东北延胡索种子萌发过程中生理生化变化

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(中国农业科学院特产研究所，　吉林 长春 130112)

东北延胡索(CorydalisambiguaCham.et Schlecht.)为罂粟科紫堇属植物，是一味古老的止痛良药，主产东北地区，作为延胡索入药。《中国药典2010》记载，东北延胡索具有镇痛、镇静、催眠等作用，对于胃溃疡、冠心病、心律失常等多种疾病具有良好的临床效果[1]。东北延胡索临床应用广泛，在2015年版《中国药典》中，30%复方制剂中使用了延胡索。

种子是整个植物生命周期的重要阶段，种质对种群的扩展、个体的繁殖以及破坏后的恢复和抗御不良生存条件都有着重要意义[2]。温度是影响种子萌发的重要环境因素之一，而温度对种子的这种调控作用依赖于种子的遗传特性和种子成熟期间的环境因子[3]。种子在萌发过程中进行着复杂的生物合成及保护酶反应，温度过低和过高会直接影响细胞膜的透性、蛋白、可溶性糖含量及酶活的变性[4]。本实验通过对东北延胡索种子发芽特性进行研究，探讨种子的萌发机理，以期为东北延胡索的进一步开发利用提供参考。

1　材料与方法

1.1　实验材料

东北延胡索(CorydalisambiguaCham.et Schlecht.)种子由中国农业科学院特产研究所左家资源圃提供，种子经过低温沙藏处理后，种胚发育成熟。选取成熟饱满的种子用清水清洗干净，0.5%高锰酸钾溶液消毒20 min，蒸馏水冲洗干净，室温条件下用2 500 mg/L浓度的赤霉素浸种24 h。

1.2　实验方法

种子置于铺有 3 层滤纸的培养皿中，每个培养皿中均匀摆放50 粒种子，恒温光照培养箱的温度设置为10 ℃和15 ℃[5]，培养箱光照为2 000 lx。培养期间，每天观察并分别在种子萌发第0，2，4，6，8，10，12，14，16，21，24天取样，保持滤纸的湿润，对所得实验数据进行多重比较。

种子发芽相关数据的测定从种子培养第2天起观察，种子胚根露出种皮为萌发。将不同处理中最早萌发的种子作为该处理的开始萌发日期，每天10：00时记录种子的萌发数，连续 3 d萌发粒数不足供试种子总数的1%，记为发芽结束[6]。

生理生化指标测定方法：在种子萌发的不同时期对不同发芽日数的供试材料进行以下各指标的测定，重复 3 次，随机抽取。南京建成试剂盒进行测定。

2　结果与讨论

2.1　东北延胡索种子萌发过程中可溶性蛋白质含量的变化

东北延胡索种子萌发过程中可溶性蛋白质含量的变化如图1所示。从整个萌发进程来看，东北延胡索种子中的蛋白质含量呈先减少后增加的变化趋势。整个萌发阶段可溶性蛋白质总含量降解幅度达到36.34%(10 ℃)～28.94%(15 ℃)。不同萌发条件可溶性蛋白质含量表现为15 ℃高于10 ℃。在种子萌发初期，可溶性蛋白质含量持续下降,第6天时可溶性蛋白质含量最低，第10天含量最高。种子萌发初期，消耗大量的营养物质，此时可溶性蛋白质降解成小分子的化合物，运送到种子的利用部位，并降解成氨基酸再重新合成新的蛋白质，种子开始由异养变为自养[7]，这是萌发的第8～10天可溶性蛋白质含量上升的原因。之后幼苗开始制造有机养料，从胚乳中获取的营养减少。总之，种子萌发时可溶性蛋白质含量的变化，一定程度上说明了东北延胡索种子萌发受到温度的影响。

图1　种子萌发过程中的可溶性蛋白质含量变化

2.2　东北延胡索种子萌发过程中可溶性糖含量的变化

从图2可以看出，不同温度条件下种子萌发过程中可溶性糖含量呈下降趋势，0～14 d可溶性糖含量表现为15 ℃>10 ℃，原因是淀粉降解酶活性会随着温度的升高而变得活跃，高温会使大量的淀粉转化为可溶性糖，保证了在高温条件下有足够的能量提供给种子；另一方面，温度高会使种子的各项代谢活动旺盛，部分中间产物会转化成可溶性糖[8]。当种子萌发第14天时，可溶性糖含量表现为10 ℃高于15 ℃，这是高温带来的呼吸作用增强所导致的。

图2　种子萌发过程中的可溶性糖含量动态变化

2.3　东北延胡索种子萌发过程中SOD含量的变化

东北延胡索种子不同萌发阶段SOD含量变化见图3。结果表明，种子不同发芽期SOD含量的变化表现为折线型。在正常情况下，种子体内SOD 活性保持在一定的水平，以清除体内不断产生的超氧自由基，使植物体内超氧自由基含量达到平衡状态[9]。在种子萌发0～4 d过程中，15 ℃处理SOD活性高于10 ℃培养条件下的SOD活性，之后表现为10 ℃>15 ℃。说明低温会对SOD的活性有诱导作用。SOD作为植物体中一种重要的抗氧化物酶，是种子对环境胁迫的生理生化反应。

图3　种子萌发过程中的 SOD 活性动态变化

2.4　东北延胡索种子萌发过程中POD含量的变化

不同温度处理POD活性的差异较大，并随着萌发时间的延长，POD活性均表现为呈先上升后下降的趋势。从图4可以看出，10 ℃条件下POD活性高于15 ℃条件下。POD 是植物细胞的保护性酶，植物体内POD 的变化能够准确的反映出种子在萌发期间植物体内受到温度胁迫后POD防御作用的强弱[9]。

图4　种子萌发过程中的 POD 活性动态变化

3　讨　论

可溶性蛋白质在种子萌发、发育，直到幼苗形成的过程中起到极其重要的作用，它为种子的发育及生长提供养料与能量，调控着种子的代谢过程和生理生化[8]。东北延胡索种子开始萌发后，可溶性蛋白质在蛋白酶的作用下开始降解，提供能量物质满足生长所需[10]。在种子胚根突破种皮后，胚所需的营养物质增多，可溶性蛋白质含量降低。到萌发后期，分解的氨基酸重新合成蛋白质，新组织形成[11]。种子从异养到自养，提供自身所需的蛋白[12]。结果显示，低温促进了种子蛋白质含量的积累。

种子萌发过程中，淀粉等高分子多糖降解为可溶性糖来提供种子萌发所需的能量，作为呼吸底物被消耗，含量高低与呼吸消耗速率和淀粉降解速率有关[13]。本试验结果显示，不同萌发温度条件下种子可溶性糖含量均呈下降的趋势。种子萌发后期，呼吸作用增强，导致可溶性糖含量消耗增加。

SOD、POD 是植物细胞的保护性酶，植物体内保护性酶活性的含量变化能够准确反映种子体内受到胁迫[14]。种子萌发体内的保护酶活性随发育进程而不断变化，以维持活性氧代谢和正常的生长发育状况[15]。研究表明，高温导致种子体内活性氧的积累，降低了种子体内SOD、POD活性[16]。东北延胡索种子萌发过程中，几种酶活性的变化为： SOD活性表现为起伏趋势。POD活性变化表现为当种子萌发时酶活性缓慢增加，而在胚生长后期活性降低，随后又上升；POD随萌发的进行活性增加，当种子萌发第21天时酶活性最大，随后活性下降。