楠属什么五行(楠属植物有哪些)

桢楠(Phoebezhennan)属樟科(Lauraceae)楠属,是中国特有的珍贵树种,在四川、重庆、贵州、湖北西部及湖南西北部有生长,垂直分布于海拔1500m以下的阔叶林中。桢楠树干通直,四季常青,可为很好的绿化树种;同时,由于其木材纹理直、结构细密、不易变形和开裂,可为建筑以及高级家具提供优良木材。但由于长期采伐造成桢楠森林资源的枯竭,其野生资源的保护及其人工扩繁迫在眉睫。

确定目标物种的种子脱水耐性是成功建立种子库和异地保存的关键,研究脱水敏感程度较高的桢楠种子意义就显得尤为重大。但目前对桢楠的研究多集中在生产应用技术,如桢楠的品种分类、木材特性抗性生理以及育苗栽培技术。对于其种子萌发及脱水耐性等生物学方面的研究资料较少,主要有李铁华等通过人工老化处理对种子活力变化机制的研究。

本期论文推荐的作者研究以桢楠种子为试验材料,通过硅胶脱水,获得不同脱水梯度的种子,继而测定其生活力、电导率、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性等指标,对桢楠种子进行生理生化分析。通过研究不同脱水程度桢楠种子内部各种指标的动态变化,揭示最适用于桢楠种子贮藏的含水量,为桢楠在林业生产应用中的合理贮藏提供实验依据。

下面跟学报君一探究竟!

作者简介

通讯作者

高捍东,1983年毕业于南京林业大学森林资源与环境学院,并在国家林业局南方林木种子检验中心工作至今。

主要教学、研究领域:森林培育学,包括:1、林木种子科学与技术:林木种质资源保护生物学(珍稀濒危植物种质资源保存);树木种子生物学(生理生化、活力、休眠机理及解除);种子检验理论与技术;林草种子丸粒化技术等。2、现代苗木培育技术:工厂化育苗技术、容器育苗技术体系、组织培养技术体系等。3、人工林定向培育;工业用材林、经济树种、观赏树种繁殖及栽培技术;耐盐树种繁育与栽培等相关领域。

第一作者

李佳琦,女,1997年10月出生,南京林业大学森林培育专业硕士研究生。

关键词:顽坳种子;脱水耐性;抗氧化酶;膜脂过氧化;种子贮藏

基金项目:江苏省林业科技创新与推广项目(LYKJ[2019]46)。

引文格式:李佳琦,薛晓明,高捍东.桢楠种子脱水过程中的生理响应[J].南京林业大学学报(自然科学版),2021,45(3):130-136.LIJQ,XUEXM,GAOHD.PhysiologicalresponsesofPhoebezhernanseedsduringdehydration[J].JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2021,45(3):130-136.DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202002021.

1目的

通过对桢楠种子脱水过程中的生理响应进行研究,探讨出恰当的脱水处理方式,为桢楠种子的长期保存提供必要的理论和技术支持。

2方法

采用硅胶脱水的方法对桢楠种子进行脱水处理,当失水率在0、3%、6%、9%、12%、15%和18%时进行各项生理指标的测定。研究其耐脱水性。

2.1试验材料

桢楠种子于2018年11月采自重庆市西阳土家族苗族自治县。新鲜桢楠种子采回后于清水中浸泡洗去果皮后阴干,然后置于湿河沙中分层贮藏备用。

▲桢楠种子

2.2研究方法

试验于2019年3月中旬开始进行,用分析天平称取种子样品的初始质量(M?),随即装入网纱束口袋(大小适中,保证所取种子样品可以在其中平铺)中,束口后平铺放人装有活性硅胶的干燥器中,以一层种子一层硅胶的置放顺序在室温下(25℃)进行脱水。定期进行称质量得到脱水后种子样品质量(M?)(允许0.3%的误差)。从初始含水量起每下降3%含水量设置1个脱水梯度,共设置7个脱水梯度(包含初始含水量梯度),每个梯度设置3个重复,即失水率在0%、3%、6%、9%、12%、15%、18%时取样一次并进行相关指标的测定。以新鲜种子为基础计算脱水至相应含水量时种子样品的质量M,:

其中:G表示种子样品初始含水量,%;D表示失水率在3%、6%、9%、12%、15%、18%时种子样品的相对含水量,%。将初始含水量和不同脱水梯度的种子用锡纸密封并贴好标签,暂时保存至-80℃冰箱中至全部种子脱水完毕后,立即进行后续试验。

