‘凤丹’种子层积过程中内源抑制物含量变化规律

【目的】探究‘凤丹’种子休眠解除过程中几种抑制物质含量的变化规律及其与‘凤丹’种子休眠的关系,旨在为种子休眠机理研究以及更好地解除休眠、促进种子萌发提供理论依据。【方法】以‘凤丹’种子为材料,采用系统溶剂分离法和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,筛选出可能对‘凤丹’种子发芽有影响的内源抑制物,测定了其抑制中浓度及其在休眠解除不同阶段的活性与含量。【结果】层积不同阶段‘凤丹’种子的浸提液,对白菜种子发芽有不同程度的抑制作用:未层积(Ⅰ阶段)的‘凤丹’种子的浸提液仅能使20.7%的白菜种子发芽,较对照的白菜种子发芽率下降了77.4%;当‘凤丹’种子低温层积至胚根突破种皮(Ⅲ阶段)时,其浸提液使白菜种子的发芽率降为46.3%,较对照下降了49.5%;‘凤丹’种子层积至真叶出现的Ⅴ阶段时,白菜种子的发芽率达到88.0%,较对照略有下降,但差异不显著。油酸对白菜种子发芽无抑制作用,邻苯二酚、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸这4种标准品对白菜种子发芽均有一定程度的影响,按照抑制中浓度由低到高的顺序为:邻苯二酚<亚油酸<棕榈酸<硬脂酸,其抑制中浓度分别为12.13、137.41、460.26、972.75 mg/L。‘凤丹’种子层积至Ⅲ阶段时,内源抑制物质按照下降幅度由高到低的变化顺序为:亚油酸>硬脂酸>棕榈酸。层积至Ⅴ阶段时,邻苯二酚的含量降为0;棕榈酸、硬脂酸的含量均显著降低,较其在Ⅲ阶段的含量分别下降了25.1%、32.0%;亚油酸的含量略有上升。【结论】邻苯二酚、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸这4种物质对‘凤丹’种子的萌发均有一定程度的影响,但在种子层积的不同阶段,起抑制作用的物质不相同:亚油酸、硬脂酸、棕榈酸这3种物质对胚根突破种皮有一定程度的影响;棕榈酸、硬脂酸、邻苯二酚对上胚轴的伸长均有较强的抑制作用。

内源抑制物对乌桕种子萌发的影响

2020年11月份,以采集于江苏省南京市情侣园的乌桕(Sapium sebiferum)种子为供试材料,将种子与湿润细沙按体积比V(种子)∶V(湿润细沙)为1∶3混匀,置于0~5℃低温层积处理(0(未层积)、40、80、120 d),在光照培养箱中(25℃)进行发芽试验,计算发芽率;用甲醇溶液(分析纯),在0~4℃对低温层积处理不同阶段种子胚乳密闭浸提,用系统分离法对提取液进行分离为5个组分(石油醚相、乙醚相、乙酸乙酯相、甲醇相、水相),并以市售白菜矮脚黄(Brassica rapa)种子为对照,在培养皿中加入提取液(以相同体积蒸馏水为对照)进行发芽试验,计算发芽指数,对各分离相的提取液进行乌桕种子浸提液生物活性测定;应用高效液相色谱仪(美国Agelient HP1100)对层积不同阶段种子胚乳中2,6-二叔丁基对甲酚和邻苯二酚的质量浓度进行动态检测、应用气相色谱质谱联用仪(美国Agelient 6890N/5973N)对层积不同阶段种子胚乳中棕榈酸和亚油酸的质量浓度进行动态检测;筛选种子休眠的内源抑制物,分析内源抑制物质对乌桕种子萌发的影响。结果表明:胚乳各分离相中,甲醇相对白菜籽发芽的抑制作用最强,其次是乙醚相。从这两相中筛选出邻苯二酚、棕榈酸、2,6-二叔丁基对甲酚、亚油酸4种抑制种子萌发的物质。在休眠解除过程中,这4种物质的质量浓度,下降幅度均大于50.0%。除亚油酸外,其他3种物质的质量浓度与层积时间、发芽率呈显著负相关。结合发芽抑制物质的有效抑制中质量浓度(即半抑制质量浓度)及层积过程中抑制物质质量浓度的变化,在试验范围内邻苯二酚、棕榈酸是抑制乌桕种子萌发的主要物质,2,6-二叔丁基对甲酚有较弱的抑制作用。

