不同脱水条件对草珊瑚种子萌发及生理指标的影响

蓝祖栽，潘春柳，余丽莹，黄雪彦，姚李祥，王春丽，姚绍嫦，李 莹*

(1.广西壮族自治区药用植物园广西中药资源普查与整理研究重点实验室，广西南宁 530023；2.广西中医药大学药学院，广西南宁 530100)

草珊瑚[Sarcandraglabra(Thunb.) Nakai]为金粟兰科(Chloranthaceae)多年生常绿亚灌木[1]，全草可供药用，药材名为肿节风，具有清热凉血、活血消斑、祛风通络的功效，用于血热发斑发疹、风湿痹痛、跌打损伤[2]。研究表明，草珊瑚主要含有倍半萜、倍半萜聚合体、酚酸、香豆素和黄酮类等化学成分，具有抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗氧化和神经保护等生物活性，是多种中成药的重要原料[3]。草珊瑚是我国常用大宗药材。然而，由于野生资源的过度利用，全国野生草珊瑚蕴藏量逐年锐减，已难满足制药企业对草珊瑚药材的需求，急需开展人工栽培研究，进一步提高该资源的利用效率。目前在草珊瑚组培快繁技术方面已取得重要突破[4-5]。然而，生产上草珊瑚以种子繁殖为主，其种子具有休眠且不耐贮藏的特性成为其规模化栽培的重要限制因素[6]。该研究以了解草珊瑚脱水耐性的生理基础为出发点，对不同梯度脱水条件下的草珊瑚种子进行含水量测定、种子萌发试验及生理指标测定，比较分析不同脱水条件对种子萌发和生理指标的影响，为阐释草珊瑚种子脱水耐性机制及萌发生理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验材料来源于广西融安县。于草珊瑚果实成熟期采集新鲜果实，搓洗去除果皮后，置于室内通风处晾干种子表面水分。

1.2 试验方法

1.2.1脱水处理。将种子分为2份。一份置于装有变色硅胶的干燥器中进行快速脱水处理，另一份置于30 ℃恒温培养箱中进行慢速脱水处理。于脱水后4、8、16和24 h将种子取出，获得不同脱水条件下不同含水量的种子。以未经脱水处理的种子作为对照(CK)。

1.2.2指标测定。种子含水量及萌发试验参照李合生[7]的方法进行。过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢(H2O2)含量、超氧阴离子含量、脯氨酸含量、淀粉酶活性、淀粉含量及可溶性糖含量等生理指标参照李合生等[7-8]的方法进行测定。

1.3 数据处理使用Microsoft Excel 2013对数据进行整理。使用IBM SPSS Statistics 22.0软件进行One-Way ANOVA分析，多重比较采用 Duncan检验。

2 结果与分析

2.1 不同脱水条件对种子含水量的影响从表1可以看出，不同慢速脱水条件下，草珊瑚种子含水量差异显著。随着草珊瑚脱水时间的延长，无论慢速脱水还是快速脱水，其含水量均呈逐渐下降趋势。但在相同脱水时间内，快速脱水的草珊瑚种子均比慢速脱水条件下的种子含水量低；慢速脱水16 h后，种子含水量仍在30%以上；而快速脱水4 h后，草珊瑚种子含水量已降至30%以下，说明硅胶快速脱水对草珊瑚种子含水量影响更大。此外，快速脱水条件下，脱水8和16 h的草珊瑚种子含水量无显著差异。

表1 不同脱水条件下草珊瑚种子含水量的比较Table 1 Comparison of water content of S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：%

2.2 不同脱水条件对种子萌发率及发芽指数的影响由表2可知，脱水方式对草珊瑚种子萌发率和发芽指数均有影响。无论是慢速脱水还是快速脱水，随着脱水时间的延长，草珊瑚种子萌发率及发芽指数均呈逐渐下降趋势，脱水24 h萌发率和发芽指数均降为0。慢速脱水4 h对草珊瑚种子萌发率影响不大，萌发率仍有90%，但延长脱水时间至8 h萌发率急剧下降，与对照相比下降了40%，且显著低于脱水4 h的种子萌发率。草珊瑚种子在快速脱水4 h后即出现萌发率的急剧下降，脱水至8 h，萌发率仅为对照的17%；脱水16 h后，萌发率已降至不足5%。

