紫椴種皮透性及種子浸提物生物效應的研究

紫椴種皮透性及種子浸提物生物效應的研究

張潔1，楊立學1*，王海南2，王會仁1

(1.東北林業大學 林學院，哈爾濱 150040；2.中南大學 宣傳部，長沙 410000)

摘要：采用稱重和生物測定的方法，對紫椴種皮透水性及種子各部分浸提物的生物效應研究，實驗結果表明，紫椴種子種皮透水性較差，不易吸水。紫椴種子的胚乳、種皮、果皮中確實都含有萌發抑制類的物質，按照其抑制強度從大到小依次為種皮、果皮、胚乳(胚)，且該抑制物質浸提液濃度高則抑制性強，浸提液濃度低則抑制性弱。紫椴種子胚各有機相及水相對白菜種子發芽率的抑制活性從大到小依次為：乙酸乙酯相，石油醚相，乙醚相，水相，甲醇相；對白菜種子胚根長抑制活性從大到小依次為：石油醚相，水相，乙酸乙酯相，乙醚相，甲醇相。種皮的各有機相及水相對白菜種子發芽率和胚根長的抑制活性從大到小依次為：甲醇相，水相，乙醚相，乙酸乙酯相，石油醚相。果皮的各有機相及水相對白菜種子發芽率和胚根長的抑制活性從大到小依次為：甲醇相，乙酸乙酯相，石油醚相，乙醚相，水相。

關鍵詞：紫椴；種皮透性；種子浸提物；生物測定

中圖分類號：S 792.36

文獻標識碼：A

文章編號：1001-005X(2015)02-0001-04

Abstract：The testa permeability of Amur linden seed and biological effect of seed extract were studied using the weight and biological assay methods.Results showed that the testa had poor permeability for the waterproof compact layer.There was germination inhibitors in the pericarp，testa and endosperm(embryo)and the inhibitory activities was ordered as testa>pericarp>endosperm(embryo)，which had a positive correlation with the concentration.The inhibitory activities for the percentage germination of B.pekinensis seedlings of all organic phases and water phase in the embryo was ordered as follows：ethyl acetate phase，petroleum ether phase，ethylether phase，water phase，methanol phase；while the order for the root growth of B.pekinensis seedlings was petroleum ether phase，water phase，ethyl acetate phase，ethylether phase，and methanol phase.The inhibitory activities for the percentage germination of B.pekinensis seedlings and root growth of all organic phases and water phase in the testa orders were methanol phase，water phase，ethylether phase ethyl acetate phase，and petroleum ether phase.For the pericarp，the inhibitory activity orders were methanol phase，ethyl acetate phase，petroleum ether phase，ethylether phase，and water phase.

Keywords：tilia amurensis；testa permeability；seed extract；biological assay

收稿日期：2014-10-11

基金項目：黑龍江省林業科技項目( GA09B202-06)

作者簡介：第一張潔，碩士研究生。研究方向：森林培育。

通訊作者：*楊立學，博士，教授。研究方向：林木間化感作用。E-mail：ylx_0813@163.com

Water Permeability of Seed Coat and Bio-effectof Seed Extraction Material ofTiliaamurensis

Zhang Jie1，Yang Lixue1*，Wang Hainan2，Wang Huiren1

(1.School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040；

2.Department of Propaganda，Central South University，Changsha 410000)

引文格式：張潔，楊立學，王海南，等.紫椴種皮透性及種子浸提物生物效應的研究[J].森林工程，2015，31(2)：1-4.

植物休眠具有重要的生態學意義，體現了植物對逆境的適應能力、有利于物種的繁衍[1]。種子，特別硬實性的種子堅實而不透水、透氣，或雖能透水、透氣，但種皮太堅硬，胚不能突破種皮，被認為是造成種子外源性休眠的重要因素，故種子休眠的深淺很大程度上取決于透性的強弱。紫椴為中國東北地區重要的闊葉樹種，研究其種子生物學特性和繁殖技術，對開發利用該樹種具有重要的意義。采用稱重法是研究種皮透性的有效途徑[2-3]。本研究開展了紫椴種皮透水性以及種子各部位不同種類浸提液的生物效應的測定，以期為解除紫椴種子休眠和促進發芽提供理論依據。

1材料與方法

1.1　實驗材料

2009年10月，于黑龍江省五常市寶龍店林場采集母樹樹齡為30 a的紫椴種子。取其凈種子為試驗材料。種子千粒重為45.4 g，含水量為18.10%。采用市售白菜種子(Brassicapekinensis)作為生物測定材料。

1.2　試驗方法

1.2.1透性試驗

分別稱取30粒紫椴去果皮種子，30粒紫椴刺破種皮鐘子(種皮上刺3個孔)，每處理重復3次。然后分別放入燒杯中，加入蒸餾水，置于25℃恒溫條件下，每4 h稱量一次至其重量恒定為止。其吸水率計算公式如下：

