extracts of embryo, endosperm, endopleura, mesosperm, exopleura ofTaxuscuspidataseeds in activity determination. There all were germination inhibitions in five-part methanol extracts, which significantly affected the germination of Chinese cabbage seeds, and the inhibition effects would increase with the increasing of the extract concentration. Compared with five-part extracts, embryo was the strongest, followed by the endosperm, endopleura, esosperm and exopleura.

KeywordsGermination inhibitions;TaxuscuspidataS. et Z.; Seeds; Embryo

第一作者简介：胡俊杰，男，1969年12月生，吉林农业科技学院植物科学学院，副教授。E-mail：30935251@qq.com。

收稿日期：2016年1月5日。

分类号S791

1)吉林省教育厅基金项目[吉教科合字(2014)第204号]。

责任编辑：潘华。