六种粘液种子性状多样性及其对绵羊瘤胃消化的反应

以条叶车前、伊犁绢蒿、涩芥、播娘蒿、异果芥和群心菜这6种粘液种子为研究材料,首先对其进行种子性状观测,然后将其置入永久性绵羊瘤胃瘘管内进行不同时间段的消化处理,并对处理前后的种子进行吸水率、粘沙率、粘液含量、萌发率等指标的测定,以期揭示这6种粘液种子对绵羊瘤胃消化的反应,并丰富有关植物种子消化道传播的内容。结果表明,这6种种子表层粘液物质都能被绵羊瘤胃液消化,且消化后的种子颜色变深。异果芥种子粘液构成其种翅附属结构,不同处理时间其宽度差异显著(P<0.05),长和高差异均不显著(P>0.05),而其他5种种子长、宽、高(厚)差异均不显著(P>0.05)。粘液量随消化时间的增加而减少,且二者之间符合形如y=-1.98+48.26e^(-x/8.40)(R^2=0.95441,P=0<0.01)的指数函数关系,随粘液量的减少,种子吸水率和粘沙率也减少,且二者随消化时间的变化分别符合形如y=90.04+428.03e^(-x/4.43)(R^2=0.75934,P=0<0.01)和y=-0.71+342.76e^(-x/5.05)(R^2=0.81124,P=0<0.01)的指数函数关系。消化后的粘液种子萌发率显著降低(P<0.05),可萌发种子集中在0~12 h处理时间段内,但仍有部分种子经消化道作用后成功"逃逸",这为草食动物对其进行消化道传播提供了可能。

小车前(Plantago minuta Pall.)种子表面粘液物质的吸水特性及其对种子在干旱环境中萌发的影响

为了理解荒漠短命植物小车前(Plantago minuta Pall.)种子表面的粘液物质对种子在干旱环境中萌发的作用,在室内控制条件下研究了粘液物质的吸水保水特性、剥离粘液物质的种子(无粘液种子)和保留粘液物质的种子(粘液种子)在-1.15^-0.15MPa不同渗透胁迫条件下的萌发状况。结果表明:(1)小车前种子表面的粘液物质干重占粘液种子干重的5.6%;在去离子水中,粘液物质可以吸收相当于其自身干重217.1倍的水分;粘液物质的存在使得小车前种子的吸水倍数由2倍增加至14倍,从而保证为种子萌发提供充足的水分;(2)干燥的粘液种子吸水2h后即达到饱和,而吸水饱和后的粘液种子在室温下晾置,经过48h后又干燥失水恢复至原重;(3)在去离子水中或低渗透胁迫(-0.33^-0.15MPa)条件下,粘液物质吸水作用能促进小车前种子萌发,粘液种子3d的发芽势和10d的总萌发率均显著高于无粘液种子;在高渗透胁迫(-1.15^-0.73MPa)条件下,粘液种子3d的发芽势显著低于无粘液种子的,而10d的总萌发率与无粘液种子的没有显著差别,表明粘液物质在干旱条件下可能从种子而非外界环境中吸取水分,减缓了种子萌发速率。通过上述结果可以认为小车前种子表面的粘液物质在早春干湿交替剧烈的荒漠生境中起到通过调节水分来调节种子萌发的作用,这种萌发策略大大降低了因大批种子同时萌发导致幼苗受旱甚至种群灭亡的潜在风险。

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区,广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义,是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义,还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此,在广泛查阅相关文献的基础上,该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展,并重点探讨了以下几方面问题:(1)种子粘液的化学成分;(2)粘液及粘液种皮的形态特征;(3)粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式;(4)种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向,以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。

甘西鼠尾草种子粘液吸水特性、红外光谱分析及提取工艺研究

本研究在对甘西鼠尾草种子粘液的吸水特性和红外光谱进行分析的基础上,利用响应面分析方法优化甘西鼠尾草种子粘液的提取工艺,并利用中心组合设计探讨提取时间、液料比、提取温度3个自变量对甘西鼠尾草种子粘液提取率的影响。结果表明,甘西鼠尾草种子粘液是一类多糖物质,吸水性强,脱水缓慢;甘西鼠尾草种子粘液优化的提取工艺条件为:提取时间3.2 h、液料比54∶1(mL∶g)、提取温度68℃,此时种子粘液提取率为4.93%,这为甘西鼠尾草种子粘液资源的开发应用提供了理论依据。

兔唇鼠尾草种子粘液理化特性及提取工艺的研究

本研究在对兔唇鼠尾草种子粘液的吸水特性和红外光谱进行分析的基础上,利用响应面分析方法优化种子粘液的提取工艺,并探讨提取时间、液料比、提取温度等3个因素对种子粘液提取率的影响。结果表明:兔唇鼠尾草种子在自然干燥状态下呈卵形,表面光滑无毛,深棕色,种子表皮纹饰为波浪状结构,在水中种子可以吸收相当于其自身干重22倍的水分;干燥的粘液种子吸水120 min后即达到饱和,而吸水饱和后的粘液种子要经过16 h后又干燥失水恢复至原重;种子粘液是一类多糖化合物,该多糖分子含β-糖苷键;优化的种子粘液提取工艺为:提取时间3.7 h,液料比59:1,提取温度64℃,多糖提取率为7.41%。本研究为兔唇鼠尾草资源的开发应用提供了理论依据。