趙 武，趙蕓玉，李建霞，趙良成＊

（1北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院，北京100083；2北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083）

玉蘭肉質(zhì)外種皮揮發(fā)性成分與功能的初步研究

趙 武1，趙蕓玉2，李建霞1，趙良成1＊

（1北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院，北京100083；2北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083）

以玉蘭（Magnolia denudata Desr.）發(fā)育成熟的種子為材料，采用水蒸氣蒸餾法和GC－MS技術(shù)對(duì)其肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分的種類(lèi)和含量進(jìn)行了分析研究，并就玉蘭肉質(zhì)外種皮對(duì)其種子吸水和失水的影響以及化感作用進(jìn)行比較研究，以探討其相應(yīng)的生態(tài)學(xué)和生物學(xué)功能。結(jié)果表明：（1）玉蘭肉質(zhì)外種皮占整個(gè)完整種子重量的48.25%，有無(wú)肉質(zhì)外種皮對(duì)其種子自身吸水沒(méi)有明顯影響，但在失水過(guò)程中有肉質(zhì)外種皮的種子失水較慢，具有一定的保水作用。（2）玉蘭種子肉質(zhì)外種皮中萜烯類(lèi)和醇類(lèi)的種類(lèi)較多，分別有12種和11種；但酮類(lèi)和酯類(lèi)的相對(duì)含量較高，分別為32.84%和18.03%，其中含量較多的成分依次是甲基庚烯酮（31.95%）、乙酸丁酯（17.69%）、對(duì)傘花烴（13.64%）和芳樟醇（6.61%）。（3）玉蘭肉質(zhì)外種皮浸提液對(duì)豌豆、白菜種子萌發(fā)具有明顯的抑制作用，且隨著浸提液濃度增加，豌豆種子發(fā)芽率由86.7%下降為6.0%，白菜種子發(fā)芽率由28.0%下降為0。研究推測(cè)，玉蘭種子的肉質(zhì)外種皮在功能上可能是一種類(lèi)似肉質(zhì)果果肉的結(jié)構(gòu)，具有豐富的化學(xué)成分，不僅可以吸引鳥(niǎo)類(lèi)傳播其種子，也具有一定的化感作用。

玉蘭；肉質(zhì)外種皮；揮發(fā)性成分；功能

木蘭科（Magnoliaceae）起源古老、保存著較多原始性狀，一直被認(rèn)為是雙子葉植物中最原始的類(lèi)群［12］。該科植物不僅對(duì)研究被子植物的起源和系統(tǒng)發(fā)育具有重要的科學(xué)價(jià)值，而且在觀賞、精油、香料、木材、藥用等方面具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。木蘭屬（Magnolia）是木蘭科的代表屬，具多數(shù)離心皮雌蕊，每個(gè)心皮內(nèi)有2枚胚珠；果實(shí)為聚合蓇葖果，成熟時(shí)沿背縫線(xiàn)開(kāi)裂，露出亮紅色的種子。種子由種臍處的絲狀木質(zhì)部螺紋導(dǎo)管與胎座相連，懸掛于開(kāi)裂的果實(shí)外，并在空中隨風(fēng)擺動(dòng)，有吸引鳥(niǎo)類(lèi)之效。木蘭屬的成熟種子由外種皮和內(nèi)種皮組成。其中，外種皮極厚，約13～18層細(xì)胞，包括紅色肉質(zhì)的外層及黑色堅(jiān)硬的內(nèi)層兩部分，內(nèi)種皮很薄，約3層細(xì)胞，膜質(zhì)［3］。肉質(zhì)外種皮是由胚珠外珠被的全部或部分發(fā)育而來(lái)的一種種皮結(jié)構(gòu)，其在果實(shí)成熟時(shí)往往成肉質(zhì)或多汁狀包被于種子最外層，顏色多為紅色、橙色或藍(lán)色。該結(jié)構(gòu)已知存在于裸子植物的蘇鐵科（Cycadaceae）、銀杏科（Ginkgoaceae）以及雙子葉和單子葉植物木蘭科、芍藥科（Paeoniaceae）、番木瓜科（Caricaceae）、石榴科（Punicaceae）、棕櫚科（Palmae）等多個(gè)科的種子中，對(duì)研究植物種子結(jié)構(gòu)和功能的演化以及植物和動(dòng)物的協(xié)同進(jìn)化等具有重要的意義［4－5］。目前針對(duì)肉質(zhì)外種皮這一特殊結(jié)構(gòu)的研究還較少，主要集中于銀杏（Ginkgo biloba）和番木瓜（Carica papaya）等少數(shù)經(jīng)濟(jì)植物種類(lèi)，內(nèi)容主要是關(guān)于其化學(xué)成分及其對(duì)種子萌發(fā)的影響等方面［6－9］。

