叶底珠种子萌发过程中贮藏物质的变化

， ， ， (.河北科技师范学院 野生植物资源应用研究所， 河北 秦皇岛 066600；.河北省青龙满族自治县农牧局， 河北 秦皇岛 066500)

叶底珠种子萌发过程中贮藏物质的变化

常旭1，陈健2，许艳梅2，徐兴友1
(1.河北科技师范学院 野生植物资源应用研究所， 河北 秦皇岛 066600；2.河北省青龙满族自治县农牧局， 河北 秦皇岛 066500)

在25 ℃的恒温培养箱中无光照条件下培养叶底珠种子，测定叶底珠种子萌发过程中贮藏物质的变化。结果表明：叶底珠种子的发芽率为99%，随着叶底珠种子的萌发，含水量迅速增加，淀粉含量降低，培养第4天时降至最低值，后有所升高；淀粉酶活性至第6天增至最高，6 d以后呈下降趋势；可溶性糖含量逐渐增加；粗脂肪含量在培养的0～6 d变化不大，6 d以后迅速下降；蛋白质含量先降低后升高，但总体变化不大；游离氨基酸含量逐渐增加。

叶底珠； 种子； 萌发； 贮藏物质； 变化

叶底珠(SecurinegaSuffruticosa)为大戟科(Euphorbiaceae)叶底珠属(Securinege)的小灌木，别名一叶荻、狗杏条、懒汉菜，广泛分布于干旱瘠薄的坡地，是干旱地区植被的重要组成。叶底珠茎叶均可入药，具有祛风活血、补肾强筋等功效；种子粗脂肪含量为37.12%[1]，是具有广大发展潜力的油料植物；春季的嫩枝叶富含蛋白质、矿物质和维生素，是一种极具发展前景的保健型木本蔬菜[2]。目前，有关叶底珠种子生理方面的研究尚未见报道，本试验研究了叶底珠种子萌发过程中主要贮藏物质含量的变化，旨在为叶底珠种子生理研究与开发利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

于2015年10月在昌黎县碣石山采集叶底珠成熟果实，室内阴干，去杂后选取饱满的种子于广口瓶中保存备用，试验于2016年4月进行。

取一定量叶底珠种子，在室温水中浸泡2 h，用0.4%的高锰酸钾消毒15 min，以双层滤纸作为发芽床。取3个培养皿，每皿100粒，单独用于发芽势测定试验，参照宋松泉等[3]的方法。再取10个培养皿培养种子，用于萌发过程中贮藏物质的测定。将叶底珠种子均匀撒在培养皿中，放入6 mL蒸馏水，置于25 ℃的恒温箱内，无光照条件下萌发。每天更换培养皿中的蒸馏水，防止种子发霉。分别于培养0，2，4，6，8，10 d和12 d取样(萌发后取萌发的种子)，进行含水量、淀粉酶活性以及淀粉、可溶性糖、粗脂肪、蛋白质和游离氨基酸等主要贮藏物质含量的测定。

1.2 物质含量的测定

含水量：烘干法[3]。

淀粉含量：砷钼酸比色法[4]。

淀粉酶活性：3，5-二硝基水杨酸法[5]。

可溶性糖含量：蒽酮比色法[4]。

粗脂肪含量：索氏提取法[5]。

蛋白质含量：考马斯亮蓝G-250染色法[5]。

游离氨基酸含量：比色法[4]。

2 结果与分析

2.1 叶底珠种子的发芽率

种子发芽率是反映种子活力的最直接的指标，试验结果(图1)表明，叶底珠种子的发芽率为99%。叶底珠种子吸胀2 d即开始萌发，经过迅速的发芽阶段，至第5天发芽势增至95%， 第7天为99%，达到发芽势最高值。

图1 叶底珠种子萌发过程中发芽势的变化

2.2 含水量在叶底珠种子萌发过程中的变化

叶底珠种子萌发过程中，含水量呈上升趋势，在发芽处理后的前2 d增加较快，由14.0%增加至35.3%；2～4 d含水量增长趋势平缓，4～6 d内含水量显著上升，由38.17%升至51.1%，6 d以后含水量增长趋势平缓(图2)。

2.3 淀粉含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

在叶底珠种子萌发初期，淀粉的含量呈逐渐下降，前2 d内淀粉含量下降缓慢，2～4 d内淀粉含量迅速下降，至培养4 d时下降到最低水平，由最初的5.02%降至1.85%，4～8 d内淀粉含量先上升后下降，总体变化不大(仅升高了0.09%)，8～10 d淀粉含量呈迅速上升趋势，10 d以后变化趋势平缓(图3)。