2.3 不同脱水条件对种子CAT活性的影响从表3可知，脱水方式对草珊瑚种子CAT活性亦有影响。在慢速脱水过程中，草珊瑚种子CAT活性呈先升高后下降的趋势；脱水4 h时种子CAT活性与对照相比无显著差异，8 h时CAT活性提高至148.34 U/(g·min)，显著高于对照；脱水16 h时种子CAT活性还维持在较高水平，为136.11 U/(g·min)，24 h时降至最低。在快速脱水条件下，草珊瑚种子在脱水前期(8 h以内)的CAT活性与对照相比无显著差异，在脱水后期(16 h以后)CAT活性显著高于对照。

表2 不同脱水条件下草珊瑚种子萌发率和发芽指数的比较Table 2 Comparison of germination rate and germination index of S. glabra seeds under different dehydration conditions

表3 不同脱水条件下草珊瑚种子CAT活性的比较Table 3 Comparison of CAT activity of S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：U/(g·min)

2.4 不同脱水条件对POD活性的影响由表4可知，不同脱水条件对草珊瑚种子POD活性影响显著。脱水8 h内，慢速脱水和快速脱水均可引起草珊瑚种子POD活性急剧下降，且相同时间下快速脱水的种子POD活性比慢速脱水低。脱水4 h，慢速脱水的种子POD活性为对照的45.15%，而快速脱水的种子POD活性仅为对照的17.26%；脱水8 h，2种脱水方式的种子POD活性均降至对照的5.00%以下,分别是对照的4.19%、1.76%;随着脱水时间延长，慢速脱水和快速脱水的种子POD活性趋于平稳，与8 h脱水处理相比均无显著差异。

表4 不同脱水条件下草珊瑚种子POD活性的比较Table 4 Comparison of POD activity of S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：U/(g·min)

2.5 不同脱水条件对H2O2含量的影响由表5可知，不同脱水方式对草珊瑚种子H2O2含量均有不同程度的影响，但快速脱水和慢速脱水对种子H2O2含量的影响不同。在慢速脱水条件下，随着脱水时间延长，草珊瑚种子H2O2含量呈现先上升后下降再上升的趋势；在脱水4和8 h时，其H2O2含量分别比对照高48.39%和43.23%，均显著高于对照，但二者之间差异不显著；随着脱水时间持续延长，H2O2含量急速下降，慢速脱水16 h已降至对照水平，与对照无显著差异；随后脱水24 h时，其H2O2含量急剧增加达到最大值(2.68 μmol/g)。在快速脱水条件下，草珊瑚种子H2O2含量呈现先增大再减小后平稳的趋势；快速脱水4 h时，其H2O2含量比对照显著增加了49.68%，而脱水8 h时其H2O2含量又降低至对照水平，随后逐渐趋于平稳，脱水8～24 h草珊瑚种子内H2O2含量均与对照无显著差异。

表5 不同脱水条件下草珊瑚种子H2O2含量的比较Table 5 Comparison of H2O2 content in S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：μmol/g

2.6 不同脱水条件对超氧阴离子含量的影响从表6可以看出，不同脱水方式对草珊瑚种子的超氧阴离子含量有不同程度的影响，但慢速脱水和快速脱水对其超氧阴离子含量的影响不同。在慢速脱水4 h条件下，其超氧阴离子含量比对照略有上升；而快速脱水4 h时，其超氧阴离子含量比对照略有下降。随着脱水时间的持续延长，在脱水4～24 h 草珊瑚种子的超氧阴离子含量均呈现先减小后增大再减小的趋势，但慢速脱水8 h的超氧阴离子含量与对照相比虽略有降低，但差异不显著，而快速脱水8 h，其超氧阴离子含量与对照差异显著。慢速脱水16 h时，草珊瑚种子的超氧阴离子含量达到最大值，比对照显著增加了44.68%;而慢速脱水24 h时，其超氧阴离子含量快速减小，但与对照相比差异不显著。而