種子具肉質(zhì)外種皮是木蘭屬植物共同具有的結(jié)構(gòu)特征，有些文獻(xiàn)資料［10］常將其錯(cuò)誤地描述為假種皮。目前，對(duì)木蘭屬肉質(zhì)外種皮的化學(xué)組成及其功能的研究尚未見(jiàn)到專(zhuān)門(mén)的報(bào)道。本研究以玉蘭（Magnolia denudata Desr.）經(jīng)人工授粉后發(fā)育成熟的種子為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)其肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分的種類(lèi)和含量、肉質(zhì)外種皮對(duì)種子吸水和失水的影響以及對(duì)種子萌發(fā)的影響等進(jìn)行了觀察和比較，并對(duì)其相應(yīng)的生態(tài)學(xué)（種子傳播）和生物學(xué)（種子吸水、失水、萌發(fā)）功能進(jìn)行了初步探討，旨在為進(jìn)一步了解木蘭科這一原始被子植物類(lèi)群種子結(jié)構(gòu)和功能的演化提供新的資料和證據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2013年9月采于北京林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)人工授粉后的玉蘭成熟果實(shí)。待聚合蓇葖果完全開(kāi)裂后取出帶紅色肉質(zhì)外種皮的種子，將部分種子肉質(zhì)外種皮剝離備用，部分完整種子置陰涼處自然晾干備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肉質(zhì)外種皮所占重量比 每次隨機(jī)取100粒種子分別對(duì)其完整種子和去除肉質(zhì)外種皮后的種子進(jìn)行稱(chēng)重，重復(fù)3次，計(jì)算平均值。按下式計(jì)算肉質(zhì)外種皮重量比：

式中，W為肉質(zhì)外種皮所占重量比，m1為完整種子質(zhì)量，m2為去除肉質(zhì)外種皮種子的質(zhì)量。

1.2.2 肉質(zhì)外種皮對(duì)種子吸水和失水的影響 吸水實(shí)驗(yàn)：采用稱(chēng)重法測(cè)定種子的相對(duì)吸水量、吸水速率。取自然陰干的成熟種子，分為有肉質(zhì)外種皮和無(wú)肉質(zhì)外種皮種子兩種處理。每種處理取50粒種子準(zhǔn)確稱(chēng)重后室溫條件下清水浸泡。每種處理3個(gè)重復(fù)。處理后前12h每隔2h取出種子，用濾紙吸干表面浮水后迅速稱(chēng)重，之后每隔12h稱(chēng)重1次，直到種子吸水達(dá)到飽和。取3次重復(fù)平均值，按下述公式計(jì)算相對(duì)吸水量和吸水速率：

式中，M0為種子干重；Mi為種子濕重；Ri和Ri＋1為兩相鄰測(cè)時(shí)的平均吸水系數(shù)；H為間隔時(shí)間（h）；吸水速率單位為g·g－1·h－1。