吸水率(%)=(浸種后重量-浸種前重量)/浸種前重量×100%

根據以上公式，計算兩批種子的吸水率。

1.2.2種子浸提物的生物效應

參考文獻參照[4]的方法，2009年的11月將紫椴種子在室外進行層級處理，次年5月取出，分離的胚乳(含胚)、果皮、種皮，各稱取20 g研磨至粉狀，放入三角瓶中，在4℃條件下用80%的甲醇密閉浸提，每隔24 h將浸提液更換一次(期間多次震蕩)，重復3次。將浸提液合并后離心，取其上清液在30℃下用旋轉蒸發儀減壓蒸發，以除去甲醇。將該濃縮液分為2等份，一部分參照系統溶劑分離法`([5])將該濃縮液分離為有機相(乙醚相、石油乙醚相、乙酸乙酯相)和水相。之后將紫椴種子各部分的各有機相分別在旋轉蒸發儀上濃縮蒸發至干，最后將各有機相100 mL定容，于5℃條件下保存備用。如圖1所示。

圖1　紫椴種子各部位有機相和水相浸提過程示意圖 Fig.1 The leaching process of various organic phase and water phase of different parts in Tilia amurenis seeds

將各有機相有效濃度調至50粒/mL，對白菜種子進行發芽試驗。將直徑75 mm的濾紙放入加入2 mL稀釋后的溶液的培養皿中，對照組加入2 mL對應的有機溶劑，待溶劑揮發后加入2 mL蒸餾水。將白菜種子在45~50℃下水浴溫浸10 min后，每個培養皿均勻擺放15粒，25℃下培養，24 h后統計發芽率，之后36 h后每個培養皿隨機取5粒測其胚根長度，重復5次。

2結果與分析

2.1　種皮的透水性

如圖2可以看出，紫椴種子的透水性直接影響種子的萌發。完整種子在1 h內經過了急劇吸水的階段后，則吸水率基本保持不變，整個過程耗時持久。而刺破種子吸水率變化比較明顯，其吸水過程大致經歷了急劇吸水(0～4 h)、緩慢吸水(4～7 h)、停滯階段(7～10 h)等3個階段。種子由于失去了種皮覆蓋結構的阻礙作用，吸水率遠遠大于完整種子。

圖2　紫椴完整種子和刺破種皮種子的吸水率曲線 Fig.2 The water absorption curves of intact and coat-pricked Tilia amurenis seeds

2.2　紫椴種子各部位有機相和水相浸提物的生物效應

2.2.1種子各部位不同濃度甲醇浸提液對白菜種子發芽率與胚根長的影響

如圖3可以看出，高濃度的紫椴種子各部位的浸提液對白菜種子的發芽率具有顯著的抑制作用，浸提液濃度越大，其抑制活性越強。當種子各部位浸提液的濃度為0.01 g/L時，白菜種子萌發率均高于對照(80%)，但是差異不顯著(P> 0.05)。這可能是較低濃度的浸提液中抑制成分含量極低，對白菜萌發不足以起到顯著的抑制作用，且溶液中含有的營養物質(如糖分)促進了種子的萌發。當種子各部位浸提液的濃度為0.01 g/L時，白菜種子萌發率均低于對照，且差異達到顯著水平(P<0.05)。當濃度達到0.5 g/L時，各部位浸提液中抑制物質含量極高，使得白菜種子均不能萌發。

圖3　不同濃度紫椴種子各部位甲醇浸提液對白菜種子發芽率的影響 Fig.3 Effects of methanol extract of different parts in amur linden seed with varied concentration on the percentage germination of B.pekinensis seedlings

如圖4所示，不同濃度紫椴種子的胚、種皮、果皮的浸提液均會抑制白菜種子的胚根生長，浸提液濃度越大，其抑制活性越強。當種子各部位浸提液的濃度為0.01 g/L時，白菜種子胚根長度均低于對照(1.62 cm)。當種子各部位浸提液的濃度為0.1 g/L時，白菜種子胚根生長均低于對照，且差異達到顯著水平(P<0.05)。當濃度為0.5 g/L時，各部位浸提液抑制活性極高，白菜種子均不能萌發，胚根不生長。

圖4　不同濃度紫椴種子各部位甲醇浸提液對白菜種子胚根長的影響 Fig.4 Effects of methanol extract of different parts in amur linden seed with varied concentration on the root growth of B.pekinensis seedlings

2.2.2種子各部位有機相及水相浸提液對白菜種子發芽率與胚根長的影響

由圖5可以看出，紫椴種子胚、果皮、種皮的有機相及水相均抑制白菜種子的萌發，且抑制作用隨著種子部位與有機相的不同而不同。就胚的各有機相而論，對白菜種子發芽率的抑制程度依次為乙酸乙酯相、石油醚相、乙醚相、水相、甲醇相；種皮各有機相的抑制程度依次為甲醇相、水相、乙酸乙酯相、乙醚相、石油醚相；果皮各有機相的抑制程度依次為乙酸乙酯相、甲醇相、石油醚相、水相、乙醚相。種子各部位之間的抑制作用差異顯著(P<0.05)，種皮抑制活性最高，依次為果皮、胚。

