馬麗妍,董春蘭,言燕華,韋武青,徐迎春,趙 慧

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,江蘇南京210095;2.鎮(zhèn)江市福農(nóng)園藝有限公司,江蘇鎮(zhèn)江212021)

低溫和GA3對(duì)鳳丹種子萌發(fā)及碳氮代謝物和內(nèi)源激素含量的影響

馬麗妍1,①,董春蘭1,①,言燕華2,韋武青2,徐迎春1,②,趙 慧1

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,江蘇南京210095;2.鎮(zhèn)江市福農(nóng)園藝有限公司,江蘇鎮(zhèn)江212021)

研究了低溫(4℃)和300 mg·L-1GA3對(duì)鳳丹(Paeonia suffruticosa‘Fengdan’)種子萌發(fā)過(guò)程中子葉、上胚軸和葉原基形態(tài)及種胚中碳氮代謝物(包括淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì))和內(nèi)源激素(包括ZR、IAA、ABA和GA)含量的影響。結(jié)果表明:GA3處理后第11天鳳丹種子上胚軸萌發(fā),且形態(tài)細(xì)長(zhǎng);經(jīng)低溫處理后第27天上胚軸萌發(fā),且形態(tài)較粗壯。低溫處理后種子萌發(fā)的幼苗葉片較大、株高居中、根系發(fā)育較好、須根多且長(zhǎng),生長(zhǎng)狀況總體上優(yōu)于對(duì)照和GA3處理組。與處理后第3天相比,對(duì)照和低溫處理后第27天以及GA3處理后第11天,種胚中淀粉、可溶性糖、ZR、IAA和GA含量升高,ABA含量降低;而對(duì)照和低溫處理后第27天種胚中可溶性蛋白質(zhì)含量降低,GA3處理后第11天可溶性蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著變化。各處理組鳳丹種子蛋白質(zhì)電泳條帶的相對(duì)分子質(zhì)量多集中在12 000～80 000,在對(duì)照和低溫處理后第27天蛋白質(zhì)條帶顏色均較處理后第11天略深,但條帶數(shù)量不變。研究結(jié)果顯示:低溫及GA3處理均可導(dǎo)致鳳丹種胚中碳氮代謝物和內(nèi)源激素含量變化,促進(jìn)種胚發(fā)育及上胚軸生長(zhǎng),但低溫處理更有利于上胚軸萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)。

鳳丹;種子萌發(fā);低溫;GA3;碳氮代謝物;內(nèi)源激素

鳳丹(Paeonia suffruticosa‘Fengdan’)是著名的藥用牡丹種類(lèi),其根皮可入藥,稱(chēng)為鳳丹皮;鳳丹還是油用牡丹的優(yōu)良品種,由其種子提制的牡丹籽油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于橄欖油;此外,鳳丹還可作為觀賞牡丹嫁接的砧木。鳳丹種子上胚軸具有深休眠特性[1-2],在大田生產(chǎn)中,9月份播種后只生根、上胚軸不萌發(fā),需經(jīng)冬季自然低溫打破其上胚軸休眠,到次年3月份才發(fā)芽,這一特性嚴(yán)重制約了鳳丹種苗的商品化生產(chǎn)。

相關(guān)研究結(jié)果表明:鳳丹種子成熟后必須先在暖溫條件下沙藏,在根長(zhǎng)達(dá)4 cm時(shí)進(jìn)行處理才能有效打破上胚軸休眠[3-4];其中,低溫處理20 d以上及300 mg·L-1GA3浸泡24 h解除上胚軸休眠的效果較好[5]。經(jīng)低溫和GA3處理后鳳丹種子上胚軸的萌發(fā)進(jìn)程差異很大[6-10];GA3處理后種子出苗快,地上部葉柄伸長(zhǎng)速度快,但幼苗較纖細(xì);而經(jīng)低溫處理后種子出苗慢,但幼苗較健壯[11]。由于未對(duì)低溫和GA3處理后種子成苗過(guò)程中上胚軸形態(tài)變化及物質(zhì)代謝差異進(jìn)行同步觀察,因而,它們對(duì)鳳丹種子的作用機(jī)制尚不清楚。