失水實(shí)驗(yàn)：待種子吸水達(dá)到飽和后，取出吸水后的種子置于培養(yǎng)皿中，室溫條件下自然失水。前12 h每2h稱(chēng)重1次，之后每12h稱(chēng)重1次，直到種子重量達(dá)到吸水前重量。取3次重復(fù)平均值，按下述公式計(jì)算相對(duì)失水量和失水速率：

式中，T0為初始含水量；W0為48h后種子重；Wi為每次間隔所測(cè)種子重；Ri和Ri－1為兩相鄰測(cè)時(shí)的平均失水系數(shù)；H為間隔時(shí)間（h）；失水速率的單位為g·g－1·h－1。

1.2.3 肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分提取及分析 提取方法：取新鮮肉質(zhì)外種皮，用剪刀剪碎，準(zhǔn)確稱(chēng)取300 g，接水蒸氣發(fā)生裝置于90℃下蒸餾3次，每次蒸餾時(shí)間3h。用乙酸乙酯萃取，萃取液用無(wú)水硫酸鈉脫水，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙酸乙酯，得到具有特殊芳香氣味的無(wú)色透明狀液體。

分析條件：美國(guó)PE公司Perkin Elmer Clarus 600Gas Chromatograph ＆Mass Spectrometer氣質(zhì)聯(lián)用儀。DB－5MS（30m×0.25mm×0.25μm）石英毛細(xì)管柱；初始溫度50℃，保留2min；然后6℃／min，升至160℃，保留2min，之后15℃／min，升至270℃，保留10min；柱流量1.0mL／min；進(jìn)樣口溫度250℃；進(jìn)樣量1μL；載氣為高純氦氣。MS電離方式為EI；電子能量70eV；質(zhì)量范圍30～600m／z；采用Nist08標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索，并結(jié)合保留指數(shù)（KI）定性，峰面積歸一法定量。

KI值測(cè)定：取正構(gòu)烷烴混合對(duì)照品（C6－C25）按上述分析條件分析，進(jìn)樣量0.2μL。記錄各正烷烴的保留時(shí)間，根據(jù)Van Den Dool（1963）［11］提出的線(xiàn)性升溫公式計(jì)算各組分KI值：

式中，tx為被分析組分出峰時(shí)的保留時(shí)間；tn和tn＋1為碳原子數(shù)處于n和n＋1的正烷烴（tn＜tx＜tn＋1）出峰時(shí)的保留時(shí)間。

1.2.4 肉質(zhì)外種皮的化感作用 浸提液制備：準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5g研磨后的肉質(zhì)外種皮粉末置于50mL離心管中，加入25mL無(wú)水乙醇，振蕩器中搖勻1h后浸提，24h后取出。重復(fù)浸提3次，合并浸提原液，在溫度4℃、5 000r／min條件下離心10min，取上清液，40℃水浴蒸發(fā)濃縮至體積不在減少時(shí)用蒸餾水定容至50mL，得到肉質(zhì)外種皮浸提原液。

萌發(fā)實(shí)驗(yàn)：將浸提原液分別稀釋至原濃度的50%、20%、10%、5%。將豌豆和白菜種子分別放入不同濃度的浸提原液中浸種8h。在培養(yǎng)皿中放置2層濾紙，加入5mL不同濃度的浸提原液。將浸種后的種子分別放于培養(yǎng)皿中，豌豆種子每皿30粒，白菜種子每皿50粒，每個(gè)處理重復(fù)3次，蒸餾水處理作為對(duì)照，黑暗條件下進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，3d后對(duì)種子發(fā)芽情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

統(tǒng)計(jì)分析：根據(jù)以下公式分別計(jì)算發(fā)芽率（GR）和敏感指數(shù)（RI）：

式中，C為對(duì)照值；T為處理值；RI＞0表示促進(jìn)作用；RI＜0表示抑制作用；RI絕對(duì)值大小反映化感作用的強(qiáng)弱。

2 結(jié)果與分析

圖1 玉蘭干燥種子相對(duì)吸水量曲線(xiàn)Fig.1 The relative water quantity curves of dry seeds in M.denudata

