花楸樹種子干燥和冷層積中內(nèi)源激素的變化

花楸樹種子干燥和冷層積中內(nèi)源激素的變化

榛子主要以種子為誘餌。種子的深層休耕性增加了苗圃的生產(chǎn)，促進了種子的普及。因此,研究花楸樹種子休眠和萌發(fā)機制,建立實用、快速、有效的催芽方法對于育苗生產(chǎn)實踐有重要意義。冷層積是打破種子生理休眠的有效方法(李秉真等1998;金飚等2005;Rascio等1998;Cavieres和Arroyo2000)。冷、濕處理是打破花楸屬樹種種子休眠的必需條件(Stein2008;Taylor和Gerrie1985;Lenartowicz1988)。一般來說,花楸樹種子休眠解除需要0~5℃冷層積3個月以外,外源藥劑結(jié)合冷層積處理也可以促進花楸樹種子萌發(fā)(沈海龍等2006;騰范例和趙輝2006)。此外,有研究表明,內(nèi)源脫落酸和赤霉素是通過調(diào)控糊粉層中α-淀粉酶合成方向并向胚乳中分泌而調(diào)節(jié)種子休眠和萌發(fā)的(Gubler等2002;Ogawa等2003;江玲等2005)。但關(guān)于冷層積條件下花楸屬樹種種子中內(nèi)源激素含量變化對種子休眠與萌發(fā)影響的報道尚很少見。本文用高效液相色譜(HPLC)技術(shù)檢測了人工干燥和冷層積處理過程中花楸樹種子中內(nèi)源激素含量的變化,以揭示內(nèi)源激素在花楸樹種子休眠解除和萌發(fā)中的作用,為改善和建立有效的種子催芽處理技術(shù)提供參考。材料與方法花楸樹[Sorbuspohuashanensis(Hance)Hedl.]種子分別于2003和2005年9月下旬采自黑龍江省伊春市五營國家森林公園內(nèi)。(1)陳種子:采集并人工干燥后在2~5℃下密封保存2年;(2)新種子:采集經(jīng)人工干燥后直接用于試驗。種子人工干燥參照沈海龍等(2006)文中的方法,種子含水量在9%~10%。上述兩批種子分別冷層積。將種子在水中浸泡5d至其充分吸脹后,用70%酒精消毒30s,再用3%的NaClO消毒5min,混濕沙(種子和沙的體積比為1:3,含水量約80%)后置于2~5℃下冷層積。定期通氣和補充水分,保持種沙濕潤。分別于冷層積0、7、15、30、45、60、75、90、105、120和135d時取種樣。種樣表面砂粒洗去后用濾紙吸干表面水分,立即用液氮冷凍,在冰塊上分離種皮和種胚。然后再次用液氮分別冷凍,隨后真空冷凍干燥20h,密封保存于-80℃冰箱中。激素的提取與純化參照劉華英(2003)文中的方法。進樣量為10μL,紫外分光光度檢測波長為254nm。根據(jù)保留時間定性,外標峰面積法定量。標準樣品為3-吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脫落酸(ABA)、玉米素(ZT)、玉米素核苷(ZR)均為Sigma公司產(chǎn)品。所有激素均用甲醇溶解,各配25mL濃度為0.06g·L-1的溶液,用棕色瓶保存在5~6℃下備用。甲醇為色譜純,水為超純水,其余試劑為國產(chǎn)分析純。Ailent1100高效液相色譜儀。條件:色譜柱SpherisorbC18(4.6mm×250mm,0.5μm),柱溫35℃。流動相:甲醇、水和2%乙酸,恒流1mL·min-1,梯度洗脫條件參照劉華英(2003)文中介紹的方法。