為此,作者采用GA3及低溫同步處理法,通過(guò)比較鳳丹種子子葉、上胚軸、葉原基的形態(tài)差異及種胚中碳氮代謝物及內(nèi)源激素的含量變化,揭示低溫和GA3對(duì)鳳丹種子上胚軸萌發(fā)的作用機(jī)制,以期為鳳丹種子休眠解除技術(shù)的研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料和處理

鳳丹當(dāng)年成熟種子于2012年8月中旬采自安徽銅陵鳳凰山鳳丹種植基地。將種子洗凈,取下沉的飽滿(mǎn)種子,用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)5%高錳酸鉀溶液浸泡消毒2 h,然后混于濕沙中,置于晝溫25℃、夜溫15℃培養(yǎng)箱中貯藏,晝溫和夜溫分別處理12 h。

于2012年8月25日至9月28日對(duì)鳳丹種子進(jìn)行沙藏層積處理,待主根長(zhǎng)大于4 cm時(shí)進(jìn)行處理。隨機(jī)取50～60粒種子,分為3組(視為3次重復(fù)),于4℃冰箱中用濕沙層積27 d(視為低溫處理);為使處理時(shí)間同步,在低溫處理第26天取相同數(shù)量的層積后種子,用300 mg·L-1GA3溶液浸泡24 h后將種子置于4℃冰箱保存、備用;將同樣數(shù)量層積后種子置于培養(yǎng)箱(室溫)中沙藏,不進(jìn)行任何處理,即為對(duì)照。

1.2 取樣和測(cè)定方法

GA3處理后第11天種子上胚軸已萌發(fā),故該處理組的種子在浸泡后第3、第8和第11天取樣觀察;以此為標(biāo)準(zhǔn),低溫處理和對(duì)照組的種子也同步在第3、第8、第11和第27天取樣觀察。每次取3～5粒種子,用Leica-S6D體式顯微鏡觀測(cè)子葉形態(tài)。剩余種子放入-80℃冰箱中保存,用于下列指標(biāo)測(cè)定。

剝?nèi)シN子外種皮,從底部剝開(kāi)胚乳,取扇形胚供試。淀粉和可溶性糖含量采用蒽酮比色法[12]202-209測(cè)定;可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法[12]190測(cè)定; ZR、IAA、ABA和GA含量采用酶聯(lián)免疫法[12]252測(cè)定;用丙酮提取法[13]提制蛋白質(zhì)干粉,然后采用SDSPAGE凝膠電泳法[12]183分析蛋白質(zhì)組分。

分別于對(duì)照處理后6個(gè)月、低溫處理后第27天及GA3處理后第11天觀察鳳丹種子上胚軸萌發(fā)形態(tài),并分別于對(duì)照處理后7個(gè)月、低溫處理后4個(gè)月和GA3處理后2個(gè)月觀察萌發(fā)幼苗的形態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2007和SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、方差分析和LSD多重檢驗(yàn)。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同處理對(duì)鳳丹種子萌發(fā)的影響

不同處理對(duì)鳳丹種子子葉生長(zhǎng)和上胚軸萌發(fā)的影響分別見(jiàn)圖1和圖2。

2.1.1 對(duì)子葉生長(zhǎng)的影響 由圖1可見(jiàn),隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),各處理組鳳丹種子子葉均不斷生長(zhǎng)發(fā)育,在胚乳中所占的體積也逐漸增大,說(shuō)明子葉的生長(zhǎng)發(fā)育消耗了胚乳內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中,GA3處理組的種子利用胚乳效率較高,子葉生長(zhǎng)較快,但子葉形態(tài)較細(xì)長(zhǎng)、扁平。