表6 不同脱水条件下草珊瑚种子超氧阴离子含量的比较Table 6 Comparison of superoxide anion content in S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：μg/g

快速脱水16和24 h时，其超氧阴离子含量均比对照小，但二者之间无显著差异。

2.7 不同脱水条件对脯氨酸含量的影响从表7可以看出，慢速脱水和快速脱水对草珊瑚种子脯氨酸含量的变化规律相似，随着脱水时间的延长，其脯氨酸含量均呈现先下降后上升的趋势。在脱水4 h时，脯氨酸含量均比对照略有下降，但差异不显著。随着脱水时间延长，脯氨酸含量快速下降，慢速脱水至8 h时脯氨酸含量与对照呈显著差异，脱水16 h时脯氨酸含量持续下降，但与脱水8 h无显著差异；至脱水24 h时，慢速脱水和快速脱水草珊瑚种子的脯氨酸含量均有大幅上升，且在快速脱水条件下，脱水24 h的脯氨酸含量达到最大值，较对照显著提高21.54%。

表7 不同脱水条件下草珊瑚种子脯氨酸含量的比较Table 7 Comparison of proline content in S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：μg/g

2.8 不同脱水条件对淀粉酶活性的影响由表8可知，在相同脱水处理条件下，β淀粉酶活性均比α淀粉酶活性高，但不同脱水方式对草珊瑚种子的淀粉酶活性影响不同。在慢速脱水条件下，不同脱水时间对α淀粉酶活性影响不显著；而在快速脱水条件下，α淀粉酶活性随着脱水时间的延长呈现先增大再减小的趋势，且不同脱水时间(4～24 h)对α淀粉酶活性的影响差异显著。草珊瑚种子β淀粉酶活性随着慢速脱水时间的延长呈现先增大再减小的趋势，慢速脱水后，其草珊瑚种子淀粉酶活性急速上升，脱水4 h时其β淀粉酶活性达到最大值[25.16 mg/(g·min)]，为对照的4.87倍，随着慢速脱水时间的持续延长，β淀粉酶活性又急速下降至对照水平后逐渐趋于平稳。快速脱水的β淀粉酶活性变化趋势与慢速脱水不同，在快速脱水条件下，草珊瑚种子β淀粉酶活性则呈现先增大后减小再增大的趋势，除脱水16 h之外，其余脱水时间的β淀粉酶活性均比对照显著提高；脱水8 h时其β淀粉酶活性达到最大值[15.39 mg/(g·min)]，为对照的2.98倍。

2.9 不同脱水条件对淀粉含量的影响从表9可以看出，慢速脱水和快速脱水对草珊瑚种子淀粉含量有不同程度的影响，但慢速脱水和快速脱水对淀粉含量影响不同。在慢速脱水条件下，淀粉含量呈无规律的波动趋势，脱水4 h时淀粉含量较对照显著降低，随着脱水时间延长，其淀粉含量略有回升，且脱水8和16 h淀粉含量差异不显著，至脱水24 h时淀粉含量急剧上升，达到最大值(5.40 mg/g)，为对照的1.90倍。在快速脱水条件下，淀粉含量呈先下降后上升再下降的趋势；与慢速脱水不同，快速脱水在16 h时草珊瑚种子淀粉含量达到最大值，当进一步延长快速脱水时间至24 h，其淀粉含量则下降至与对照相同水平。

表8 不同脱水条件下草珊瑚种子淀粉酶活性的比较Table 8 Comparison of amylase activity of S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：mg/(g·min)

表9 不同脱水条件下草珊瑚种子淀粉含量的比较Table 9 Comparison of starch content in S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：mg/g

2.10 不同脱水条件对可溶性糖含量的影响由表10可知，慢速脱水和快速脱水对草珊瑚种子的可溶性糖含量有不同程度的影响。在慢速脱水条件下，草珊瑚种子可溶性糖含量呈现先下降后上升再下降的趋势，慢速脱水4 h时种子可溶性糖含量急剧下降，与对照相比减少了24.44%;随着脱水时间的延长，其可溶性糖含量持续显著上升，至脱水16 h时其淀粉含量达到最大值(29.15 mg/g)，为对照的2.34倍。在快速脱水条件下，草珊瑚种子可溶性糖含量呈现上升—下降—上升—下降的趋势。2种脱水条件均在脱水16 h时，其可溶性糖含量达到最大值。

