【題目】玉鈴花種子休眠解除的理化變化探究
【1.1】玉鈴花的基本概況
【1.2】種子休眠特性研究
【第二章】玉鈴花種子生物學特性研究材料與方法
【第三章】萌發過程中種子生理生化變化的研究結果與分析
【第四章】玉鈴花種子萌發生理研究討論
【結論/參考文獻】玉鈴花種子發芽中生理生化特點研究結論與參考文獻
4.討論
種子休眠是指有生活力的種子由于自身因素或外界環境條件的影響，代謝活動減慢，不能萌發或萌發困難。休眠的種子在開始萌發時缺少現成的重要中間物質，所以需要一些方法刺激細胞，使細胞內的基本代謝活動開始運轉，酶系統的活化， ATP 的產生，植物激素的活化與合成，貯藏物質的轉化與一系列物質的重新合成，并在這些物質代謝的基礎上，進行細胞的分裂、分化與生長，最終生根發芽。種子的萌發能力，除取決于基因的控制外，還決定于其本身的生理生態特性。
4.1 玉鈴花種子休眠的原因
種子休眠是種子的一個特性，它可以確保植物種子能夠在逆境脅迫下保持生活力，并能在十一的條件下萌發。引起種子休眠的原因有多種，如種皮限制，屬于解剖學上的研究，有些屬于代謝方面，還有的是由于種子胚發育不完全引起的。種子休眠的原因復雜多樣，往往是由多重因素共同控制。目前還沒有關于玉鈴花種子休眠原因的研究，本文通過對玉鈴花種子休眠原因的研究，初步揭示了玉鈴花種子休眠的原因，并提出有效解除休眠，促進萌發的方法。
4.1.1 種皮透性與種子休眠的關系
有些種子的種皮由于堅硬、結構致密或具有很厚的蠟質層，導致種皮透氣、透水性差，甚至產生束縛作用，阻礙種子發芽。譚志一等試驗指出，夾破外種皮的紅松種子有相當高的萌發率、說明紅松種子的休眠與外種皮有直接的關系，同時認為紅松種子休眠的主要原因可能是堅硬外種皮的機械或透氣比障礙（譚正一等，1983），陳智建等研究發現杜仲的種子休眠的主要原因是種皮中堅硬膠質的機械束縛作用（陳智建等，1994），枳椇種子休眠原因的研究結果表明，枳椇種子種皮堅硬且外附角質層，該結構對種子透氣透水性由一定障礙，不利于種子萌發（李英，2013）。王九齡在紫椴休眠原因的研究中也提出，紫椴（Tilia amurensis Rupr）種子種皮堅硬致密，阻止水分和氣體的透入，引起種子休眠（王九齡，1981）。從玉鈴花種子透水性試驗看出，完整種子與破殼種子的吸水速率及達到飽和所需的時間均存在顯著差異，而達到飽和時的吸水率無顯著差異。完整種子吸水 108h 后達到飽和，而破殼種子吸水 60h 后即達到飽和狀態，兩者達到吸水飽和狀態所需時間相差 48h.結果表明：玉鈴花種子的種皮具有一定的吸水透性，但如果不經過特殊處理，其吸水速率較慢說明種皮存在一定的透性障礙，對水分的吸收產生一定的阻礙作用，是種子休眠的原因之一。
4.1.2 抑制物質與種子休眠的關系
有些植物的種子在成熟過程中會積累一些抑制萌發的物質，致使種子陷入休眠。抑制種子萌發的物質種類繁多，有醇醛類物質（苯甲醛等）、生物堿類（可可堿、咖啡堿）、有機酸類（色氨酸、水楊酸、ABA）、酚類物質（苯酚）和小分子化合物（乙烯、氰化氫），抑制物質的多樣及復雜性，是的其漸漸成為研究的重點。黃耀閣等認為果肉中的抑制物是導致西洋參（Panax quinquefolius）種子在果實成熟時胚仍不能完全成熟的根本原因。張秋菊等研究指出返魂草（Senecio cannabifolius）種子中存在著活性較強的內源抑制物質，影響了種子發芽進程（張秋菊，2005），黃玉國指出刺楸（Kalopanax septemlobus）干種子中存在脫落酸和香豆素兩種抑制物質。
抑制物質通常存在于種子的不同部位，如果皮、種皮、胚乳和胚等，同一部位中也可能含有多種內源抑制物。西藏核桃的外殼、內種皮、種仁均含有抑制種子萌發的物質（曲芬霞，2011）；周曉峰對三種冬青種子休眠原因的進行研究，結果表明三種冬青種皮和胚乳（胚）中均含有抑制白菜幼苗生長的物質，且種皮的抑制作用大于胚乳（胚）（周曉峰，2010）。紫斑牡丹種子胚的上胚軸和胚芽中存在發芽抑制物質是導致其休眠的重要原因（周仁超，2002）。