處理后第8天,各處理組種子子葉均有所生長(zhǎng),低溫處理組的子葉變大變圓厚,上胚軸長(zhǎng)大、增厚; GA3處理組的子葉生長(zhǎng)最快,上胚軸變細(xì)長(zhǎng)。在GA3處理后第11天(上胚軸萌發(fā)時(shí)),子葉幾乎充滿(mǎn)胚乳,形態(tài)細(xì)長(zhǎng)扁平,扭曲上翹,子葉基部明顯膨大、開(kāi)裂,上胚軸迅速伸長(zhǎng),頂端初現(xiàn)葉子雛形和粉紅色斑點(diǎn),此時(shí)即為上胚軸萌發(fā)狀態(tài),說(shuō)明上胚軸萌發(fā)需要胚乳和子葉提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)其萌發(fā)。低溫處理組種子的子葉生長(zhǎng)較GA3處理組慢,但是子葉形態(tài)較圓厚,在處理后第27天(上胚軸萌發(fā)時(shí))子葉才幾乎充滿(mǎn)整個(gè)胚乳,形態(tài)扭曲彎轉(zhuǎn),此時(shí)子葉下端膨大、上胚軸逐漸圓厚,初現(xiàn)葉子雛形且頂端有粉紅色斑點(diǎn),表明上胚軸初步萌發(fā)。同步條件下,對(duì)照組子葉生長(zhǎng)最慢,未有明顯的形態(tài)變化。

圖1 經(jīng)不同處理后鳳丹種子子葉形態(tài)的變化Fig.1 Change in cotyledon morphology of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’seed after different treatments

圖2 經(jīng)不同處理后鳳丹種子上胚軸形態(tài)的比較Fig.2 Comparison on epicotyl morphology of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’seed after different treatments

2.1.2 對(duì)上胚軸萌發(fā)的影響 由圖2可見(jiàn):隨上胚軸萌發(fā),其頂部的葉原基隨之發(fā)育。在GA3處理后第11天,上胚軸頂端已初見(jiàn)葉子的雛形并呈粉紅色,肉眼可見(jiàn)上胚軸已突破種臍,且形態(tài)細(xì)長(zhǎng),此時(shí),低溫處理組和對(duì)照組種子的上胚軸還未有明顯的萌動(dòng)跡象,但低溫處理組的種子基部的上胚軸已出現(xiàn)裂縫,表明幼葉原始體即將長(zhǎng)出。在處理后第27天,低溫處理組上胚軸萌發(fā),且形態(tài)較粗壯,可見(jiàn)頂端粉紅色的葉子雛形。這比鳳丹種子在低溫處理后第18天上胚軸即萌發(fā)[14-15]的結(jié)果推遲了9 d?？赡苁怯捎谏吓咻S萌發(fā)主要受外界溫度的影響,溫度較高則上胚軸萌發(fā)較快。本實(shí)驗(yàn)將種子置于晝溫25℃、夜溫15℃條件下處理,較成仿云等[14-15]的實(shí)驗(yàn)溫度(20℃～25℃)偏低,可能導(dǎo)致上胚軸萌發(fā)時(shí)間較晚。

2.2 不同處理對(duì)鳳丹幼苗形態(tài)的影響

不同處理組鳳丹種子萌發(fā)的幼苗形態(tài)見(jiàn)圖3。對(duì)照組種子經(jīng)過(guò)自然越冬(約7個(gè)月)萌發(fā)形成的幼苗株高較短,莖粗和根系發(fā)育介于低溫和GA3處理組之間(圖3-1);低溫處理的種子4個(gè)月后萌發(fā)形成的幼苗葉片較大、株高居中、根系發(fā)育較好、須根多且長(zhǎng)(圖3-2);GA3處理的種子2個(gè)月后萌發(fā)形成的幼苗較高,但根系發(fā)育比其他2個(gè)處理組差(圖3-3)。

圖3 不同處理組鳳丹的幼苗形態(tài)Fig.3 Seedling morphology of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’in different treatment groups

表1 經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化(SE)1)Table1 Dynamic change in contents of starch,soluble sugar and soluble protein in seed embryo of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’after different treatments(SE)1)

表1 經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化(SE)1)Table1 Dynamic change in contents of starch,soluble sugar and soluble protein in seed embryo of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’after different treatments(SE)1)

1)DAT:處理后天數(shù)Days after treatment;SC:淀粉含量Starch content;SSC:可溶性糖含量Soluble sugar content;SPC:可溶性蛋白質(zhì)含量Soluble protein content.同列中不同的小寫(xiě)字母表示同一處理組不同處理時(shí)間差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P＜0.05)among different treatment times in the same treatment group.

