白花树种子处理过程中内源激素动态变化

吴 君，李因刚，罗修宝，唐永强，周 燕，柳新红*

(1.浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023;2.浙江省遂昌县林业技术推广总站，浙江 遂昌 323300;3.浙江省建德市新安江林场，浙江 建德 311600)

白花树(Styrax tonkinensis)为安息香科(Styraceae)安息香属(Styrax)落叶乔木，热带、亚热带树种[1－3]，是集速生材用、油用、药用和观赏等多种用途于一体的优良树种。该树种成材期短，树干挺直，材质轻软，木纤维较长，为理想的工艺用材[4]。种仁含油率56.00% ～62.80%，不饱和脂肪酸含量达90.16% ～91.45%，是发展生物柴油的优良树种[5－7]。树脂称“安息香”，是贵重药材，可制造高级香料[8]。总状花序，花白色成串、清香，盛开时繁花似雪;果实近球形，果序下垂，是极具观赏价值的园林绿化树种。白花树种子具有休眠性，刚采的种子湿沙贮藏3个月后发芽率可高达90%以上;种子带果皮(未开裂)干沙藏半年仍有相当高的发芽率，而去果皮干沙藏半年丧失发芽能力[9]。目前，对其种子休眠机理的研究未见报道。本文以江西吉水种源地种子为试材，研究不同处理过程中内源激素含量的变化，以此分析种子休眠原因，并为种子贮藏、催芽及苗木生产提供理论和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用种子于2011年10月中旬采自浙江省林业科学研究院的白花树试验林，种源地为江西吉水，林龄4 a。

1.2 试验方法

将新鲜采集的种子洗净阴干后分成2份，一份放入密封塑料袋，在4℃条件下低温干藏;另一份进行层积沙藏(用底部打有小孔的塑料箱放于室内进行)，种子与湿沙的体积比为1∶3，沙子相对含水量60% ～70%，定期翻动种子并视水分状况浇水保湿。每个处理种子质量均为1 kg，2011年12月20日开始试验。于贮藏0、30、60、90 d时进行取样，每次取100粒左右，分别测定各处理在不同贮藏时间段种子胚和胚乳的ABA(脱落酸)、IAA(吲哚乙酸)、GA(赤霉素)和ZR(玉米素核苷)等内源激素的质量分数。内源激素的测定采用酶联免疫法，由中国农业大学作物化学控制研究中心完成。

2 结果与分析

2.1 白花树种子内源激素ABA含量的变化

如图1所示，随着处理时间的延长，层积沙藏和低温干藏的胚和胚乳中ABA含量都表现出先降后升的变化趋势。低温干藏处理在60 d时出现最低值，60 d后ABA含量呈上升趋势。至低温干藏处理结束，胚和胚乳ABA含量比未处理时分别上升了20.37%和23.99%。层积沙藏处理在30 d时出现最低值，30 d后ABA含量呈上升趋势。至层积沙藏处理结束，胚和胚乳ABA含量比未处理时分别下降了14.50%和 11.32%。

图1 不同处理的胚和胚乳ABA含量变化Fig.1 Changes of ABA content under different treatments in embryo and endosperm

图2 不同处理的胚和胚乳中IAA含量变化Fig.2 Changes of IAA content under different treatments in embryo and endosperm

2.2 白花树种子内源激素IAA含量的变化

如图2所示，随着时间的延长，层积沙藏和低温干藏处理的胚和胚乳IAA含量都表现出先升后降的变化趋势，且两者IAA含量都呈下降的总趋势;在处理30 d时出现峰值，30 d后快速下降。低温干藏处理的胚和胚乳IAA含量在30 d后下降的速度比层积沙藏处理的快。至试验结束，层积沙藏处理的胚和胚乳IAA含量比未处理时分别下降了38.32%和37.40%;低温干藏处理的胚和胚乳IAA含量比未处理时分别下降了59.32%和60.93%。

2.3 白花树种子内源激素GA含量的变化

随着时间的延长，层积沙藏和低温干藏处理的胚和胚乳GA含量均表现出先降后升的趋势(图3)。层积沙藏处理的胚和胚乳在60 d后GA含量由原先的下降趋势转为上升趋势;而低温干藏处理的GA含量，则在处理30 d后也开始慢慢回升。至层积沙藏处理结束，胚和胚乳GA含量比未处理时分别上升了12.64%和15.33%;而低温干藏处理结束，胚和胚乳GA含量则比未处理时分别下降了6.52%和12.61%。

图3 不同处理的胚和胚乳中GA含量变化Fig.3 Changes of GA content under different treatments in embryo and endosperm

图4 不同处理的胚和胚乳中ZR含量变化Fig.4 Changes of ZR content under different treatments in embryo and endosperm

2.4 白花树种子内源激素ZR含量的变化

2种不同处理ZR含量的变化如图4所示。层积沙藏和低温干藏处理胚和胚乳ZR含量表现出先升后降的变化，且总体趋势两者一致。层积沙藏和低温干藏处理的ZR含量在30 d时达到最大值，然后含量逐渐降低，至60 d后含量基本保持不变。至层积沙藏处理结束，胚和胚乳ZR含量比未处理时分别下降了10.69%和13.30%;低温干藏处理结束，胚和胚乳ZR含量比未处理时分别下降了34.20%和36.91%。