玉鈴花種子種皮、胚乳（胚）浸提液的生物測定試驗中，兩種不同濃度的兩種浸提液均對白菜種子發芽及幼苗的生長存在一定的抑制作用，說明玉鈴花種子種皮、胚乳（胚）中均含有某些抑制物質。當種皮浸提液濃度為 20%時，對白菜種子的發芽率影響不明顯，而隨著浸提液濃度的提高，浸提液中抑制物質含量也增多，浸提液對種子的發芽率、白菜幼苗苗高、根長的影響也越來越明顯。而胚乳（胚）浸提液濃度為 20%時，對白菜種子的發芽率影響比較大，隨著浸提液濃度的增加，種子發芽率、幼苗很長、苗高減小，白菜種子生長受到的抑制作用增強。這說明玉鈴花種子種皮、胚乳（胚）中均含有某些抑制物質，且抑制物質主要存在于胚乳（胚）中，這些抑制物質抑制種子萌發，導致種子休眠。但抑制種子萌發的具體是哪些物質還有待于進一步研究。
通過上述實驗和分析，認為玉鈴花種子屬于綜合休眠，種皮木質而堅硬，在一定程度上阻礙了胚與外界的水氣交換，存在一定的機械束縛，同時，在胚乳（胚）中積累了大量的萌發抑制物質，使胚進入深休眠狀態。
4.2 玉鈴花種子萌發生理研究
種子發芽的過程需要消耗能量，這些能量主要源自植物種子內部的貯藏物質，如淀粉、蛋白質等。種子在萌發過程中，大分子貯藏物質在酶的作用下進行降解，轉化為易于吸收的小分子可溶性物質，為胚提供形成新組織的材料和發芽生長的能量。這些活動都必須要有酶的作用（中山包著，馬云彬譯，1988），此時，酶的活化為最明顯的現象之一。
4.2.1 可溶性糖與種子萌發的關系
可溶性糖是種子呼吸代謝的直接底物，種子中的可溶性糖主要來自于自身所含有的可溶性糖，也可能由淀粉轉化產生。同時，可溶性糖又作為呼吸代謝的底物不斷被消耗。
因此，在層積過程中種子可溶性糖含量的多少與淀粉的降解速度和可溶性糖的消耗速度密切相關（劉雅帥，2008）。本實驗中，自然層積 0-90 天，可溶性糖呈上升趨勢，0-60天時無種子萌發，90 天后發芽率為 7.97%,可能是此時種子處于解除休眠階段，呼吸強度增加的比較緩慢，需要消耗的可溶性糖較少，而淀粉在淀粉酶的催化下不斷水解，產生的可溶性糖大于種子此時需要消耗的量，使得此階段中可溶性糖含量上升。層積 120天種子休眠解除，進入萌發初始階段，此時種子發芽率為 34.20%,種子的代謝活動增強，需要消耗大量的糖類物質，導致可溶性糖含量大幅下降。這與劉紅娜（2012）在日本四照花種子休眠與萌發的機理研究結果相一致。
4.2.2 淀粉、淀粉酶與種子萌發的關系
淀粉作為主要的儲能物質，在淀粉酶的催化作用下，不斷水解為易溶的單糖，為種子萌發提供能量。在層積過程中，隨著時間延長，玉鈴花淀粉含量不斷下降，但不同層積時間淀粉下降速度有顯著差異。層積 0-60 天，種子充分吸水，含水量增加，細胞代謝加強，需要消耗的能量增加，一部分淀粉便水解為更易吸收的單糖，使淀粉含量降低。
層積 60 天后，淀粉含量迅速下降，此時可能是種子將要萌發，需要大量淀粉水解為可溶性糖，為種子萌發提供能量。由發芽率可知，層積 90 天時種子開始萌發，層積 150天后發芽率高達 58.48%,高的發芽率需要淀粉不斷水解，為其提供能量。這與王家源（2005）提出的青錢柳種子在自然層積解除休眠的過程中胚乳內淀粉含量不斷減小、周曉峰（2010）提出的美國冬青種子在層積過程中淀粉含量大體呈現下降趨勢的結論相一致。
淀粉酶是種子萌發過程中最主要的一類水解酶，也是糖類分解代謝過程中重要的調控酶，是表征種子能否發芽和幼苗生長狀況的重要生理指標之一（陳坤榮，1998）。本實驗中，淀粉酶活性呈現不斷上升的趨勢，淀粉酶活性逐漸增加，淀粉分解加速，含量降低，可溶性糖含量有所增加。實驗結果表明，玉鈴花種子在自然層積過程中淀粉酶的活性與淀粉的分解速度表現一致，可見在在種子萌發過程中，貯存物質的降解是由相應的水解酶決定的。
4.2.3 蛋白質與種子萌發的關系
可溶性蛋白質是植物體的構建物質，可溶性蛋白質可以水解為氨基酸，為種子萌發提供氮素營養，且與胚乳（胚）的分化生長密不可分。陳姍姍（2007）對山芹種子的研究表明，隨著層積時間的延長，可溶性蛋白含量呈下降趨勢，孫茂（2011）在華中五味子種子休眠生理生化動態研究中指出，華中五味子種子休眠期可溶性蛋白含量明顯下降，為五味子萌發提供相應的酶和萌發所需要的氮素，有利于種子萌發。本實驗中，玉鈴花種子可溶性蛋白質含量總體呈逐漸下降趨勢。層積 0-30 天，可溶性蛋白質含量增加，但變化量很小，60 天后迅速下降，可能是由于種子進入萌發初始階段，種子代謝活動增強，種子中的可溶性蛋白質不斷被水解為小分子可溶性化合物，為種子分化和生長提供氮素，導致種子內可溶性蛋白質含量迅速下降，這與陳姍姍（2007）在對山芹菜的研究以及孫茂（2011）在華中五味子的研究中的結論相一致。
