胡俊杰　建德鋒　陳剛　楊波　　　　陳磊

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林，132101)　　　　　　　　　(吉林市園林管理處)

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東北紅豆杉種子不同部位抑制萌發(fā)物質(zhì)比較1)

胡俊杰建德鋒陳剛楊波陳磊

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林，132101)(吉林市園林管理處)

摘要為了深層次發(fā)現(xiàn)東北紅豆杉(TaxuscuspidataS. et Z.)種子休眠機(jī)理，以便為有針對性的采取措施促進(jìn)其種子萌發(fā)提供依據(jù)，該試驗以白菜(Brassicarapavar.glabra)的種子作為測定材料，對東北紅豆杉種子種胚、胚乳、內(nèi)種皮、中種皮、外種皮5部分的甲醇浸提液進(jìn)行活性測定，比較研究了5部分浸提液對白菜種子發(fā)芽率及胚根生長的影響。結(jié)果表明：5部分浸提液中均含有抑制種子萌發(fā)物質(zhì)，顯著影響到白菜種子的萌發(fā)，另抑制作用會隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)；5部分浸提液的抑制作用相比較，種胚最強(qiáng)，其次為胚乳、內(nèi)種皮、中種皮和外種皮。

關(guān)鍵詞擬制萌發(fā)物質(zhì)；東北紅豆杉；種子；種胚

東北紅豆杉(TaxuscuspidataS. et Z.)，又稱紫衫、赤柏松、寬葉紫杉、日本紫杉等，為紅豆杉科(Taxaceae)紅豆杉屬(Taxus)中的一種常綠喬木。該樹種耐寒、喜陰、怕高溫，對土壤適應(yīng)性強(qiáng)，在我國東北地區(qū)分布較多，主要產(chǎn)于吉林的老爺嶺、張廣才嶺及長白山區(qū)海拔500～1 000 m地帶，日本、朝鮮、俄羅斯也有分布，目前在山東、江蘇、江西等省也有栽培。東北紅豆杉為第三紀(jì)孑遺的珍貴樹種，其材質(zhì)優(yōu)良、紋理通直、結(jié)構(gòu)致密、富彈性、力學(xué)強(qiáng)度高、具光澤、有香氣、耐腐朽，是優(yōu)質(zhì)的用材樹種[1]；另該樹種莖、枝、葉、根等均可入藥，藥用成分主要為紫杉醇、雙萜類化合物、紫衫堿，具有一定的抗癌作用，并可應(yīng)用于糖尿病及心臟病的治療，是重要的藥用植物[2]；此外，該樹種樹形優(yōu)美，枝葉婆娑，是優(yōu)美的園景樹、行道樹、林叢類樹種，所結(jié)果實紅色艷麗，堪比南方的相思豆，可以制作成樹樁盆景供觀賞[3-4]。因此，可以說東北紅豆杉是集用材、藥物、觀賞于一身的珍貴樹種，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值。但由于該樹種的種子后熟期較長，具有雙休眠特性，即需要經(jīng)過兩冬一夏才能發(fā)芽，造成了自然繁殖率極低，野生植物資源分布較少[5]。

研究表明，東北紅豆杉種子之所以具有深休眠的特性，主要原因是因為種子含有一些內(nèi)源抑制萌發(fā)物質(zhì)，這些物質(zhì)阻礙了種子發(fā)芽，導(dǎo)致休眠[6-7]。已發(fā)表文獻(xiàn)大部分通過浸提及生物活性測定，確定這些擬制萌發(fā)物質(zhì)主要是一些有機(jī)酸、脂類、胺類、醇類和酮類物質(zhì)等[8-9]，但未對這些擬制物質(zhì)所在種子的部位及不同部位的抑制活性進(jìn)行深入研究。由于東北紅豆杉的種胚小，胚內(nèi)是否存在擬制萌發(fā)物質(zhì)有待精確，因此該試驗對東北紅豆杉種子的胚、胚乳、內(nèi)種皮、中種皮、外種皮5個不同部位進(jìn)行生物測定，以確定擬制萌發(fā)物質(zhì)在種子各部位的分布情況及擬制活性，從而更深層次發(fā)現(xiàn)東北紅豆杉種子休眠機(jī)理，為有針對性的采取措施促進(jìn)種子萌發(fā)、提高種子發(fā)芽率奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