2.1 肉質(zhì)外種皮重量比

經(jīng)稱(chēng)重計(jì)算，新鮮狀態(tài)下無(wú)肉質(zhì)外種皮種子平均重22.59g，有肉質(zhì)外種皮種子平均重43.58g，肉質(zhì)外種皮重量占整個(gè)完整種子重量的48.25%。

2.2 肉質(zhì)外種皮對(duì)種子吸水和失水的影響

2.2.1 吸水特性 由圖1可見(jiàn)，在剛吸水的2h內(nèi)，兩種處理（有無(wú)肉質(zhì)外種皮）的玉蘭種子的相對(duì)吸水量均表現(xiàn)為直線(xiàn)快速上升，至2h時(shí)分別達(dá)到30%（有肉質(zhì)外種皮）和26%（無(wú)肉質(zhì)外種皮）；2～8 h階段，種子相對(duì)吸水量繼續(xù)較快增加，4h時(shí)分別為35%和33%，至8h時(shí)達(dá)到42%和39%；此后二者相對(duì)吸水量緩慢增加，至12h分別達(dá)到44%和40%，24h為51%和46%，36h為53%和47%，48h達(dá)到55%和49%。

由圖2可見(jiàn)，在剛吸水時(shí)，兩種處理的玉蘭種子吸水速率均直線(xiàn)快速增加，至2h時(shí)達(dá)到最大值，有肉質(zhì)外種皮和無(wú)肉質(zhì)外種皮分別為0.15和0.13 g·g－1·h－1；之后2～4h階段，二者吸水速率又均直線(xiàn)快速下降至0.04和0.02g·g－1·h－1，4～12 h階段繼續(xù)緩慢減弱，至36h時(shí)，吸水速率均降為0，吸水近于飽和狀態(tài)。

2.2.2 失水特性 由圖3可見(jiàn)，在前12h內(nèi)，兩種處理的玉蘭種子相對(duì)失水量均較快增加，至2h時(shí)有肉質(zhì)外種皮和無(wú)肉質(zhì)外種皮種子分別達(dá)到4%和19%，4h為13%和31%，6h為21%和38%，8h為29%和42%、10h為35%和45%、12h為39%和48%。12～24h階段二者相對(duì)失水量繼續(xù)緩慢增加，24h時(shí)分別達(dá)到50%和53%，36h時(shí)達(dá)到54%和56%，至48h時(shí)則基本趨于一致。

由圖4可見(jiàn)，在前2h，無(wú)肉質(zhì)外種皮種子失水速率開(kāi)始迅速增加，呈直線(xiàn)上升趨勢(shì)，至2h時(shí)達(dá)到最大值近0.1g·g－1·h－1；此后2～12h階段失水速率快速下降，12h時(shí)降至0.01g·g－1·h－1，12～36h階段失水速率繼續(xù)緩慢減弱，最終至36h時(shí)趨近于0。有肉質(zhì)外種皮種子在前6h失水速率增加較快，至6h時(shí)達(dá)到最大值0.05g·g－1·h－1，此后6～12h階段失水速率下降較快，12h時(shí)降至0.02g·g－1·h－1，之后逐步緩慢減小，至36h時(shí)趨近于0。

圖2 玉蘭干燥種子吸水速率曲線(xiàn)Fig.2 The water absorption rate curves of dry seeds in M.denudata

圖3 玉蘭種子相對(duì)失水量曲線(xiàn)Fig.3 The relative water loss curves of seeds in M.denudata