圖5　紫椴種子各部位有機相及水相浸提液對白菜種子發芽率的影響 Fig.5 Effects of various organic phase and water phase extract of different parts in amur linden seed on the percentage germination of B.pekinensis seedlings

如圖6可以看出，紫椴種子胚、果皮、種皮的有機相及水相均抑制白菜胚根的生長，且抑制作用隨著種子部位與有機相的不同而不同。就胚的各有機相而論，對白菜種子胚根生長的抑制程度依次為石油醚相、水相、乙酸乙酯相、乙醚相、甲醇相；種皮各有機相的抑制程度依次為甲醇相、水相、乙醚相、乙酸乙酯相、石油醚相；果皮各有機相的抑制程度依次為甲醇相、乙酸乙酯相、石油醚相、乙醚相、水相。種子各部位之間的抑制作用差異顯著(P<0.05)，種皮抑制活性最高，依次為胚、果皮。

圖6　紫椴種子各部位有機相及水相對白菜種子胚根長的影響 Fig.6 Effects of various organic phase and water phase extract of different parts in amur linden seed on the root growth of B.pekinensis seedlings

3討論

適當的水分是維持種子生命活動的必要條件之一，也只有水才能促進種子內部的一些生理代謝活動的完成。種皮(果皮)的不透水性是影響種子萌發的重要因素。一些植物種子種皮(果皮)為硬實，不能透水或透水性弱導致種子不能破除休眠[6-7]。自然情況下，細菌和真菌分泌的酶類可水解硬實種子種皮(果皮)的多糖和其他成分，使種皮(果皮)透水透氣，以打破休眠。現在一般采用物理、化學方法來破壞種皮，以打破休眠。

本研究結果表明，種皮被刺破的紫椴種子吸水性大大優于完整的紫椴種子，故紫椴種子因屬于硬實種子。與本研究結果相似的結果有，東北紅豆杉去掉種皮和刺破種皮的種子浸泡16 h 后就得到了完好種皮浸泡32 h 后相近的種子吸水率[8]說明其種皮角質化嚴重，不利于透水透氣。還有黃山花楸刺破種皮后大大提高了其吸水率和吸水速率[9]。有些種子的休眠則并不是由于透水性差造成的，如冬青種子，其種皮具有一定的透水性，其深度休眠是由于其內部存在的種子萌發抑制物所造成的[10]。張軍保等發現茶條槭中期在浸水初期具有較高的透水性，但后期卻有較大的吸水阻礙，其原因尚未明[11]。楊萬霞等發現，青錢柳的種子雖然外種皮角質化，中種皮木栓化，但其未破損種子的胚，仍能具有一定的吸水性，所以紫椴種子的休眠可能是由于其種子結構所導致的機械阻力造成的[12]。

一些研究認為紫椴種子休眠是由于種皮的硬實性(不透水透氣)以及其果皮、種皮和胚乳中可能含有的一種為ABA的抑制物質造成的[13-14]，并懷疑萌發抑制物質才是紫椴種子休眠的重要原因。但這些研究并未對紫椴種子不同部位所含抑制劑的活性進行比較研究。本實驗證實紫椴種子的胚乳、種皮、果皮中確實都含有萌發抑制類的物質，按照其抑制強度從大到小依次為種皮、果皮、胚乳(胚)，且該抑制物質浸提液濃度高則抑制性強，浸提液濃度低則抑制性弱。若對種皮進行抑制劑浸提，各浸提液中抑制劑對白菜種子發芽率的抑制活性強度從大到小依次為：甲醇相、水相、乙酸乙酯相、乙醚相、石油醚相，對白菜種子胚根長度的抑制性強度從大到小依次為：甲醇相、水相、乙醚相、乙酸乙酯相、石油醚相；若對果皮進行抑制劑浸提，各浸提液中抑制劑對白菜種子發芽率的抑制活性強度從大到小依次為：乙酸乙酯相、甲醇相、石油醚相、水相、乙醚相，對白菜種子胚根長度的抑制性強度從大到小依次為：甲醇相、乙酸乙酯相、石油醚相、乙醚相、水相；若對胚進行抑制劑浸提，各浸提液中抑制劑對白菜種子發芽率的抑制活性強度從大到小依次為：乙酸乙酯相、石油醚相、乙醚相、水相、甲醇相，對白菜種子胚根長度抑制性強度從大到小依次為：石油醚相、水相、乙酸乙酯相、乙醚相、甲醇相。本實驗表明紫椴種子不僅具有不透水性，而且其種皮、果皮、以及胚中均含有種子萌發抑制物質。

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[責任編輯：李洋]