美国流苏种子酸蚀处理后种子结构的变化

张鸽香　孟玲玲

摘要：美国流苏种子在自然状态下需要18个月才能萌发，研究表明浓硫酸处理种子可以有效提高种子萌发率。通过对美国流苏种子进行2、4、6、8 h的酸蚀处理，对其进行种壳结构的扫描观察和胚乳内含物透射观察，发现随着酸蚀时间的增加，种壳表面角质层被逐渐腐蚀，结构越来越疏松。酸蚀时间为2～4 h时，可以一定程度上增加种壳通透性，但是胚乳内部物质没有明显转变；6 h时，种壳表面角质层几乎全部脱落，脂滴降解明显，出现空泡区域；8 h时，脂滴进一步降解，细胞内几乎全被空泡占据。结果表明：浓硫酸处理可以增加种子的通透性，且处理时间达到6 h甚至 8 h 时会对美国流苏种子胚乳中营养物质的分解有促进作用。

关键词：美国流苏；种子；酸蚀处理；萌发；种子结构

中图分类号： S685.990.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0245-02

美国流苏（Chionanthus virginica）为木犀科（Oleaceae）流苏树属（Chionanthus）植物[1]，原产美国东南部，是优良的木本观赏树种，具有很高的观赏和药用价值。它花色洁白、花香四溢、花量大、花瓣纤细、花期长、叶色美丽、抗逆性强，在北美地区可广泛应用于庭院、公园和道路绿化。另外，美国流苏树树皮、根皮含有环烯醚萜类成分，具有很高的药用价值[2]，但由于美国流苏种子具有休眠特性[3]，给引种、繁殖和进一步推广带来很多困难和不便。浓硫酸处理是打破种子休眠的一种方法，且在很多实例上得到了很多的证明[4-5]。本研究对不同时间浓硫酸处理对种子内部发生的影响进行探讨，为美国流苏种子休眠机制的研究和休眠的解除提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与材料处理

2012年12月，于美国进口当年产的美国流苏树种子。将种子进行酸蚀处理，处理时间分别为2、4、6、8 h，后都经流水冲洗24 h；并以清水作对照，然后取样，于解剖镜下，观察不同时间的浓硫酸处理对种子结构的影响。

1.2 种子结构的电镜观察

1.2.1 种壳结构的扫描观察 分别对种壳表面和横切面进行观察，各个处理分别取样。种壳进行扫描电镜观察前处理：4.0%戊二醛固定→磷酸缓冲液清洗→乙醇梯度脱水→临界点干燥→喷金→QVANTA 200型扫描电子显微镜观察。

1.2.2 胚乳内含物的透射观察 观察部位为胚根周围的胚乳，各个处理分别取样。胚乳前处理及观察流程：4.0%戊二醛固定→磷酸缓冲液清洗→锇酸固定→磷酸缓冲液清洗→脱水→包埋→固化→切片→醋酸铀染色→柠檬酸铅染色→JGM-1400 型透射电镜观察胚乳内含物成分→记录和拍照。

2 结果与分析

2.1 不同酸蚀时间种壳结构扫描

2.1.1 种壳结构的扫描观察 种子经酸蚀后，种皮结构会一定程度上被破坏，种壳变薄且结构疏松。美国流苏种子经酸蚀处理后，外表面变黑、碳化，种壳的结构出现了很多变化。随着酸蚀时间的增加，种壳表面角质层逐渐脱落，出现了越来越多的裂痕，表面结构越来越疏松。酸蚀处理后将种壳结构在电镜下进行观察。未经处理的种子表面较为光滑，角质层比较厚（图1-a），种壳厚度约为0.71 mm，由3部分结构组成，最外侧由纵向排列的纤维细胞构成，结构比较紧密，约0.20 mm；中间由横向排列的多层薄壁细胞构成，约0.35 mm；内侧为多层竖向紧密排列的纤维细胞，约0.16 mm（图1-b）。

浓硫酸处理2 h后，角质层部分脱落，种壳厚度变薄，约为0.55 mm，种皮表面出现较深的裂痕，最外层纵向排列的纤维细胞已经开始部分脱落，层数减少（图1-c、图1-d）；

浓硫酸处理4 h后，角质层大面积脱落，种壳厚度变薄，约为0.44 mm，且种壳表面的裂痕越来越深，内部的结构也开始被腐蚀，最外层的纤维细胞结构仍在变薄（图1-e、图1-f）；

浓硫酸处理6 h后，种壳表面裂痕继续加深，角质层几乎已经脱落，种壳厚度变为约0.28 mm，最外层的纤维细胞几乎已经完全被腐蚀，且中间薄壁细胞层厚度开始减少（图1-g、图1-h）。

