榧树种子层积过程中主要贮藏物质含量及酶活性的变化

李金霞，戴文圣

（1. 浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安 311300；2. 浙江农林大学 林业与生物技术学院，浙江 临安 311300）

榧树种子层积过程中主要贮藏物质含量及酶活性的变化

李金霞1,2，戴文圣1,2

（1. 浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安 311300；2. 浙江农林大学 林业与生物技术学院，浙江 临安 311300）

对2013年10月采自浙江省嵊州市榧树（Torreya grandis）种子当年进行层积催芽，通过测定种子胚乳淀粉、可溶性糖、蛋白质和脂肪含量以及与贮藏物质相关酶类中的淀粉酶、蛋白酶和酸性磷酸酯酶的活性变化，研究其主要贮藏物质和相关酶类的变化规律。结果表明：榧树种子层积150 d后，淀粉含量减少40.30%，蛋白质含量减少 57.78%，粗脂肪含量减少 22.45%；可溶性糖含量呈先降低后升高；淀粉酶、蛋白酶、酸性磷酸酶活性在层积处理0 ～ 120 d时逐渐升高，120 ～ 150d时略有降低。这说明榧树种子在层积处理过程中，主要贮藏物质在相关酶类的催化下逐渐分解，为种胚的发育和种子萌发提供能量和物质基础。

榧树种子；层积；淀粉；可溶性蛋白；粗脂肪；酶活性

榧树（Torreya grandis）系裸子植物红豆杉科（Taxaceae）榧树属（Torreya）一种，分布在我国东部从北亚热带到中亚热带南缘的皖、浙、苏、赣、鄂、闽、湘、黔等省的丘陵至中山地带，其中以皖、浙分布最多[1～4]。榧树种子目前在生产上主要通过播种育苗，用作培育香榧的嫁接砧木。但由于榧树种子自然成熟后，尚需经过3个月以上贮藏，达到生理后熟后才能萌发[5]，这个过程对榧树育苗具有至关重要的作用。因此，研究榧树种子在层积催芽、解除休眠过程中胚乳主要贮藏物质含量的变化和相关酶类的活性，揭示榧树种子的萌发机理，阐明主要贮藏物质含量变化与相关酶活性变化之间的关系，对实现合理调控种子种胚发育和种子萌发进程，提高种子萌发力和整齐度，具有重要的理论和实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料采集与处理

试验所用榧树种子采于浙江省嵊州市里南乡屏岫村，海拔500 m，树龄100 a以上。2013年10月初，在假种皮转呈黄色、部分开裂时采收。采收后的种实，放置于阴凉通风处，自然堆沤5 d，搓去假种皮，清除杂物，洗净种子。2013年10月12日，在室外以河沙为材料铺设层积床，搭建低、高两层塑料棚对种子进行层积催芽。之后，经常检查、适时喷水，保持种沙湿润、透气，避免过干、过湿。

1.2 测定内容与方法

分别在层积处理后的0、30、60、90、120、130、140、150 d采样，对榧树种子胚乳各生理生化指标进行测定，重复三次。主要测定指标有：可溶性总糖和淀粉含量，蛋白质含量，粗脂肪含量；淀粉酶活性，蛋白酶活性和酸性磷酸酶活性。

具体的测定方法如下：可溶性总糖和淀粉含量的测定采用蒽酮比色法[7]；蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法[8]；粗脂肪含量的测定采用索氏提取法[9]；淀粉酶活性的测定采用3，5 - 二硝基水杨酸比色法[10]；蛋白酶活性的测定采用Folin-酚法[11]；酸性磷酸酶活性的测定采用对硝基酚磷酸钠法[12]。

1.3 数据分析处理

采用Excel 2010对数据进行整理，用SPSS17.0软件对数据进行方差分析，利用LSD法进行多重比较，用Sigma Plot 12.5软件进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 榧树种子淀粉和可溶性糖的含量及淀粉酶活性变化

由图1可知，随着层积时间的延长，榧树种子淀粉含量逐渐减少。层积前榧树种子淀粉含量为112.79 mg/g，层积150 d时，其淀粉含量为67.33 mg/g，比层积前减少了40.30%。

从图1还可看出，随着层积时间延长，榧树种子可溶性糖含量，呈先降低后升高的趋势。层积前榧树种子可溶性糖含量为19.54 mg/g，层积90 d，可溶性糖含量降至最低值，为7.80 mg/g，层积150 d时，可溶性糖含量上升至22.73 mg/g。