母树年龄、采穗时期和抑制物质对纳塔栎生根的影响

从1年生及4年生纳塔栎母树上剪取插穗,在吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、间苯三酚(THB)混合溶液中处理1 h,三者的质量浓度分别为500、250、50 mg·L^(-1),以清水处理相同时间为对照(CK),测定各处理插穗的愈伤率、生根率、一级根数、平均根长,同时研究了8、9、11月3个不同采穗时期纳塔栎生根率的差异,并采用GC-MS技术对插穗生根过程中影响其生根的物质相对百分比进行了测定。结果表明:植物激素对纳塔栎扦插生根有显著影响,1年生、4年生母树的插穗均是处理组的生根率高于对照组。母树年龄、采穗时期对纳塔栎生根也有一定影响,其中,从1年生母树剪取的插穗,各生根指标均高于4年生母树的插穗。对于不同采穗时期,1年生母树的插穗在8月份扦插的生根率较9月份略高,但二者差异不显著,11月份扦插的生根率显著下降至20.2%;4年生母树的插穗,3个时期扦插的生根率差异显著,其中以8月份最高,11月份最低。在生根过程中,对影响纳塔栎插穗生根的物质进行GC-MS测定,发现γ-谷甾醇、桦木脑、正癸酸、邻苯三酚等物质,其中γ-谷甾醇、桦木脑在生根过程中相对百分比呈现上升趋势;正癸酸的相对百分比则呈现下降的变化趋势;邻苯三酚呈先下降后上升的趋势。选取1年生纳塔栎苗木,在8月份剪取枝条进行扦插,其生根效果最好。经GC-MS鉴定,初步推断纳塔栎插穗提取液中γ-谷甾醇、桦木脑为促进扦插生根的物质,正癸酸为抑制生根的物质。

‘凤丹’种子发育及其营养物质含量和相关酶活性的动态变化

【目的】研究‘凤丹’蓇葖果及种子发育过程中形态变化规律的同时,探讨种子发育过程中营养物质间的转化规律,以充分了解‘凤丹’种子的发育特性,并为其科学栽培和管理提供理论依据。【方法】以‘凤丹’蓇葖果及种子为材料,对其发育过程中6个阶段进行生物学观察,同时测定种子中的含水率、种子发育过程中营养物质(可溶性糖、可溶性蛋白、粗淀粉和粗脂肪含量)以及相关酶活性[总淀粉酶、总蛋白酶、乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)和植物磷脂酸磷酸酯酶(PPase)]。【结果】‘凤丹’种子的发育大致可分为两个阶段:绿熟阶段(花后45~85 d)和褐熟阶段(花后95~115 d)。在测定的各阶段,种子含水率持续显著下降,种皮颜色由黄色变为乳白色,最终表皮坚固,呈黑褐色。果皮颜色也从绿色转变为黄褐色,最终呈现灰褐色并伴随着果荚开裂。对营养物质及相关酶活性而言,‘凤丹’种子发育过程中,油脂积累旺盛期主要集中于花后45~85 d,中后期时油脂增长较为缓慢,于成熟时达至此次测定的最高值(33.1%)。可溶性糖的消耗趋势与可溶性蛋白积累的趋势类似;且可溶性糖含量的变化与淀粉含量的变化呈显著正相关关系,均呈现下降—上升—下降的变化趋势,并均于花后85 d时达到了此次测定的最低值。在此过程中,总淀粉酶活性和总蛋白酶活性变化趋势分别与粗淀粉和可溶性蛋白变化趋势相反,且当粗淀粉含量随着总淀粉酶活性的升高而减少时,可溶性蛋白含量则随着总蛋白酶活性的降低而升高。此外,乙酰辅酶A羧化酶和磷脂酸磷酸酯酶活性则随着油脂积累速度的增加而升高。【结论】各营养物质含量以及相关生物学特性等变化趋势表明,‘凤丹’种子于花后115 d左右采收较为合适。同时,在栽植过程中的不同阶段需采用不同的管理方案,于花后45~65 d时需保证水分及磷肥的充分供应;花后65~85 d时,则应以浅浇灌为主,增施适量的氮肥及钾肥;而种子发育中后期,应进一步适量减少水分供应,并追施少量磷肥。