圖4 玉蘭種子失水速率曲線(xiàn)Fig.4 The water loss rate curves of seeds in M.denudata

2.3 肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分分析

按方法中條件對(duì)肉質(zhì)外種皮進(jìn)行GC－MS測(cè)試，總離子流色譜圖見(jiàn)圖5，質(zhì)譜信息通過(guò)計(jì)算機(jī)在Nist08質(zhì)譜信息數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照分析。選取質(zhì)譜匹配度高的前3個(gè)可能物質(zhì)，計(jì)算KI值，并與NIST庫(kù)KI值檢索結(jié)果相比較，以MS和KI值匹配度最高的化學(xué)結(jié)構(gòu)為鑒定結(jié)果，共確定了35種成分，占成分總量的97.6%，結(jié)果見(jiàn)表1。

經(jīng)歸類(lèi)分析，就化學(xué)成分種類(lèi)而言，玉蘭肉質(zhì)外種皮以萜烯類(lèi)、醇類(lèi)為主，其中萜烯類(lèi)有12種，醇類(lèi)有11種。接下來(lái)烷烴類(lèi)、芳香類(lèi)、酮類(lèi)各有3種，酯類(lèi)有2種，其它1種。在相對(duì)含量上，酮類(lèi)最多，為32.84%，其次是酯類(lèi)18.03%，接下來(lái)依次是醇類(lèi)16.46%、芳香類(lèi)14.62%、萜烯類(lèi)11.61%、烷烴類(lèi)6.20%。

2.4 肉質(zhì)外種皮的化感作用

本實(shí)驗(yàn)以豌豆和白菜種子作為受試對(duì)象，通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，觀察玉蘭肉質(zhì)外種皮浸提液對(duì)這兩種植物種子萌發(fā)的影響（圖6，圖7）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（表2），對(duì)于豌豆種子，在處理濃度為5%時(shí)，其發(fā)芽率GR為86.7%，敏感指數(shù)RI為－0.02。隨著處理濃度逐漸增加至20%和30%，GR值逐漸下降至83.3%和76.6%，IR值也隨之降低至－0.06和－0.13。當(dāng)處理濃度增至50%時(shí)，GR值顯著下降到33.3%，到最大處理濃度100%時(shí)，GR值僅為6.0%，IR也相應(yīng)降低至－0.62和－0.93。而對(duì)于白菜種子，在處理濃度為5%時(shí)，GR僅為28.0%，IR為－0.44。當(dāng)濃度為10%時(shí)，GR進(jìn)一步降低到4.0%，IR降為－0.96。更大濃度處理后GR已接近于零，IR也達(dá)到了最低－1。

圖5 玉蘭肉質(zhì)外種皮GC－MS總離子流圖Fig.5 Total GC－MS ion chromatogram（TIC）of sarcotesta in M.denudata

表1 玉蘭肉質(zhì)外種皮GC－MS分析結(jié)果Table 1 GC－MS analysis results of sarcotesta in M.denudata

圖6 不同濃度處理豌豆種子發(fā)芽情況（3d后）Fig.6 The germination condition of pea seeds treated with different concentrations of sarcotesta extract for three days A.CK；B.5%；C.10%；D.20%；E.50%；F.100%

圖7 不同濃度處理白菜種子發(fā)芽情況（3d后）Fig.7 The germination condition of cabbage seeds treated with different concentrations of sarcotesta extract for three days

表2 玉蘭肉質(zhì)外種皮浸提液對(duì)豌豆和白菜種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of the sarcotesta extract of M.denudataon germination of pea and cabbage seeds

