， ， ， (.河北科技師范學(xué)院 野生植物資源應(yīng)用研究所， 河北 秦皇島 066600；.河北省青龍滿族自治縣農(nóng)牧局， 河北 秦皇島 066500)

葉底珠種子萌發(fā)過程中貯藏物質(zhì)的變化

常旭1，陳健2，許艷梅2，徐興友1
(1.河北科技師范學(xué)院 野生植物資源應(yīng)用研究所， 河北 秦皇島 066600；2.河北省青龍滿族自治縣農(nóng)牧局， 河北 秦皇島 066500)

在25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中無光照條件下培養(yǎng)葉底珠種子，測(cè)定葉底珠種子萌發(fā)過程中貯藏物質(zhì)的變化。結(jié)果表明：葉底珠種子的發(fā)芽率為99%，隨著葉底珠種子的萌發(fā)，含水量迅速增加，淀粉含量降低，培養(yǎng)第4天時(shí)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以后呈下降趨勢(shì)；可溶性糖含量逐漸增加；粗脂肪含量在培養(yǎng)的0～6 d變化不大，6 d以后迅速下降；蛋白質(zhì)含量先降低后升高，但總體變化不大；游離氨基酸含量逐漸增加。

葉底珠； 種子； 萌發(fā)； 貯藏物質(zhì)； 變化

葉底珠(SecurinegaSuffruticosa)為大戟科(Euphorbiaceae)葉底珠屬(Securinege)的小灌木，別名一葉荻、狗杏條、懶漢菜，廣泛分布于干旱瘠薄的坡地，是干旱地區(qū)植被的重要組成。葉底珠莖葉均可入藥，具有祛風(fēng)活血、補(bǔ)腎強(qiáng)筋等功效；種子粗脂肪含量為37.12%[1]，是具有廣大發(fā)展?jié)摿Φ挠土现参?；春季的嫩枝葉富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素，是一種極具發(fā)展前景的保健型木本蔬菜[2]。目前，有關(guān)葉底珠種子生理方面的研究尚未見報(bào)道，本試驗(yàn)研究了葉底珠種子萌發(fā)過程中主要貯藏物質(zhì)含量的變化，旨在為葉底珠種子生理研究與開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

于2015年10月在昌黎縣碣石山采集葉底珠成熟果實(shí)，室內(nèi)陰干，去雜后選取飽滿的種子于廣口瓶中保存?zhèn)溆?，試?yàn)于2016年4月進(jìn)行。

取一定量葉底珠種子，在室溫水中浸泡2 h，用0.4%的高錳酸鉀消毒15 min，以雙層濾紙作為發(fā)芽床。取3個(gè)培養(yǎng)皿，每皿100粒，單獨(dú)用于發(fā)芽勢(shì)測(cè)定試驗(yàn)，參照宋松泉等[3]的方法。再取10個(gè)培養(yǎng)皿培養(yǎng)種子，用于萌發(fā)過程中貯藏物質(zhì)的測(cè)定。將葉底珠種子均勻撒在培養(yǎng)皿中，放入6 mL蒸餾水，置于25 ℃的恒溫箱內(nèi)，無光照條件下萌發(fā)。每天更換培養(yǎng)皿中的蒸餾水，防止種子發(fā)霉。分別于培養(yǎng)0，2，4，6，8，10 d和12 d取樣(萌發(fā)后取萌發(fā)的種子)，進(jìn)行含水量、淀粉酶活性以及淀粉、可溶性糖、粗脂肪、蛋白質(zhì)和游離氨基酸等主要貯藏物質(zhì)含量的測(cè)定。

1.2 物質(zhì)含量的測(cè)定

含水量：烘干法[3]。

淀粉含量：砷鉬酸比色法[4]。

淀粉酶活性：3，5-二硝基水楊酸法[5]。

可溶性糖含量：蒽酮比色法[4]。

粗脂肪含量：索氏提取法[5]。

蛋白質(zhì)含量：考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[5]。

游離氨基酸含量：比色法[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉底珠種子的發(fā)芽率

種子發(fā)芽率是反映種子活力的最直接的指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果(圖1)表明，葉底珠種子的發(fā)芽率為99%。葉底珠種子吸脹2 d即開始萌發(fā)，經(jīng)過迅速的發(fā)芽階段，至第5天發(fā)芽勢(shì)增至95%， 第7天為99%，達(dá)到發(fā)芽勢(shì)最高值。