图2 含水量在叶底珠种子萌发过程中的变化

图3 淀粉含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

2.4 淀粉酶活性在叶底珠种子萌发过程中的变化

淀粉酶的活性在叶底珠种子萌发过程中逐渐被激活并迅速增加(图4)，至6 d时增加到最高值，由最初的11.36 mg/(g·min)增至36.36 mg/(g·min)。6 d以后淀粉酶活性呈下降趋势，至12 d时降至12.5 mg/(g·min)。淀粉酶的这种变化趋势与欧阳西荣[5]的研究结果一致。

图4 淀粉酶活性在叶底珠种子萌发过程中的变化

2.5 可溶性糖含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

在叶底珠种子萌发过程中，可溶性糖含量呈明显增加趋势(图5)，在培养的0～4 d内迅速增加，由最初的0.39%增加至1.28%,4～6 d内可溶性糖含量略有降低，6～12 d呈上升趋势，但趋于稳定，到培养12 d时达到1.34%[3-4]。

图5 可溶性糖含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

2.6 叶底珠种子萌发过程中粗脂肪含量的变化

脂肪为叶底珠种子的主要贮藏物质，试验结果(图6)表明，叶底珠种子在萌发过程中粗脂肪含量显著减少，由最初的40.77%减低至培养12 d时的5.23% ，但培养0～6 d粗脂肪减少量不显著, 仅减少了6.85%，6 d以后粗脂肪含量迅速减少。与叶底珠种子萌发过程中淀粉的降解(图3)和蛋白质的降解(图7)相比，粗脂肪的降解启动较晚。

图6 叶底珠种子萌发过程中粗脂肪含量的变化

2.7 蛋白质含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

蛋白质的百分含量在叶底珠种子萌发过程中总体上是减少的，但变化不大，仅降低了0.58%(图7)。0～2 d内蛋白质含量下降趋势平缓，在培养至第4天时降至最低，由最初的3.88%降至1.75%，随着培养时间的延长，蛋白质的含量呈上升趋势，至培养12 d时蛋白质的含量为3.30%，比培养前低2.13%。

2.8 游离氨基酸含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

随着叶底珠种子的萌发，游离氨基酸的含量逐渐增高(图8)，培养至10 d时，增加至最高，为0.62%，10 d以后氨基酸含量呈下降趋势，但变化不大。

图7 蛋白质含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

图8 游离氨基酸含量在叶底珠种子萌发过程中的变化

3 讨 论

含水量是种子萌发时物质动员的启动因子和调节因子，直接影响胚轴的生长状况，是控制种子萌发过程中各种代谢过程的启动与恢复最重要的因素[7]。Энгель[8]在研究向日葵种子萌发期贮藏物质的动员时发现，当种子含水量较高时，子叶中贮藏的脂肪才开始被动员。Обручева等[9]研究了含水量对豌豆种子萌发时淀粉和蛋白质动员的影响，提出含水量是种子萌发时淀粉及蛋白质动员的启动因子学说。叶底珠种子萌发过程中含水量不断增加，当达到或超过萌动临界含水量时，启动了种子内贮藏物质的代谢，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶活性被激活，从而导致了淀粉、蛋白质、粗脂肪的降解，这与前人的研究结果一致。

叶底珠种子萌发过程中，淀粉的含量基本上与淀粉酶的活性呈负相关，淀粉最先被分解利用，淀粉分解产物麦芽糖可为种子萌发提供能量，又可作为胚生长的结构物质[10]。

可溶性糖是种子萌发至转入光合自养前的主要呼吸底物[6]。叶底珠种子萌发初期在胚轴长出之前，由淀粉水解生成的可溶性糖的暂时积累，导致可溶性糖含量的急剧增加，后来随着胚轴的生长，可溶性糖开始向胚轴输出，其含量略有降低，6 d以后可溶性糖含量又呈上升趋势，这是由于此时脂肪的代谢迅速，由主要贮藏物质脂肪转化成大量的糖，但总的来说可溶性糖的含量在培养4 d以后变化趋于平缓，原因是可溶性糖的生成与利用之间达到一定的平衡。可溶性糖一方面可为种子的萌发和幼苗生长提供能量，另一方面可为蛋白质合成提供碳骨架和ATP的合成提供底物，这与赵玉锦等[11]的研究相似。