3 討 論

3.1 肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分及生態(tài)學(xué)功能

種子植物鮮艷的肉質(zhì)外種皮通常被認(rèn)為是在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中植物為適應(yīng)動(dòng)物（主要是鳥(niǎo)類(lèi)）傳播其種子而形成的結(jié)構(gòu)［13－14］。本實(shí)驗(yàn)觀察到玉蘭果實(shí)在成熟開(kāi)裂時(shí)，確實(shí)有幾種鳥(niǎo)類(lèi)取食其種子。這些鳥(niǎo)類(lèi)吞食整個(gè)種子，在將其肉質(zhì)外種皮消化后，剩下的具堅(jiān)硬外種皮的種子有些會(huì)被嘔出，更多的則是隨其糞便排出。在這一過(guò)程中，玉蘭為鳥(niǎo)類(lèi)提供肉質(zhì)外種皮作為回報(bào)，以此來(lái)吸引鳥(niǎo)類(lèi)傳播其種子。根據(jù)稱(chēng)量計(jì)算結(jié)果，玉蘭肉質(zhì)外種皮在新鮮狀態(tài)時(shí)平均占種子總重量的為48.25%，幾乎占整個(gè)種子重量的一半，顯示其為種子的傳播付出了較大的代價(jià)。

就化學(xué)成分種類(lèi)而言，玉蘭成熟種子肉質(zhì)外種皮以萜烯類(lèi)、醇類(lèi)為主，分別有12種和11種。但就相對(duì)含量而言，萜烯類(lèi)、醇類(lèi)種類(lèi)雖較多，相對(duì)含量卻較低，二者分別為11.61%和16.46%。相反，另外2種成分酮類(lèi)雖僅有3種，但相對(duì)含量最高，達(dá)到32.84%，脂類(lèi)僅有2種，相對(duì)含量也達(dá)到18.03%。值得一提的是，馮立國(guó)等［15］在對(duì)玉蘭花香成分進(jìn)行測(cè)定分析后發(fā)現(xiàn)，其花香成分中萜烯類(lèi)成分含量最高，達(dá)到70.29%，其次是醇類(lèi)14.74%，而酯類(lèi)僅有0.99%，未檢出酮類(lèi)物質(zhì)，這與肉質(zhì)外種皮中萜烯類(lèi)、醇類(lèi)含量低而酮類(lèi)、脂類(lèi)含量高正好相反。Herrera［16］對(duì)地中海地區(qū)62種依賴(lài)?guó)B類(lèi)傳播種子植物的研究表明：在夏季，成熟的種子多為含水量較大，冬季則是含類(lèi)脂化合物較多，這與鳥(niǎo)類(lèi)的需求相一致。萜烯類(lèi)化合物具有呈香和呈味作用，因此推測(cè)花瓣中萜烯類(lèi)、醇類(lèi)含量較高可能主要是散發(fā)氣味用以吸引昆蟲(chóng)來(lái)傳粉，而肉質(zhì)外種皮中成分含量較高的酮類(lèi)和酯類(lèi)作為類(lèi)脂化合物可能主要是作為鳥(niǎo)類(lèi)喜愛(ài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)吸引其傳播種子。關(guān)于玉蘭種子肉質(zhì)外種皮化學(xué)成分與其傳播功能之間的關(guān)系及機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。

3.2 肉質(zhì)外種皮對(duì)種子吸水和失水的影響

為了了解肉質(zhì)外種皮結(jié)構(gòu)對(duì)種子吸水和失水的影響，本實(shí)驗(yàn)對(duì)有、無(wú)肉質(zhì)外種皮兩種處理下的玉蘭種子進(jìn)行了各自的吸水和失水實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在種子吸水的48h內(nèi)，前2h是快速吸水階段，2～12 h是緩慢吸水階段，12～48h為逐步飽和階段。而兩種處理下的玉蘭種子在各個(gè)階段相對(duì)吸水量和吸水速率的變化趨勢(shì)都基本一致。有肉質(zhì)外種皮比無(wú)肉質(zhì)外種皮的相對(duì)吸水量在各個(gè)階段略高，差值為1%～6%；吸水速率前者比后者僅在前2h略高，后期則基本接近一致?？梢?jiàn)肉質(zhì)外種皮結(jié)構(gòu)的透水性較好，其有無(wú)對(duì)玉蘭種子本身的吸水過(guò)程和能力沒(méi)有顯著影響，有肉質(zhì)外種皮種子的相對(duì)吸水量和吸水速率略高可能是由于其自身少量吸水導(dǎo)致的。