結(jié)果與討論1人工干燥前后皮膚中g(shù)a3/iaa、zt和zr含量的變化人工干燥后種皮內(nèi)5種激素含量變化趨勢一致,均高于人工干燥前,其中GA3含量提高比較顯著。胚中GA3和IAA含量也有提高,而ABA、ZT和ZR含量則下降(圖1)。人工干燥后種皮內(nèi)GA3/ABA、ZR/ABA和IAA/ABA值均高于人工干燥前,ZT/ABA值下降;胚內(nèi)GA3/ABA、ZT/ABA、ZR/ABA和IAA/ABA值均比人工干燥制前有提高(圖2)。2不同層積陳種子胚內(nèi)ga3含量的變化圖3~7顯示,(1)冷層積前新種子吸脹后的種皮內(nèi)ABA含量顯著下降,冷層積過程中的ABA含量隨著層積時間延長而下降,層積75d以后接近零(低于有效檢測的最低下限0.10μg·mL-1)(圖3)。冷層積前吸脹的胚中ABA含量增加,層積7d時下降,此后在層積30和60d時出現(xiàn)高峰(高于層積前),層積60d以后再次下降,層積120d時最低。冷層積前陳種子吸脹后的種皮和胚中ABA含量提高,層積過程中種皮中ABA含量隨著層積時間的延長而下降,層積75d時降至最低,而后開始上升,層積105d時達到高峰,此后再次下降。冷層積過程中陳種子胚內(nèi)ABA含量變化與新種子胚的相似,但變化節(jié)奏不同。層積15d的陳種子胚中ABA含量下降,此后在層積30和90d時分別增高,層積90d以后逐漸降低,層積120d時最低。這個結(jié)果與美國黑核桃種子(斐東等2002)和擬南芥種子(AliRachedi等2004)中的結(jié)果相似。(2)冷層積前新種子吸脹后的種皮和胚內(nèi)GA3含量下降,種皮的下降比例較大(圖4)。層積7d的種皮中GA3含量略有提高,此后逐漸下降,層積45和105d時出現(xiàn)高蜂,層積120d再次下降。層積前30d胚內(nèi)的GA3含量持續(xù)下降,但在層積45和75d時出現(xiàn)高峰,隨后下降,層積120d時略有恢復(fù),但低于層積前水平。冷層積前陳種子吸脹后的種皮內(nèi)GA3含量顯著下降,此后,隨著層積時間延長而增高,層積105d時達到高峰,此后略有下降。冷層積前吸脹的陳種子胚內(nèi)GA3含量略有提高。冷層積過程中的陳種子胚中GA3含量變化趨勢與新種子相似。層積前45d內(nèi)的胚中GA3含量持續(xù)下降,層積60和105d時出現(xiàn)高峰,層積105d的最高,隨后下降。(3)冷層積前新種子吸脹后的種皮中ZT含量顯著提高,冷層積過程中則下降(圖5)。層積45和75d時略有恢復(fù)(仍低于層積前水平),隨后下降,層積120d時降至最低。冷層積前新種子吸脹后的胚內(nèi)ZT含量下降,層積前7d的略有恢復(fù),隨后持續(xù)下降,層積45d的最低,層積60和75d的略有恢復(fù),90d時再次下降,隨后略有增高,但仍低于層積前水平。此外,冷層積前吸脹的陳種子種皮和胚內(nèi)的ZT含量顯著下降。層積過程中的種皮內(nèi)ZT含量呈增加趨勢,層積45和105d時顯著高于層積前,層積105d時顯著高于干燥種子。層積前15d的胚內(nèi)ZT含量持續(xù)下降,隨后提高,層積75d時達到最高點(顯著高于干種子),此后再次下降,層積120d時顯著低于層積前水平。(4)冷層積前新種子吸脹后的種皮中ZR含量顯著下降(圖6)。冷層積過程中的種皮內(nèi)ZR含量呈下降趨勢,層積75和105d時略有恢復(fù)(低于層積前水平),隨后再次下降。層積前新種子吸脹后的胚內(nèi)ZR含量增高,隨后下降,層積60d時最低,此后略有增高,但隨著層積時間延長增高并不顯著。