?

2.3 不同處理對(duì)鳳丹種胚中碳氮代謝物含量的影響

經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中碳氮代謝物(包括淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì))含量的變化見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn),處理后第3天,低溫處理組種胚中的淀粉和可溶性蛋白質(zhì)含量最高,GA3處理組次之,對(duì)照組最低;可溶性糖含量以對(duì)照組最高,GA3處理組次之,低溫處理組最低。處理后第8天,各處理組種胚中淀粉和可溶性糖含量均較處理后第3天升高,可溶性蛋白質(zhì)含量降低;其中,僅對(duì)照組淀粉含量和GA3處理組可溶性糖含量顯著升高,低溫處理組可溶性蛋白質(zhì)含量顯著降低。處理后第8天,低溫處理組種胚中淀粉含量最高、可溶性糖含量最低,說(shuō)明低溫處理有利于種子內(nèi)碳水化合物的轉(zhuǎn)化和利用。GA3處理組種胚中淀粉和可溶性糖含量的增幅較大、可溶性蛋白質(zhì)含量的降幅較大,說(shuō)明經(jīng)過(guò)GA3處理的種子生長(zhǎng)較快,碳水化合物積累增快及蛋白質(zhì)更多地分解成游離氨基酸,對(duì)種胚萌發(fā)和上胚軸生長(zhǎng)更有利。

處理后第11天對(duì)照和低溫處理組種胚中淀粉含量較處理后第8天降低、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量升高,而GA3處理組種胚中淀粉和可溶性糖含量降低、可溶性蛋白質(zhì)含量升高,但差異均未達(dá)到顯著水平。其中,低溫處理組淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量變化幅度較大,說(shuō)明該階段低溫處理組的種子內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率較高。

處理后第27天對(duì)照和低溫處理組種胚中淀粉含量均較處理后第11天升高、可溶性蛋白質(zhì)含量均降低,而對(duì)照組可溶性糖含量降低、低溫處理組可溶性糖含量顯著升高。對(duì)照和低溫處理后第27天以及GA3處理后第11天,種胚中淀粉和可溶性糖含量均高于處理后第3天,而對(duì)照和低溫處理組可溶性蛋白質(zhì)含量降低、GA3處理組可溶性蛋白質(zhì)含量基本持平。在種子的萌發(fā)過(guò)程中,胚乳中的淀粉和可溶性糖被胚吸收用于生長(zhǎng)發(fā)育,而可溶性蛋白質(zhì)被水解成游離氨基酸因而含量降低。

2.4 不同處理對(duì)鳳丹種胚中內(nèi)源激素含量的影響

細(xì)胞分裂素(ZR)和生長(zhǎng)素(IAA)均是促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的內(nèi)源激素;赤霉素(GA)對(duì)解除種子休眠和萌發(fā)有顯著促進(jìn)作用,并能調(diào)控種子生根發(fā)芽;而脫落酸(ABA)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有抑制作用。因而,種胚內(nèi)的內(nèi)源激素水平直接影響種子萌發(fā)狀況。經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中內(nèi)源激素含量的變化見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn):處理后第3天,低溫處理組種胚中ZR、IAA和ABA含量最高,GA3處理組種胚中GA含量最高。處理后第8天,對(duì)照組種胚中ZR、ABA和GA含量均高于處理后第3天,IAA含量則略有降低,其中ZR和GA含量顯著升高;低溫和GA3處理組種胚中ZR、IAA和ABA含量以及低溫處理組的GA含量均低于處理后第3天,而GA3處理組的GA含量則明顯升高,其中僅ABA含量有顯著差異。