在失水實(shí)驗(yàn)中，兩種處理下的玉蘭種子的相對(duì)失水量和失水速率則均顯示較大差異。在前12h相對(duì)失水量增加較快階段，有肉質(zhì)外種皮比沒(méi)有肉質(zhì)外種皮的相對(duì)失水量低9%～18%。此后至48h前者相對(duì)失水量也始終比后者低1%～3%。在失水速率上，有肉質(zhì)外種皮種子在前6h增加較快，至6h時(shí)其達(dá)到最大值，而無(wú)肉質(zhì)外種皮種子失水速率的迅速增加發(fā)生在前2h，呈直線(xiàn)上升，2h時(shí)即達(dá)到最大值，且其最大失水速率比有肉質(zhì)外種皮種子高1倍。說(shuō)明肉質(zhì)外種皮結(jié)構(gòu)對(duì)于玉蘭種子具有一定的保水和儲(chǔ)水作用，在一定時(shí)間內(nèi)可以減少種子的失水量，減緩種子的失水速率。二者的失水速率達(dá)到最大值后均開(kāi)始下降且下降趨勢(shì)基本一致，但這一階段無(wú)肉質(zhì)外種皮種子比有肉質(zhì)外種皮的失水速率略低約0.01g·g－1·h－1。這可能是由于前者前2h失水量較大，使得接下來(lái)失水速率反而較低。

3.3 肉質(zhì)外種皮對(duì)種子萌發(fā)的影響

木蘭科植物的種子普遍具有休眠習(xí)性，在導(dǎo)致種子生理休眠的諸多原因中，抑制物被認(rèn)為是最重要的原因之一［17］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)關(guān)于木蘭屬天女木蘭（Magnolia sieboldii）以及木蓮屬巴東木蓮（Manglietia patungensis）種子休眠與萌發(fā)特性的研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)這兩種植物種子的不同部位均存在萌發(fā)抑制物，其中外種皮和胚乳浸提液的抑制作用最強(qiáng)［1819］。是否存在抑制物質(zhì)常常通過(guò)測(cè)定其浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的抑制作用來(lái)確定，如番木瓜（Carica papaya）種子和文定果（Muntingia colabura L.）果實(shí)中的抑制物［20］。木蘭科也常用白菜種子作為受體，測(cè)定其種子是否含有抑制物，如日本厚樸（Magnolia obovata）種子中的抑制物［21］。而玉蘭種子自身發(fā)芽率較低且發(fā)芽所需時(shí)間較長(zhǎng)［22］，本實(shí)驗(yàn)亦選擇發(fā)芽率高且發(fā)芽周期短的豌豆和白菜的種子作為受體，通過(guò)觀察玉蘭肉質(zhì)外種皮浸提液對(duì)兩種植物種子萌發(fā)的影響來(lái)測(cè)定其是否含有抑制物質(zhì)。結(jié)果表明，當(dāng)肉質(zhì)外種皮浸提液處理濃度為5%時(shí)，豌豆種子的發(fā)芽率與對(duì)照的發(fā)芽率相差不大，但隨著處理濃度的逐漸增加，種子發(fā)芽率開(kāi)始逐漸下降，敏感指數(shù)值也隨之降低。當(dāng)處理濃度大于50%時(shí)，豌豆種子發(fā)芽率顯著下降。到最大處理濃度為100%時(shí)，此時(shí)種子的發(fā)芽率接近于0，敏感指數(shù)值也接近－1。說(shuō)明在高濃度的肉質(zhì)外種皮浸提液作用下，豌豆種子的萌發(fā)受到了嚴(yán)重的抑制。而對(duì)于白菜種子，浸提液處理對(duì)其萌發(fā)在低濃度5%時(shí)就表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的抑制作用，發(fā)芽率不到對(duì)照的1／3。當(dāng)濃度大于10%時(shí)，種子發(fā)芽率即降為0，敏感指數(shù)值也達(dá)到了－1。說(shuō)明僅在低濃度的肉質(zhì)外種皮浸提液作用下，白菜種子的萌發(fā)就已經(jīng)受到了完全的抑制。由此可見(jiàn)，與天女木蘭和巴東木蓮一樣，玉蘭肉質(zhì)外種皮中也存在種子萌發(fā)抑制物質(zhì)，且其抑制作用較強(qiáng)。