脂肪的利用较迟，发生在子叶高度充水，根茎显著增长的时期[12]。粗脂肪是叶底珠种子的主要贮藏物质之一，在叶底珠种子萌发过程中粗脂肪含量呈降低趋势，其主要原因可能是种子中的脂肪分解酶、脂酶和脂肪氧化酶在萌发过程中逐渐激活，使种子中的脂类发生了一系列复杂的变化。粗脂肪的这些代谢产物再进一步转化为糖类，然后供胚使用。

在叶底珠种子萌发初期蛋白质含量迅速降低，在培养至第6天时蛋白质含量降至最低，随着培养时间的延长，蛋白质的含量又有所升高，这主要是由于种子萌发初期随着含水量的急剧增加，贮藏蛋白在蛋白酶的作用下分解成氨基酸运到胚的生长部位，为种子萌发和幼苗生长提供氮素营养，构成新细胞的原生质[10]，蛋白质的分解与形成逐渐达到平衡后，后期的蛋白与游离氨基酸的含量变化不大。

[1]徐兴友,赵永光,孟宪东,等.叶底珠种子形态与组分研究[J].种子,2007,26(4):18-20.

[2]孙国儒,刘孟军,张涛,等.叶底珠野生条件下的管理措施及开发利用研究[J].河北林果研究,2007,22(1):89-92.

[3]宋松泉,程红焱,龙春林,等.种子生物学研究指南[M].北京:科学出版社,2005.

[4]刘永军,郭守华,杨晓玲.植物生理生化实验[M].北京:中国农业科技出版社,2002.

[5]欧阳西荣.种子活力与发芽环境对玉米种子蛋白酶和α-淀粉酶活性的影响[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2003,29(1):22-27.

[6]SheikhM.B.The component of soluble sugar in peanut[J].Journal of agricultural and food chemistry,1992,40(5):780-783.

[7]杨红,王锁民.不同含水量的豌豆种子萌发时物质动员及代谢研究[J].西北植物学报,2002,22(4):851-858.

[8]Энгелъ О С.Мобилизация запасных веществ при прор астании семян подсолнечника. Физиология Растений,1957,44(6):514-519.

[9]Обручева Н В,Ковадло Л С Прокофьев А А Уровень оводненности как пусковой ф актор м обилизации крахмала ибелк апри прорастании семян гороха[J].Физиология Растений,1988,35(2):322-328.

[10]王旭,陈丽燕,史小强,等.不同春化天数对荷兰豆种子发芽过程中内含物含量的影响[J].广州农业科学,2009(8):88-90.

[11]赵玉锦,王台.水稻种子萌发过程中α-淀粉酶与萌发速率关系的分析[J].植物学通报,2001,18(2):226-230.

[12]叶常丰,戴心维.种子学[M].北京:中国农业出版社,1994.

Changes in Some Store Substance in Seeds ofSecurinegaSuffruticosaDuring Germination

CHANGXu1,CHENJian2,XUYanmei2,XUXingyou1
(1.Institute of Wild Plant Resources Application, Hebei Normal University of Science amp;Technology,Qinhuangdao Hebei 066600,China;2.Hebei Qinglong Manchu Autonomous County Agriculture and Pasture Bureau，Qinhuangdao Hebei 066500，China)

Changes in some store substances in seeds ofSecurinegaSuffruticosawere studied when the seeds were cultivated darkly at 25 ℃.The result showed that the seed germination rate was 99%.The water content of seeds increased quickly with the seeds germinating,while the starch content decreased gradually and reached the lowest on the forth day,and then increased.The activity of amylase increased the most until the sixth day,and decreased after 6 day.The content of soluble sugar increased,the content of crude fat had a little change within six days,but decreased subsequently.The content of protein decreased first and then increased,but changed little during germination.The content of amino acid increased.

SecurinegaSuffruticosa(Pall.) Rehd； seed; germination; storage substance; change

2016-12-19

国家科技基础性工作专项重点项目(2008 FY 110400-3-1-1)。

常 旭(1988—)，女，河北秦皇岛人；硕士研究生，研究方向：植物资源开发与利用；E-mail:954485903@qq.com。

徐兴友，男，教授，博士，硕士研究生导师，研究方向：野生植物资源的保护与利用；E-mail:xuxingyouzlj@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.011

S 794+.9

A

1001-4705(2017)05-0011-04