表2 經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中內(nèi)源激素含量的動(dòng)態(tài)變化(SE)1)Table2 Dynamic change in endogenous hormone content in seed embryo of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’after different treatments (SE)1)

表2 經(jīng)不同處理后鳳丹種胚中內(nèi)源激素含量的動(dòng)態(tài)變化(SE)1)Table2 Dynamic change in endogenous hormone content in seed embryo of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’after different treatments (SE)1)

1)同列中不同的小寫(xiě)字母表示同一處理組不同處理時(shí)間差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significantdifference(P＜0.05)among different treatment times in the same treatment group.

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處理后第11天,對(duì)照和低溫處理組鳳丹種胚中4種激素含量變化趨勢(shì)基本一致,ZR和IAA含量變化不顯著,ABA和GA含量下降,其中對(duì)照組的GA含量和低溫處理組的ABA含量有顯著差異;GA3處理組種胚中ZR、IAA和GA含量升高,ABA含量降低,其中IAA含量有顯著差異。GA3處理組的GA含量明顯高于對(duì)照和低溫處理組,且處理后第11天4種激素含量變化幅度以GA3處理組最大,說(shuō)明施以外源GA3會(huì)使種胚內(nèi)GA積累,促進(jìn)種胚上胚軸休眠的解除及其萌發(fā)。

處理后第27天,對(duì)照和低溫處理組種胚中ZR和GA含量均高于處理后第11天,而ABA含量均有所下降、IAA含量分別有所降低和升高;其中,對(duì)照組GA含量和低溫處理組ZR、IAA和GA含量均顯著升高。低溫處理組4種內(nèi)源激素含量的變化幅度較大,說(shuō)明低溫處理后此階段種胚生長(zhǎng)迅速。

總體上看,對(duì)照和低溫處理后第27天以及GA3處理第11天,各處理組種胚中ZR、IAA和GA含量均高于處理后第3天,而ABA含量則有所降低。

2.5 不同處理對(duì)鳳丹種子蛋白質(zhì)組分的影響

GA3、低溫和對(duì)照處理后第11天和第27天鳳丹種子蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳圖譜見(jiàn)圖4。經(jīng)不同處理后第11天鳳丹種子蛋白質(zhì)多數(shù)為小分子量蛋白質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量12 000～80 000),其中條帶1.1(相對(duì)分子質(zhì)量60 000～80 000)在低溫和GA3處理組中活性較高;條帶1.2、1.3和1.4在GA3處理組中含量較高;條帶1.5在低溫處理組中活性最高,GA3處理組次之,且低溫處理后含量較高。

由圖4還可以看出:低溫和對(duì)照處理后第27天各條帶的顏色均比處理后第11天略深,說(shuō)明隨著種子萌發(fā)蛋白質(zhì)活性增強(qiáng)。條帶1.2和1.3在對(duì)照和低溫處理后第27天均比處理后第11天清晰;條帶1.5在低溫處理后第27天均比處理后第11天清晰,說(shuō)明隨時(shí)間推移,低溫和對(duì)照處理組的種子蛋白質(zhì)的含量及活性發(fā)生變化,且不同的種子蛋白質(zhì)特性可能會(huì)影響上胚軸的形態(tài)及后續(xù)的成苗狀況。

圖4 經(jīng)不同處理后鳳丹種子蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳圖譜Fig.4 SDS-PAGE electrophoretogram of seed protein from Paeonia suffruticosa‘Fengdan’after different treatments