冷層積前陳種子吸脹后的種皮內(nèi)ZR含量顯著增加,層積前7d的略有提高,隨后下降,層積45d時略有恢復(fù)(低于層積前水平),層積60d以后持續(xù)增加,層積90d時達到高峰(高于層積前水平),此后持續(xù)下降。冷層積前新種子吸脹后的胚中ZR含量略有提高,層積過程中總體呈增加趨勢,層積30和105d分別達到高峰,層積120d時下降,但仍高于層積前水平。(5)冷層積前新種子吸脹后的種皮內(nèi)IAA含量顯著下降,層積中的呈平緩下降趨勢,但變化不顯著。層積60d以后有所恢復(fù),但仍低于層積前水平(圖7)。冷層積前吸脹后的胚內(nèi)源IAA含量提高,層積前15d內(nèi)的下降,層積30和60d時略有增加,其中層積60d時的增高比例較大,隨后略有下降,層積120d時再次增高。此外,冷層積前吸脹的陳種子種皮內(nèi)IAA含量顯著下降。冷層積過程中的陳種子種皮中的總體變化趨勢與新種子相似,層積前7d的下降,層積15和45d有所恢復(fù),層積60d時下降,此后持續(xù)增加,層積120d時最高,高于層積前。而冷層積前吸脹的陳種子胚內(nèi)IAA含量顯著增加,冷層積過程中總體呈下降趨勢,層積前30d的下降比例較大,隨后變化不顯著,層積120d時降為最低。3冷層積前后花楸樹種子休閑狀況中激素含量的變化冷層積前新種子吸脹后的種皮內(nèi)GA3/ABA、IAA/ABA、ZT/ABA和ZR/ABA的比值增加(圖8-a、b),而陳種子種皮內(nèi)只有ZR/ABA的比值增加,其余各激素與ABA的比值下降(圖8-c、d)。冷層積過程中,2種批種子的種皮內(nèi)各種激素比值均呈增加后下降趨勢(圖8):新種子種皮內(nèi)各激素之間比值在層積45d時達到最大,層積75d時下降,但仍高于層積前水平(由于層積75d以后新種子種皮內(nèi)ABA含量低于有效檢測的最低下限0.10μg·mL-1,故此后的各激素比值未作分析)(圖8-a、b);陳種子種皮內(nèi)各激素之間比值在層積75d時達到最大,此后表現(xiàn)為持續(xù)降低,層積120d時,ZR/ABA值低于層積前水平,而GA3/ABA、IAA/ABA和ZT/ABA比值則仍高于層積前水平(圖8-c、d)。冷層積前新種子吸脹后的胚中GA3/ABA、IAA/ABA、ZT/ABA和ZR/ABA比值下降(圖9-a、b),陳種子胚中GA3/ABA、ZT/ABA和ZR/ABA比值下降的同時IAA/ABA比值增高(圖9-c、d)。冷層積過程中的新種子胚中各激素之間比值增加,層積7和45d時出現(xiàn)高峰,層積60d時略有下降,此后至層積105d胚中各激素之間比值持續(xù)增加,略高于層積前水平(圖9-a、b);陳種子胚中GA3/ABA、ZT/ABA和ZR/ABA比值總體上呈增加趨勢,層積75d時達到高峰(高于層積前水平),層積90d時降低,此后再次增加,層積120d時,GA3/ABA、ZT/ABA和ZR/ABA比值均高于層積前水平,而IAA/ABA比值在層積前30d持續(xù)下降,層積30d以后有所恢復(fù),層積75d時達到高峰(但低于層積前水平),層積90d時下降,此后再次增加,但直至層積120d仍低于層積前水平(圖9-c、d)。綜上所述,冷層積解除花楸樹種子休眠過程中,花楸樹種皮內(nèi)ABA含量顯著下降,種皮和胚內(nèi)各種促進生長類物質(zhì)的相對含量(尤其是