相關(guān)研究表明，許多肉質(zhì)果實(shí)在被鳥(niǎo)類(lèi)取食消化后，能夠明顯提高其種子的萌發(fā)率，甚至使種子由不能萌發(fā)變?yōu)槟軌蛎劝l(fā)，原因在于這些果肉中存在抑制種子萌發(fā)的物質(zhì)，鳥(niǎo)類(lèi)通過(guò)消化果肉從而消除了抑制作用［23－25］。由此推測(cè)，玉蘭種子的肉質(zhì)外種皮在功能上可能是一種類(lèi)似肉質(zhì)果果肉的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)除了對(duì)其種子傳播具有重要功能外，也可能會(huì)在一定程度上抑制種子的萌發(fā)，而鳥(niǎo)類(lèi)取食消化肉質(zhì)外種皮一定程度上有助于促進(jìn)玉蘭種子的萌發(fā)。因此，對(duì)于肉質(zhì)外種皮對(duì)其自身種子萌發(fā)的影響還需更深入的研究。

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（編輯：潘新社）

Preliminary Study of Volatile Components and Function of Sarcotesta in Magnolia denudata Desr.

ZHAO Wu1，ZHAO Yunyu2，LI Jianxia1，ZHAO Liangcheng1＊
（1College of Nature Reservation，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China；2College of Biological Sciences and Technology，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China）

With Magnolia denudata Desr.mature seeds as material，we analyzed the volatile components type and content of the sarcotesta by steam distillation and gas chromatography－mass spectrometry.To discussion the ecology and biology function，we has carried comparative study of sarcotesta effect on seed water absorption and loss and the influence on seed germination.The results show that：（1）the sarcotesta accounted for 48.25%of the whole complete seed weight.With／without sarcotesta of M.denudata on the seed water absorption and loss was observed show that the presence of sarcotesta has no significant impact on seed water absorption，but can decrease the water loss rate，indicating it has certain water conservation function.（2）The main types of volatile constituents are terpenes（12）and alcohols（11），but the highest relative content of the components is ketones（32.84%）and the second is esters（18.03%），which include methyl heptenone（31.95%），butyl acetate（17.69%），p－cymene（13.64%）and linalool（6.61%）.（3）By investigating the influence of sarcotesta leaching solution on peas and cabbage seed germination，it can be confirmed that the sarcotesta of M.denudatahas obvious inhibitory effect.With the increase of concentra－tion of leaching solution，pea seed germination rate reduced from 86.7%to 6.0%and cabbage seed germination rate from 28.0%to zero.We speculate that the sarcotesta of M.denudatain function is a kind of similar structure to pulp of fleshy fruit，which has the rich chemical compositions and plays an important role in its seed dispersal.It not only can attract birds spread their seeds，also has certain allelopathy.

Magnolia denudata；sarcotesta；volatile components；function

Q946.8；Q945.7

A

10.7606／j.issn.1000－4025.2015.06.1254

1000－4025（2015）06－1254－08

2014－11－12；修改稿收到日期：2015－03－26

國(guó)家自然科學(xué)基金（31370213）；北京市自然科學(xué)基金（5133036）

趙 武（1987－），男，碩士研究生，主要從事植物發(fā)育生物學(xué)研究。E－mail：zhaowu896＠163.com

＊通信作者：趙良成，博士，副教授，主要從事植物系統(tǒng)分類(lèi)及植物資源保護(hù)與利用研究。E－mail：zliangcheng＠aliyun.com