浓硫酸处理8 h后，肉眼可见1层薄薄的淡黄色木质化种壳，且种壳表面出现了很明显的腐蚀坑，可看到更深部的种壳内部，且种壳厚度变薄，仅为0.18 mm（图1-i、图1-j），结构更加疏松。

酸蚀处理表明美国流苏种子种壳很厚很坚硬，且随着处理时间加长，角质层逐渐被腐蚀，表面也变得坑坑洼洼，裂缝越来越深，说明浓硫酸处理可以增加种子的透水透气性。

2.2 不同酸蚀时间胚乳内含物的透射观察

由图2可见，随着酸蚀处理时间的增加，胚乳细胞内产生

了明显的变化，细胞壁不断变薄，细胞内含物不断减少。未经酸蚀的对照组，细胞核清晰可见，存在大量的脂滴和高电子致密物质，排列十分紧密，作为胚乳中的主要贮藏物质，提供种子在萌发过程中所需的营养物质。并含有一定数量的线粒体，存在空腔区域，内有一些絮状物质（图2-a、图2-b）；酸蚀2 h后，细胞核仍旧清晰可见，线粒体也没有降解，变化不明显，空腔区域絮状物有所增加（图2-c、图2-d）；酸蚀4 h时，仍然存在少量的线粒体，且脂滴的形状开始模糊，并有溶解的迹象（图2-e、图2-f）；酸蚀6 h后，局部区域部分细胞壁断裂（图2-g画圈部分），细胞器开始降解，脂滴的形状发生变化，开始降解，并形成空泡区域（图2-g、图2-h）；酸蚀8 h后，细胞内部存在着轻微的质壁分离现象，线粒体消融，大部分的细胞器和脂滴开始降解聚集在一起，并且形成面积较大的空泡区域。说明浓硫酸处理对美国流苏种子胚乳细胞中的脂类分解有促进的作用，可以促进种子萌发所需营养物质的分解。

3 结论

美国流苏种壳结构的电镜扫描图像说明， 未经浓硫酸处理的种壳表面较光滑，角质层较厚，种壳由3层结构组成，纤维细胞和薄壁细胞呈垂直方向排列，说明种壳结构较致密，且种壳经浓硫酸8 h处理后仍有1层薄薄的种壳，进一步验证了种壳比较坚硬。随着浓硫酸处理时间延长，种壳表面的角质层逐渐被腐蚀，厚度不断变薄，表面逐渐变得凹凸不平，木质化结构愈加疏松，说明浓硫酸处理可增强种子通透性[7]。endprint

通过透射图像可知，胚乳细胞内含有大量的高电子密度致密物质和脂滴，排列十分整齐，是为种子萌发提供营养的主要贮藏物质。浓硫酸处理2 h胚乳细胞内没有明显变化，4 h时脂体有溶解的迹象，仍存在少量细胞器；6 h时胚乳细胞内局部区域部分细胞壁断裂，脂滴开始分解，出现空泡区域（形成液泡的过程[8]）；随着酸蚀时间的延长，到8 h时，细胞内形成面积较大的空泡区域，整个胚乳细胞几乎被空泡占据，且脂滴也进一步降解，聚集在一起。

由上述结果可以得出，美国流苏种子酸蚀后表面变黑、碳化，结构变疏松。当处理2～4 h时，种壳表面变得坑坑洼洼，在一定程度上增加了种壳表面通透性，但对胚乳内含物的转变促进效果不明显；而酸蚀处理达到6～8 h后，不仅种壳表面的角质层被腐蚀掉，且中间薄壁细胞层也开始脱落，且结构愈加疏松，进一步促进胚乳细胞内脂滴的降解，空泡区域产生，为种胚生长萌发提供了所需养分。

参考文献：

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[2]Ilhami G，Riad Elias E A. Antioxidant secoiridoids from fringe tree（Chionanthus virginicus L.）[J]. Wood Science and Technology，2009，43（3/4）：195-212.

[3]Redeay S，Frett J J. Germination of doubly dormant Chionanthus virginicus seeds[J]. HortScience，1990，25（6）：627.

[4]尚旭岚. 青钱柳种子休眠机理及其解除休眠方法的研究[D]. 南京：南京林业大学，2007.

[5]李锐丽，徐本美，孙运涛，等. 北京地区流苏及鸡麻种子的休眠与萌发研究[J]. 种子，2007，26（7）：29-31.

[6]黄 丹，许岳香，胡海波. 美国桂花种子低温层积过程中种子结构的变化[J]. 中南林业科技大学学报，2010，30（4）：101-106.

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