图1 层积过程中榧树种子淀粉和可溶性糖含量动态变化Figure 1 Dynamics of starch and soluble sugar content of T.grandis seed during stratification

图2 层积过程中榧树种子淀粉酶活性动态变化Figure 2 Dynamics of amylase activity of T.g randis seed during stratification

由图 2可看出，随着层积时间延长，榧树种子淀粉酶活性基本呈现先升高后降低的趋势。总淀粉酶活性在层积前为1.81 mg·g-1·min-1，层积120 d时，其活性达到最大值，为2.28 mg·g-1·min-1，层积150 d时，为 2.05 mg·g-1·min-1；在整个层积过程中，α-淀粉酶活性均大于β-淀粉酶，其中，α-淀粉酶在层积前为1.07 mg·g-1·min-1，层积90 d时，达到最大值1.22 mg·g-1·min-1，层积120 ～ 130 d，α-淀粉酶变化不大，此后，α-淀粉酶活性逐渐下降，层积150 d时，其活性降至1.06 mg·g-1·min-1；β-淀粉酶在层积前为0.73 mg·g-1·min-1，层积120d时，达到最大值1.16 mg·g-1·min-1，层积130 ～ 140 d，β-淀粉酶活性变化不大，150 d时下降至0.92 mg·g-1·min-1。

在层积过程中，榧树种子淀粉含量逐渐降低，淀粉大量分解，为胚的发育和种子萌发提供营养。可溶性糖含量呈现先降低后升高的趋势，可能与其作为呼吸代谢的底物可直接被利用及种子胚乳内营养物质的相互转化有关。淀粉酶活性呈现先升高后降低的趋势，这说明在层积处理前期，胚乳中的淀粉逐渐被淀粉酶分解为小分子的碳水化合物，供种胚利用完成生理后熟；在层积处理后期，种子淀粉酶活性略降低，这可能与淀粉作为底物的含量减少以及可溶性糖含量的增加有关。在层积处理过程中，α-淀粉酶活性总体上高于 β-淀粉酶，即在种胚完成生理后熟和种子萌发的过程中，降解淀粉的酶主要是α-淀粉酶，这在一定程度上说明，在榧树种子中存在的淀粉主要是直链淀粉，或者直链淀粉的降解较快，为种子发育提供主要的糖类营养物质。

2.2 榧树种子蛋白质含量和蛋白酶活性变化

由图3可知，随着层积时间的延长，榧树种子可溶性蛋白质含量逐渐减少。层积前榧树种子可溶性蛋白质含量为17.22 mg/g，层积150 d时，其含量为7.27 mg/g，比层积前减少了57.78%。

从图3还可知，随着层积时间的延长，榧树种子蛋白酶活性呈先升高后逐渐降低的趋势。层积前榧树种子蛋白酶活性为1.41 μmol·g-1·h-1，层积120 d时，达到最大值，为7.39 μmol·g-1·h-1，层积150 d时，蛋白酶活性为4.11 μmol·g-1·h-1。

分析表明，在层积过程中，榧树种子胚乳可溶性蛋白质含量逐渐降低，在层积0～120d时，可溶性蛋白质含量降低幅度较大，在层积120～150 d时，可溶性蛋白质降低幅度减缓；与此同时，蛋白酶的活性呈现先升高后逐渐降低的趋势，这与蛋白质的变化相一致。这说明，在层积处理前期，种胚发育需要胚乳提供大量的营养物质，蛋白质在蛋白酶的作用下开始降解，在层积处理后期，胚根已经突破种皮，蛋白质含量显著减低，从胚乳内部获取营养物质的需求减弱，蛋白酶活性降低。

2.3 榧树种子粗脂肪含量和酸性磷酸酯酶活性变化

由图4可知，随着层积时间的延长，榧树种子粗脂肪含量逐渐减少。层积前榧树种子粗脂肪含量为50.55%，层积150 d时，粗脂肪含量为39.20%，比层积前减少了22.45%。

由图4还可以看出，随着层积时间的延长，榧树种子酸性磷酸酯酶活性呈先升高后降低的趋势。层积前榧树种子酸性磷酸酯酶活性为63.68 nmol·mg-1·min-1，层积120 d时达到最大值，为130.92 nmol·mg-1·min-1，层积150 d时，酸性磷酸酶酯活性为94.91 nmol·mg-1·min-1。

