西洋参种胚发育和休眠与种子内源激素关系的研究

【摘要】：本文首次根据西洋参种胚发育过程中种子内源激素的变化动态，以及激素对物质代谢和酶的调控作用，初步阐明了种胚滞育和休眠的机理，证实西洋参种胚形态后熟期和休眠期两个阶段的生理生化机制是不同的。 研究表明，在西洋参果实形成期没有检测到种子ABA的存在，只有IAA，Z+ZR，ETH和GA_3参与了胚乳和内果皮的形态建成和发育的调控。种子ETH释放量呈现抛物线型变化。IAA，Z+ZR和GA_3的变化趋势则都近似“S”形，不同之处是IAA和Z在红果期达到最高值，而ZR和GA_3在紫果期达到峰值。在西洋参种子层积的前期，也没有检测到种子ABA的存在，ABA和IAA均在层积后第60天和第120天出现两个高峰，不同之处是在层积开始时就检测到了IAA，而ABA则在层积开始后第40天才被检测到；GA_3和Z则在层积开始时和形态后熟后期至种子萌发出现二个峰值。根据层积过程中胚率变化和内源激素变化动态，可以认为ABA第一个峰值可能与启动种胚的发育有关，第二个峰值可能与IAA共同防止种胚的过早萌发：GA_3和Z前一个峰值可能与细胞的分裂及伸长生长有关，第二个峰值才是起解除休眠的作用。 随着种胚的发育，西洋参种子POD，G6PDH和淀粉酶活性均呈上升趋势，只有CAT活性在前期较高，后期下降。用NaN_3处理完成形态后熟的种子提高了G6PDH的活性，说明在西洋参种子休眠解除的过程中PP途径是增加的。同工酶分析认为POD的Rf=0.057的酶带可能是启动种胚发育的标志酶。代谢产物分析表明，西洋参种子代谢以碳水化合物为主，这点与以脂肪酸代谢为主的人参种子不同。 笔者认为西洋参种胚前期滞育可能是由于缺少ABA，导致启动种胚发育的特异蛋白质不能合成的缘故：完成形态后熟的胚存在休眠，是由于缺少PP代谢途径。因此，提出解决西洋参种子休眠的方法：层积前期先用ABA处理种子以启动种胚的发育，后期用GA_3或6-BA处理，促进PP途径的活性，解除种子休眠。外源激素处理证实上述假设基本合理，层积前期用ABA处理使POD的Rf=0.057的酶带提前出现，种胚也提前发育：后期用GA_3和6-BA处理均提高了G6PDH的活性，使种子提前萌发，但GA_3+6-BA处理并没有表现出协同作用。 研究中还发现西洋参种子类型的多样性，为选种工作提供了物质基础。