圖1 葉底珠種子萌發(fā)過程中發(fā)芽勢(shì)的變化

2.2 含水量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

葉底珠種子萌發(fā)過程中，含水量呈上升趨勢(shì)，在發(fā)芽處理后的前2 d增加較快，由14.0%增加至35.3%；2～4 d含水量增長(zhǎng)趨勢(shì)平緩，4～6 d內(nèi)含水量顯著上升，由38.17%升至51.1%，6 d以后含水量增長(zhǎng)趨勢(shì)平緩(圖2)。

2.3 淀粉含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

在葉底珠種子萌發(fā)初期，淀粉的含量呈逐漸下降，前2 d內(nèi)淀粉含量下降緩慢，2～4 d內(nèi)淀粉含量迅速下降，至培養(yǎng)4 d時(shí)下降到最低水平，由最初的5.02%降至1.85%，4～8 d內(nèi)淀粉含量先上升后下降，總體變化不大(僅升高了0.09%)，8～10 d淀粉含量呈迅速上升趨勢(shì)，10 d以后變化趨勢(shì)平緩(圖3)。

圖2 含水量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

圖3 淀粉含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

2.4 淀粉酶活性在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

淀粉酶的活性在葉底珠種子萌發(fā)過程中逐漸被激活并迅速增加(圖4)，至6 d時(shí)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趨勢(shì)，至12 d時(shí)降至12.5 mg/(g·min)。淀粉酶的這種變化趨勢(shì)與歐陽西榮[5]的研究結(jié)果一致。

圖4 淀粉酶活性在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

2.5 可溶性糖含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

在葉底珠種子萌發(fā)過程中，可溶性糖含量呈明顯增加趨勢(shì)(圖5)，在培養(yǎng)的0～4 d內(nèi)迅速增加，由最初的0.39%增加至1.28%,4～6 d內(nèi)可溶性糖含量略有降低，6～12 d呈上升趨勢(shì)，但趨于穩(wěn)定，到培養(yǎng)12 d時(shí)達(dá)到1.34%[3-4]。

圖5 可溶性糖含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

2.6 葉底珠種子萌發(fā)過程中粗脂肪含量的變化

脂肪為葉底珠種子的主要貯藏物質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果(圖6)表明，葉底珠種子在萌發(fā)過程中粗脂肪含量顯著減少，由最初的40.77%減低至培養(yǎng)12 d時(shí)的5.23% ，但培養(yǎng)0～6 d粗脂肪減少量不顯著, 僅減少了6.85%，6 d以后粗脂肪含量迅速減少。與葉底珠種子萌發(fā)過程中淀粉的降解(圖3)和蛋白質(zhì)的降解(圖7)相比，粗脂肪的降解啟動(dòng)較晚。

圖6 葉底珠種子萌發(fā)過程中粗脂肪含量的變化

2.7 蛋白質(zhì)含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

蛋白質(zhì)的百分含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中總體上是減少的，但變化不大，僅降低了0.58%(圖7)。0～2 d內(nèi)蛋白質(zhì)含量下降趨勢(shì)平緩，在培養(yǎng)至第4天時(shí)降至最低，由最初的3.88%降至1.75%，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的含量呈上升趨勢(shì)，至培養(yǎng)12 d時(shí)蛋白質(zhì)的含量為3.30%，比培養(yǎng)前低2.13%。

2.8 游離氨基酸含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

隨著葉底珠種子的萌發(fā)，游離氨基酸的含量逐漸增高(圖8)，培養(yǎng)至10 d時(shí)，增加至最高，為0.62%，10 d以后氨基酸含量呈下降趨勢(shì)，但變化不大。

圖7 蛋白質(zhì)含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

圖8 游離氨基酸含量在葉底珠種子萌發(fā)過程中的變化

3 討 論

含水量是種子萌發(fā)時(shí)物質(zhì)動(dòng)員的啟動(dòng)因子和調(diào)節(jié)因子，直接影響胚軸的生長(zhǎng)狀況，是控制種子萌發(fā)過程中各種代謝過程的啟動(dòng)與恢復(fù)最重要的因素[7]。Энгель[8]在研究向日葵種子萌發(fā)期貯藏物質(zhì)的動(dòng)員時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)種子含水量較高時(shí)，子葉中貯藏的脂肪才開始被動(dòng)員。Обручева等[9]研究了含水量對(duì)豌豆種子萌發(fā)時(shí)淀粉和蛋白質(zhì)動(dòng)員的影響，提出含水量是種子萌發(fā)時(shí)淀粉及蛋白質(zhì)動(dòng)員的啟動(dòng)因子學(xué)說。葉底珠種子萌發(fā)過程中含水量不斷增加，當(dāng)達(dá)到或超過萌動(dòng)臨界含水量時(shí)，啟動(dòng)了種子內(nèi)貯藏物質(zhì)的代謝，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶活性被激活，從而導(dǎo)致了淀粉、蛋白質(zhì)、粗脂肪的降解，這與前人的研究結(jié)果一致。