表10 不同脱水条件下草珊瑚种子可溶性糖含量的比较Table 10 Comparison of soluble sugar content in S. glabra seeds under different dehydration conditions 单位：mg/g

3 结论与讨论

程继铭等[9]研究表明，辽东栎种子在快速脱水或慢速脱水条件下，随着脱水时间的延长，其含水量逐渐下降，萌发率和发芽指数逐渐降低。该试验研究结果与之相似，慢速脱水和快速脱水均能引起草珊瑚种子萌发率和发芽指数明显下降，且随着脱水时间延长，对种子萌发的抑制作用加剧，表明脱水能够明显影响草珊瑚种子萌发，不适宜进行常规种子保存。同时，当种子含水量接近且低于10%时(慢速脱水24 h，快速脱水8 h)，慢速脱水的种子萌发率已经降为0，而快速脱水种子仍有部分种子萌发，表明慢速脱水对草珊瑚种子的伤害更大。

多项研究表明，种子脱水敏感性与活性氧清除机制有关。王艳等[10]研究发现，正常性种子花生在胚脱水初期，能够诱导活性氧清除酶活性增加，但脱水则引起顽拗性种子活性氧清除酶活性下降。伍贤进等[11]研究也发现，在玉米种子脱水耐性下降时，活性氧清除酶的活性降低。此外，李磊等[12]研究还发现脱水速率影响三七种子的脱水敏感性，快速脱水处理的抗氧化酶活性高于慢速脱水。该试验研究发现，当种子含水量接近且低于10%时(慢速脱水24 h，快速脱水8 h)，快速脱水种子中的过氧化氢酶(CAT)活性比慢速脱水高，而H2O2含量和超氧阴离子含量比慢速脱水低，表明快速脱水能够增强活性氧清除酶的活性，减少种子对脱水的敏感性。

据报道，种子脱水与脯氨酸有关。李朋等[13]研究发现，蒲葵种子在脱水过程中萌发率逐渐降低，而脯氨酸含量逐渐上升，当含水量高于22%时，脯氨酸含量增加较快，缓解了水分胁迫，表明适度脱水有利于脯氨酸积累，提高种子对水分胁迫的耐受性。王晓峰等[14]研究发现，利用脯氨酸对芒果离体胚轴进行预处理，可在一定程度上提高芒果离体胚轴的脱水耐性。该研究中，并未发现脯氨酸含量在慢速脱水处理中有显著增加，但在快速脱水后期(24 h)脯氨酸含量增加，推测这种变化与种子对水分胁迫的响应机制有关。

张鹏等[15]研究发现，在水曲柳种子慢速脱水和快速脱水过程中，脱水保护功能下降与可溶性糖和淀粉含量关系不大。而张俊杰等[16]研究表明，金丝李种子随着脱水程度的加深，可溶性糖及脯氨酸含量逐步上升。该试验中，慢速脱水后期(4～24 h)种子可溶性糖含量增加，而快速脱水期间可溶性糖含量基本保持不变；在快速脱水16 h、慢速脱水24 h的淀粉含量均增加，但当种子含水量接近且低于10%时(慢速脱水24 h，快速脱水8 h)，快速脱水种子的淀粉含量比慢速脱水低，这些结果表明种子脱水耐性与可溶性糖含量、淀粉含量之间可能不存在显著的相关性。

淀粉酶是水解淀粉和糖原的关键酶，参与调控种子萌发[7]，根据水解产物类型不同，淀粉酶可以分为α淀粉酶和β淀粉酶。该试验结果表明草珊瑚种子内β淀粉酶活性高于α淀粉酶，推测β淀粉酶在种子脱水期间调控淀粉含量的作用更大，但对其具体的调控作用还需进一步深入研究。