3 討 論

錢(qián)仙云等[16]研究了低溫及GA3處理對(duì)鳳丹種子萌發(fā)及幼苗質(zhì)量的影響,但研究過(guò)程存在處理不同步的問(wèn)題。本研究則在其基礎(chǔ)上比較分析了低溫及GA3處理后同時(shí)期鳳丹種子的子葉、上胚軸和葉原基的形態(tài)變化及種胚中碳氮代謝物及內(nèi)源激素含量的變化。研究結(jié)果表明:GA3處理后第11天,鳳丹種子子葉和上胚軸變化明顯,子葉扭曲上翹,上胚軸初見(jiàn)葉片雛形;而種胚內(nèi)淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量在處理后第3至第8天變化幅度較大,淀粉和可溶性糖含量迅速上升,可溶性蛋白質(zhì)含量迅速下降。說(shuō)明處理后第11天淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化為上胚軸萌發(fā)提供了必要的物質(zhì)條件,也表明種子外部形態(tài)變化與其內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化有關(guān)。

經(jīng)GA3處理后鳳丹種子內(nèi)源激素(ZR,IAA,ABA和GA)含量在處理后第3和第8天以及第8和第11天間均有明顯變化,且后期的變化幅度大于前期,說(shuō)明內(nèi)源激素作為信號(hào)物質(zhì),其變化是上胚軸萌發(fā)的啟動(dòng)信號(hào)。詹亞光等[17]對(duì)白樺(Betula platyphylla Suk.)插穗內(nèi)源激素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化的研究結(jié)果表明:IAA含量升高和ABA含量降低會(huì)誘導(dǎo)生根。GA3處理后鳳丹種子萌發(fā)形成的幼苗葉柄較長(zhǎng)、纖細(xì),可能由于外源GA3浸泡種子時(shí),部分GA3被種子吸收利用,從而對(duì)其葉柄伸長(zhǎng)生長(zhǎng)起促進(jìn)作用。對(duì)甜櫻桃〔Cerasus avium(Linn.)Moench〕[18]、沙冬青〔Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.ex Kom.)Cheng f.〕[19]、苦蕎〔Fagopyrum tataricum(Linn.)Gaertn.〕[20]和茄子(Solanum melongena Linn.)[21]的研究結(jié)果也顯示:適宜濃度的GA3浸泡種子可有效促進(jìn)其萌發(fā)。

對(duì)照和低溫處理后第27天以及GA3處理后第11天,鳳丹種胚中ZR、IAA和GA含量均較處理后第3天升高。內(nèi)源激素含量的升高可促進(jìn)種子萌發(fā)和生長(zhǎng),這與楊柳燕等[22]對(duì)彩色馬蹄蓮(Zantedeschia hybrids)開(kāi)花過(guò)程中ZR和GA促進(jìn)其開(kāi)花的研究結(jié)果相似。陳在新等[23]認(rèn)為,種子發(fā)育期內(nèi)源激素含量變化是導(dǎo)致板栗(Castanea mollissima Blume)不同品種成熟期差異的重要原因。本研究中,鳳丹種子上胚軸萌發(fā)時(shí)(低溫處理后第27天和GA3處理后第11天),低溫處理組的ZR和IAA含量高于GA3處理組,說(shuō)明低溫處理更有利于種胚內(nèi)ZR和IAA的積累;而GA3處理組的GA含量遠(yuǎn)高于低溫處理組,說(shuō)明GA3處理對(duì)種胚內(nèi)GA的積累有促進(jìn)作用。由于GA是解除種子休眠和萌發(fā)的促進(jìn)因子,所以GA3處理組種子的子葉和上胚軸生長(zhǎng)更快。低溫和GA3處理后種胚內(nèi)ABA含量低于對(duì)照組,說(shuō)明低溫和GA3處理可降低種胚內(nèi)ABA的積累,有利于種子萌發(fā)。

與GA3處理相比,低溫處理后鳳丹種子子葉、上胚軸和葉原基的形態(tài)以及種胚中碳氮代謝物和內(nèi)源激素含量變化均較為緩慢,處理后第27天上胚軸萌發(fā),較GA3處理推遲了16 d。宰學(xué)明等[24]認(rèn)為:低溫預(yù)處理可減輕大豆〔Glycine max(Linn.)Merr.〕種子吸水過(guò)程中的膜損傷。周廣棟等[25]認(rèn)為:低溫可改善甜椒〔Capsicum annuum var.grossum(Linn.)Sendt.〕芽期細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。本研究結(jié)果表明:與GA3處理相比,低溫處理對(duì)鳳丹種子細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷較輕,有利于種子自然萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng);且低溫處理后萌發(fā)出的幼苗較粗壯,更加接近自然狀態(tài)下的萌發(fā)幼苗。因此,從培養(yǎng)壯苗的角度考慮,生產(chǎn)中應(yīng)優(yōu)先采用人工低溫處理以提早打破鳳丹種子的上胚軸休眠。