東北紅豆杉種子(當(dāng)年生種子，2014年12月購于吉林省通化市洪福苗圃)，白菜籽(當(dāng)年生種子，2014年11月購于吉林市經(jīng)開區(qū)農(nóng)貿(mào)市場)。

甲醇浸提液制備：將東北紅豆杉種子依次解剖，分為種胚、胚乳、內(nèi)種皮、中種皮、外種皮5部分，每個部分稱量5 g，用80%甲醇冰浴研磨(-20 ℃預(yù)冷)，研磨后再4 ℃浸提36 h，抽濾2次，進(jìn)行濾液合并，合并后濾液在35 ℃減壓濃縮到1 g·mL-1,每部位的濃縮液分別稀釋成0.1、0.3、0.5 g·mL-13個質(zhì)量濃度，放入冰箱冷藏室4 ℃條件下備用。

各部位浸提液生物活性測定：各部位浸提液每個質(zhì)量濃度量取2 mL(同體積的蒸餾水作為對照)，放入培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿再注入2 mL蒸餾水，然后在每個培養(yǎng)皿中放入30粒白菜種子，白菜種子已提前經(jīng)過40 ℃溫水浸泡20 min。將培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱中(25 ℃)進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)36 h時統(tǒng)計白菜種子的發(fā)芽率，72 h時測量胚根長度。發(fā)芽以胚根突破種皮長度大于種子直徑為標(biāo)準(zhǔn)。每個處理重復(fù)3次。

2結(jié)果與分析

2.1各部分浸提液對白菜種子萌發(fā)的影響

由表1可知，與對照(CK)比較，5部位浸提液發(fā)芽率均小于CK，驗證了東北紅豆杉種子中確實含有萌發(fā)抑制物質(zhì)；另5個部位的發(fā)芽率隨著浸提液質(zhì)量濃度的增大呈下降趨勢，說明浸提液質(zhì)量濃度增加，抑制作用越明顯，尤其在種胚浸提液，質(zhì)量濃度達(dá)到0.5 g·mL-1時，已經(jīng)沒有種子萌發(fā)，說明這種擬制物質(zhì)已經(jīng)嚴(yán)重影響到了白菜種子發(fā)芽；5部位相比較，抑制作者最為明顯的為種胚提取液，平均發(fā)芽率僅達(dá)到9%，其次為胚乳、內(nèi)種皮，中種皮和外種皮浸提液抑制作用相當(dāng)，說明東北紅豆杉種子的種胚雖小，但含抑制萌發(fā)物質(zhì)活性最強(qiáng)。

表1　不同質(zhì)量濃度浸提液對白菜種子發(fā)芽率的影響

2.2各部分浸提液對白菜種子胚根生長的影響

由表2可知，72 h后測量的胚根長度，各部位浸提液中均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對照CK，說明種子中的抑制萌發(fā)物質(zhì)不僅影響到種子發(fā)芽，在種子發(fā)芽后也會影響胚根的進(jìn)一步生長。5部位中胚根的長度均隨著浸提液質(zhì)量濃度的增大而下降，說明浸提液質(zhì)量濃度越大，抑制胚根生長的作用越強(qiáng)。通過各部位的平均胚根長比較，種胚浸提液影響作用最大，在質(zhì)量濃度為0.3 g·mL-1時，胚根長僅為0.22 cm，質(zhì)量濃度達(dá)到0.5 g/mL時，就沒有種子發(fā)芽，所以談不上胚根生長。