葉底珠種子萌發(fā)過程中，淀粉的含量基本上與淀粉酶的活性呈負(fù)相關(guān)，淀粉最先被分解利用，淀粉分解產(chǎn)物麥芽糖可為種子萌發(fā)提供能量，又可作為胚生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)[10]。

可溶性糖是種子萌發(fā)至轉(zhuǎn)入光合自養(yǎng)前的主要呼吸底物[6]。葉底珠種子萌發(fā)初期在胚軸長(zhǎng)出之前，由淀粉水解生成的可溶性糖的暫時(shí)積累，導(dǎo)致可溶性糖含量的急劇增加，后來隨著胚軸的生長(zhǎng)，可溶性糖開始向胚軸輸出，其含量略有降低，6 d以后可溶性糖含量又呈上升趨勢(shì)，這是由于此時(shí)脂肪的代謝迅速，由主要貯藏物質(zhì)脂肪轉(zhuǎn)化成大量的糖，但總的來說可溶性糖的含量在培養(yǎng)4 d以后變化趨于平緩，原因是可溶性糖的生成與利用之間達(dá)到一定的平衡。可溶性糖一方面可為種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)提供能量，另一方面可為蛋白質(zhì)合成提供碳骨架和ATP的合成提供底物，這與趙玉錦等[11]的研究相似。

脂肪的利用較遲，發(fā)生在子葉高度充水，根莖顯著增長(zhǎng)的時(shí)期[12]。粗脂肪是葉底珠種子的主要貯藏物質(zhì)之一，在葉底珠種子萌發(fā)過程中粗脂肪含量呈降低趨勢(shì)，其主要原因可能是種子中的脂肪分解酶、脂酶和脂肪氧化酶在萌發(fā)過程中逐漸激活，使種子中的脂類發(fā)生了一系列復(fù)雜的變化。粗脂肪的這些代謝產(chǎn)物再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為糖類，然后供胚使用。

在葉底珠種子萌發(fā)初期蛋白質(zhì)含量迅速降低，在培養(yǎng)至第6天時(shí)蛋白質(zhì)含量降至最低，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的含量又有所升高，這主要是由于種子萌發(fā)初期隨著含水量的急劇增加，貯藏蛋白在蛋白酶的作用下分解成氨基酸運(yùn)到胚的生長(zhǎng)部位，為種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)提供氮素營(yíng)養(yǎng)，構(gòu)成新細(xì)胞的原生質(zhì)[10]，蛋白質(zhì)的分解與形成逐漸達(dá)到平衡后，后期的蛋白與游離氨基酸的含量變化不大。

[1]徐興友,趙永光,孟憲東,等.葉底珠種子形態(tài)與組分研究[J].種子,2007,26(4):18-20.

[2]孫國(guó)儒,劉孟軍,張濤,等.葉底珠野生條件下的管理措施及開發(fā)利用研究[J].河北林果研究,2007,22(1):89-92.

[3]宋松泉,程紅焱,龍春林,等.種子生物學(xué)研究指南[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[4]劉永軍,郭守華,楊曉玲.植物生理生化實(shí)驗(yàn)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,2002.

[5]歐陽西榮.種子活力與發(fā)芽環(huán)境對(duì)玉米種子蛋白酶和α-淀粉酶活性的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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]楊紅,王鎖民.不同含水量的豌豆種子萌發(fā)時(shí)物質(zhì)動(dòng)員及代謝研究[J].西北植物學(xué)報(bào),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,陳麗燕,史小強(qiáng),等.不同春化天數(shù)對(duì)荷蘭豆種子發(fā)芽過程中內(nèi)含物含量的影響[J].廣州農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(8):88-90.

[11]趙玉錦,王臺(tái).水稻種子萌發(fā)過程中α-淀粉酶與萌發(fā)速率關(guān)系的分析[J].植物學(xué)通報(bào),2001,18(2):226-230.

[12]葉常豐,戴心維.種子學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)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

國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(2008 FY 110400-3-1-1)。

常 旭(1988—)，女，河北秦皇島人；碩士研究生，研究方向：植物資源開發(fā)與利用；E-mail:954485903@qq.com。

徐興友，男，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：野生植物資源的保護(hù)與利用；E-mail:xuxingyouzlj@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.011

S 794+.9

A

1001-4705(2017)05-0011-04