在種子發(fā)育的不同時(shí)期,蛋白質(zhì)差異表達(dá)表現(xiàn)出不同的特性[26-27]。鳳丹種子蛋白質(zhì)電泳條帶的差異與種子上胚軸萌發(fā)時(shí)間有關(guān),且其種子蛋白質(zhì)多數(shù)是相對(duì)分子質(zhì)量小于80 000的小分子蛋白質(zhì),說(shuō)明小分子蛋白質(zhì)對(duì)鳳丹種子上胚軸萌發(fā)有重要作用,且其種子蛋白質(zhì)的含量及活性對(duì)種子后續(xù)的生理進(jìn)程有一定影響。

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(責(zé)任編輯:張明霞)

Effects of low temperature and GA3on germination and contents of carbon-nitrogen metabolite and endogenous hormone in Paeonia suffruticosa‘Fengdan’seed MA Liyan1,①,DONG

Chunlan1,①,YAN Yanhua2,WEI Wuqing2,XU Yingchun1,②,ZHAO Hui1(1.College of Horticulture, Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Zhenjiang Funong Horticultural Limited Company,Zhenjiang 212021,China),J.Plant Resour.&Environ.2014,23(4):40-46

Effects of low temperature(4℃)and 300 mg·L-1GA3on morphology of cotyledon,epicotyl and leaf primordium and contents of carbon-nitrogen metabolite(including starch,soluble sugar and soluble protein)and endogenous hormone(including ZR,IAA,ABA and GA)in seed germination process of Paeonia suffruticosa‘Fengdan’were researched.The results show that epicotyl of P. suffruticosa‘Fengdan’seed germinates and is slender at the 11th day after GA3treatment,and that germinates and is thick and strong at the 27th day after low temperature treatment.Seedling germinated from seed treated by low temperature has larger leaf,common height,better development root,more and long fibrous root,its growth status is totally better than that in the control and GA3treatment groups. Compared with the 3rd day after treatment,contents of starch,soluble sugar,ZR,IAA and GA in seed embryo increase and ABA content decreases at the 27th day after the control and low temperature treatments and at the 11th day after GA3treatment,while soluble protein content in seed embryo decreases at the 27th day after the control and low temperature treatments and that changes unsignificantly at the 11th day after GA3treatment.The relative molecular weight of electrophortic bands ofseed protien in all treatment groups mostly concentrate in 12 000-80 000,and color of protein bands at the 27th day after the control and low temperature treatments is darker than that at the 11th day,but number of bands has no change.It is indicated that both lower temperature and GA3treatments can lead to changes in contents of carbon-nitrogen metabolite and endogenous hormone in seed embryo of P. suffruticosa‘Fengdan’,and can promote seed embryo development and epicotyl growth,while low temperature treatment is more beneficial to epicotyl germination and seedling growth.

Paeonia suffruticosa‘Fengdan’;seed germination;low temperature;GA3;carbon-nitrogen metabolite;endogenous hormone

Q945.34;S685.11

A

1674-7895(2014)04-0040-07

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.04.06

2014-01-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31101560);鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)科技支撐項(xiàng)目(NY2014017)

馬麗妍(1989—),女,內(nèi)蒙古包頭人,碩士研究生,主要從事觀賞植物種苗繁育技術(shù)研究。董春蘭(1988—),女,江蘇太倉(cāng)人,博士研究生,主要從事觀賞植物生理生態(tài)研究。

①并列第一作者

②通信作者E-mail:xyc@njau.edu.cn