表2　不同質(zhì)量濃度浸提液對白菜種子胚根生長的影響

2.3各部分浸提液對白菜種子發(fā)芽率及胚根長影響的方差分析

表1、表2已得知，東北紅豆杉種子各部位浸提液均影響到了白菜種子發(fā)芽及胚根的生長，且隨著浸提液質(zhì)量濃度的增大，這種抑制作用也會增強(qiáng)，表3方差分析也說明，在0.01水平下，與CK對照，東北紅豆杉各部位浸提液對白菜種子的發(fā)芽率及胚根生長差異達(dá)到顯著水平。

表3不同質(zhì)量濃度浸提液對白菜種子發(fā)芽率及胚根長的方差分析

比較項目浸提液質(zhì)量濃度/g·mL-1自由度FP發(fā)芽率0.15487.7980**0.35835.0190**0.55779.0010**胚根長0.15313.2500**0.35227.3470**0.55445.4600**

注：** 表示在0.01水平下差異顯著。

3結(jié)論與討論

通過東北紅豆杉種子的種胚、胚乳、內(nèi)種皮、中種皮、外種皮5部分浸提液對白菜種子的萌發(fā)比較，得出了東北紅豆杉種子中確實存在抑制種子萌發(fā)物質(zhì)，影響到白菜種子的發(fā)芽率及胚根的生長，另外這種擬制萌發(fā)物質(zhì)的活性會隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)，另外5部位浸提液活性比較，它們對白菜種子的萌發(fā)擬制活性存在一定差異，表現(xiàn)在種胚最強(qiáng)，其次為胚乳、內(nèi)種皮、中種皮和外種皮。

種子中存在萌發(fā)抑制物質(zhì)是導(dǎo)致東北紅豆杉種子不易萌發(fā)的主要因素，該試驗未進(jìn)行擬制物質(zhì)分類鑒定，但通過在白菜種子上的發(fā)芽試驗得到了驗證。在種子的不同部位都可能存在擬制萌發(fā)物質(zhì)，到底是哪一部分?jǐn)M制物質(zhì)活性最強(qiáng)，在其他深休眠植物種子中有所研究，例如紫斑牡丹種子的胚軸和上胚芽中存在擬制物質(zhì)，是導(dǎo)致其不易萌發(fā)的主要原因[10]；歐洲白蠟的種子胚部子葉中存在萌發(fā)抑制物質(zhì)，是導(dǎo)致其種子深休眠的原因[11]；燕山紅栗的種皮中存在擬制物質(zhì)是導(dǎo)致種子不易萌發(fā)的一個重要原因[12]；葫蘆種子的外胚乳中存在抑制物質(zhì)是導(dǎo)致種子延緩萌發(fā)的原因[13]，等等都說明了影響種子萌發(fā)的擬制物質(zhì)可能存在于種子的各個部位，現(xiàn)有資料還未對東北紅豆杉種子各部位擬制物質(zhì)活性進(jìn)行對比，所以該試驗的結(jié)論，即種胚擬制物質(zhì)活性最強(qiáng)應(yīng)引起重視。東北紅豆杉的種子成熟一般要經(jīng)過一個后熟的過程種胚才能發(fā)育成熟，推測也可能是由于這種擬制物質(zhì)導(dǎo)致，還有待于進(jìn)一步的研究。希望通過東北紅豆杉種子不同部位抑制萌發(fā)物質(zhì)初探，能引導(dǎo)人們更深層次探討東北紅豆杉種子休眠機(jī)理，為快速打破種子休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)，為東北紅豆杉播種育苗提供便利。

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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

第一作者簡介：胡俊杰，男，1969年12月生，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，副教授。E-mail：30935251@qq.com。

收稿日期：2016年1月5日。

分類號S791

1)吉林省教育廳基金項目[吉教科合字(2014)第204號]。

責(zé)任編輯：潘華。