2.5 IAA/ABA含量的变化

如图5所示，2种处理的白花树种子胚和胚乳IAA/ABA值都呈先上升后下降的趋势，且均在贮藏30 d时达到最大，30 d后，层积沙藏处理IAA/ABA值快速降低，至处理结束，胚和胚乳的IAA/ABA值比未处理分别下降了22.54%和17.74%;低温干藏处理IAA/ABA值平缓下降，至处理结束，胚和胚乳的IAA/ABA值比未处理时分别下降了64.90%和35.99%。

图5 不同处理的胚和胚乳中IAA/ABA含量变化Fig.5 Changes of IAA/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

图6 不同处理的胚和胚乳中GA/ABA含量变化Fig.6 Changes of GA/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

2.6 GA/ABA含量的变化

从图6中看出，随着处理时间的延长，2种不同处理的白花树种子胚和胚乳GA/ABA值变化有所不同。层积沙藏处理的胚和胚乳GA/ABA值在30 d时达到最大，而在30～60 d期间快速降低，60 d后又开始回升，总体呈上升趋势，90 d GA/ABA值比未处理分别增加了41.44%和51.74%。而低温干藏处理的GA/ABA值波动较为平缓，总体呈下降趋势。至试验结束，胚和胚乳GA/ABA值比未处理时分别下降了18.35%和21.49%。

2.7 ZR/ABA含量的变化

从图7中看出，随着处理时间的延长，2种不同处理的白花树种子胚和胚乳ZR/ABA值变化有所不同。层积沙藏处理的胚和胚乳ZR/ABA值出现较大的波动，在30 d时达到最大，胚和胚乳ZR/ABA值比未处理时分别增加了217.92%和230.16%，30 d后呈下降趋势。至试验结束，胚和胚乳ZR/ABA值比未处理时分别增加了7.44%和12.70%。低温干藏处理的胚和胚乳ZR/ABA值呈先上升后下降的趋势，但是变化幅度不大。至试验结束，胚和胚乳ZR/ABA值比未处理时分别下降了43.24%和 41.87%。

图7 不同处理的胚和胚乳中ZR/ABA含量变化Fig.7 Changes of ZR/ABA content under different treatments in embryo and endosperm

3 结论与讨论

3.1 ABA、GA、IAA、ZR 含量变化

ABA广泛存在于休眠种子中，使种子不能进行正常的代谢活动[10]。相关研究认为[11－12]，层积沙藏处理可以打破由ABA造成的休眠。美国桂花(Osmanthus americanus)[13]种子属深休眠类型，种子中ABA含量约为180 ng/g。实验结果表明，白花树种子未处理前胚和胚乳的 ABA含量分别为282.94 ng/g和286.26 ng/g，ABA含量比美国桂花高57.2%和59.03%。至处理结束，层积沙藏处理的胚和胚乳ABA含量比未处理的分别下降了14.50%和11.32%。这说明该处理可以有效地降低种子ABA含量，可能是ABA的合成随着胚后熟完成而受阻，使ABA浓度降低。这种现象也发生在东北红豆杉(Taxus cuspidata)[14]、朝鲜冷杉(Abies koreana)[15]种子处理过程中。这进一步说明，ABA 含量与白花树种子休眠特性有较大的关联性。

种子休眠的解除总是与赤霉素类物质的积累相伴发生的。青钱柳(Cyclocarya paliurus)[11]、银杏(Ginkgo biloba)[16]、三尖杉(Cephalotaxus fortunei)[17]等物种在低温层积结束后，GA 含量都有明显的上升趋势。试验表明，至处理结束，层积沙藏处理的胚和胚乳GA含量比未处理时分别上升了12.64%和15.33%;低温干藏处理的胚和胚乳GA含量则变化不大。总体来看，层积沙藏处理更能激活种子内有关酶的活性，在整个处理过程中有助于解除休眠。高红兵等[14]在东北红豆杉层积过程中，认为少量IAA的增加是由于胚的生长造成的，IAA与其休眠和萌发关系不大。2种处理的白花树种子胚和胚乳中IAA含量随着层积时间的延长，总体上呈现先升后降趋势。可能是IAA在其种子休眠前期与其他激素相互作用，促进休眠解除。ZR具有抵消发芽抑制物质的作用，调控种子发育中的物质和能量代谢[18]。ZR含量在银杏[16]种子层积处理前期(胚分化和快速生长期)上升到较高水平，而后含量又下降。试验显示，2个处理白花树种子胚和胚乳在层积过程中，ZR含量均出现先升后降的趋势，在层积处理的30 d时出现峰值。说明在处理初期，ZR含量的上升有助于解除休眠，但并不是解除种子休眠的必需因子。

3.2 各激素含量之间比值的变化

Khan[19－20]论证了激素平衡学说，指出种子休眠和萌发还与各类激素之间的平衡有关。种子产生休眠不单是由于抑制物的存在，也可能是缺乏生长激素所导致的。GA虽然是主要的调节因素，但生长激素存在的必要性是以抑制物存在为前提的。吉九平[21]、陶俊[22]等对桃(Amygdalus persica)种子的研究认为，ABA和GA的平衡对种子的休眠和萌发起主导作用;如山楂(Crataegus pinnatifida)[23]种子中ABA含量降低，GA、IAA、ZR含量增加，以及比值增大，休眠解除。随着层积时间的增加，沙藏处理的白花树种子胚和胚乳GA/ABA的比值总体上呈现上升的趋势;而在处理过程前期，IAA/ABA、ZR/ABA的比值同样呈现出明显增加的趋势。实验结果进一步证实了GA是种子萌发的主要促进物质。同时，IAA、ZR的存在对打破种子休眠过程也有一定的影响。

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