图3 层积过程中榧树种子蛋白质含量和蛋白酶活性动态变化Figure 3 Dynamics of protein content and its activity ofT. grandis seed during stratification

图4 层积过程中榧树种子粗脂肪含量和酸性磷酸酯酶活性动态变化Figure 4 Dynamics of crude fat content and acid phosphataseactivityof T. grandisseed during stratification

分析表明，在层积过程中，榧树种子粗脂肪含量逐渐降低，脂肪分解转化为种胚可直接利用的营养物质，为层积后期种子的萌发奠定物质基础；酸性磷酸酯酶活性在层积处理处理前期逐渐升高，在层积处理后期其活性逐渐降低，这与粗脂肪含量的降解相一致。

3 结论与讨论

在榧树种子层积过程中，通过对种子胚乳淀粉、可溶性糖、蛋白质和脂肪以及与贮藏物质相关酶类中的淀粉酶、蛋白酶和酸性磷酸酯酶的测定分析得出：①榧树种子在层积过程中，胚乳中的淀粉、粗脂肪含量逐渐降低，贮藏物质进行降解，转化为可溶性的各种物质，可为胚的发育成熟和种子萌发提供能量，这与南方红豆杉种子层积处理的结果相一致[14～15]；②榧树种子蛋白质含量在层积过程中逐渐降低，这与王家源等[16]对青钱柳种子以及戴萍[17]对光皮树种子的研究结果相一致；③榧树种子可溶性糖含量在层积过程中呈现先降低后升高的趋势，与黄儒珠等[18]、李秋琦等[19]对南方红豆杉，廖云娇等[20]对东北红豆杉的研究结果不同，可能与前人采用变温层积和化学试剂浸种有一定关系；④榧树种子淀粉酶和蛋白酶在层积过程中呈现先升高后降低的趋势，这与李生平[21]对银杏种子的研究结果相一致；⑤榧树种子层积处理120 d时，酸性磷酸酶活性达到最大，而张艳杰[14]对南方红豆杉种子的研究中，酸性磷酸酯酶的变化无明显的规律性。

层积处理是解除种子休眠常用的方法，在理论研究和实际生产中应用较为广泛[13]。本研究中发现，榧树种子在萌发过程中的代谢复杂，要真正揭示种子胚乳中贮藏物质的分解、各代谢途径的调控以及能量代谢与种子完成生理后熟、进一步萌发之间的相互关系，尚需进一步深入研究。在榧树种子层积催芽过程中，各内源激素的含量变化以及激素之间的相互作用等问题也有待进一步研究。

建议今后在开展类似研究中，需要注意以下几个问题：（1）进行层积的榧树种子，尽可能保证种子成熟度一致，要充分成熟采收，且处理及时，层积方法得当，保持试验材料的一致性；（2）在对榧树种子的贮藏物质、酶类和内源激素等相关生理生化指标进行测定分析时，最好选择榧树生长结实正常的年份采样作试材，或进行2 ～ 3 a的连续观测其稳定性，尽可能减少立地条件、天气状况（如长时间的高温、干旱或者雨量过大等）和管理措施等环境条件对种子生长和成熟的影响，降低种子自身“大小年”对试验结果的影响。

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Storage Substance Content and Their Enzyme Activity During Stratification of Torreya grandis Seed

LI Jin-xia1,2，DAI Wen-sheng1,2
（1. The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 2. School of Forestry and Bio-technology, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Seeds of Torreya grandis were collected in the Oct., 2013 in Shengzhou, Zhejiang province, and were stratified on the same month. Determinations were made on content of starch, soluble sugar, protein, fat, activities of amylase, protease, acid phosphatase. The results demonstrated that 150 days later, the content of starch, protein and crude fat of treated seeds decreased by 40.30%, 57.78% and 22.45% respectively, while the content of soluble sugar decreased first and then increased. The activity of amylase, protease and acid phosphatase increased from 0 to 120th days, and slightly decreased from 120th to 150th days of the stratification. The experiment indicated that the storage substances decomposed under the catalysis of relative enzymes for providing energy of embryo development and seed germination.

seeds of Torreya grandis; stratification; starch; protein; crude fat; enzyme activity

S722.1+4

A

1001-3776（2015）05-0037-04

2015-02-03；

2015-05-16

浙江省重点科技专项（2012C12904-12）

李金霞（1988-），女，河南焦作人，硕士，从事经济林培育与利用研究；*通讯作者。