▲电导率测量时的浸种过程

▲SOD活性测定时的显色反应

3结果

桢楠种子初始含水量为37.74%,初始生活力为89.41%,半致死含水量为29.09%,表现出较高的顽拗性。桢楠种子在硅胶脱水过程中,生活力逐渐下降;电导率和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量不断上升;超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性均先上升,之后急剧下降;同时,桢楠种子的SOD活性和CAT活性均分别与电导率和MDA含量之间存在显著负相关关系(相关系数为–0.833、-0.743、-0.819和-0.871)。随着脱水的进行,桢楠种子保护酶系统受到抑制,膜脂过氧化作用加强,引起其膜透性加剧,有害过氧化物积累,进一步引起种子生活力降低乃至完全丧失。

3.1桢楠种子基本生物学特性

桢楠种子为长椭圆形,无胚乳,种皮脆且难以与子叶分离,胚与子叶质量比小。经测定,桢楠种子直径为(6.89±0.26)mm,长(13.08±0.14)mm,千粒重(342.24±0.77)g,初始含水量为37.74%。

3.2桢楠种子含水量与生活力关系

对于处于休眠或者短时间内需要了解种子生活力的情况下,可以通过四唑染色法快速测定种子生活力,以了解种子发芽潜力、确定种批质量。四唑检测桢楠种子生活力染色结果见图1。

利用Excel拟合出该曲线的回归方程(图2),绘制桢楠种子生活力与含水量的关系曲线,其方程为Y=0.0877X2-0.4175X-17.372,由此可算出桢楠种子生活力下降一半(半致死含水量,至44.71%)时所对应的含水量为29.09%。说明桢楠种子耐脱水性极差,在储藏过程中的最低含水量应高于29.09%。

▲图1桢楠种子生活力四唑检测结果

注:A.有生活力种子;B.无生活力种子。其中,CU.子叶未染色;CB.子叶变黑;EU.胚未染色.

▲图2桢楠种子生活力与含水量的关系

随着桢楠种子含水量的下降,生活力呈下降趋势,而且下降速度较快(图3A)。其中,种子的初始生活力为89.41%。当含水量为37.74%、34.74%、31.74%%、28.74%和19.74%时,差异性显著(P<0.05);当含水量为25.74%和22.74%时,差异不显著;且含水量降至19.74%时,生活力仅有10.61%。说明到含水量降至25.74%时,绝大多数种子已经没有发芽潜力或死亡,同时,在解剖种子的过程中发现,大多数种子的子叶和胚已经变硬变黑。由此可见,桢楠种子对脱水极其敏感,表现出较高的顽拗性。

3.3桢楠种子含水量与电导率关系

当细胞受到脱水伤害,膜系统会受到破坏,继而导致细胞内电解质外泄,造成电导率的升高,所以电导率的大小可以用来判断种子细胞膜结构受到破坏的程度。桢楠种子电导率随含水量的降低而升高(图3B),表明膜结构受到的伤害不断加剧。其中,初始电导率为0.84[μS/(cm·g)];当含水量为37.74%、22.74%和19.74%时,差异性显著(P<0.05);当含水量为34.749%、31.74%、28.74%和25.74%时,差异不显著,即脱水至34.74%时,电导率升高较快,而继续脱水至25.74%,电导率升高速度变缓,而在脱水后期(含水量小于25.74%时),电导率升高速度又变快。在脱水初期,桢楠种子电解质浓度的升高激发了其细胞内部的保护机制,在一定程度上缓解了膜系统的伤害进程;而在脱水后期,电导率升高幅度较大,说明保护机制不再起作用,原因可能是过高的电解质浓度抑制了保护机制(或保护酶系统活性)或者保护酶系统在较低含水量时失活。

▲图3脱水对桢楠种子生理指标的影响

注:不同字母表示含水量水平间差异显著(P<0.05)。

3.4桢楠种子含水量与MDA含量关系

丙二醛(MDA)为膜脂过氧化作用的过氧化产物,可以加剧膜脂过氧化作用而造成膜系统的进一步破坏,因此,MDA含量可以用来判断膜脂过氧化以及膜系统被破坏的程度。

桢楠种子MDA含量随含水量的降低而升高(图3C),表明膜脂过氧化作用和膜系统受到破坏的程度不断加剧。其中,初始MDA含量为5.12μmol/g;当含水量为37.74%、25.74%和22.74%时,差异性显著(P<0.05);当含水量为34.74%、31.74%和28.74%时,差异不显著,即从初始含水量脱水至34.74%时,MDA含量升高速度较快;而继续脱水至28.74%,MDA含量升高速度变缓;再脱水至19.74%,MDA含量升高再次变快,这与桢楠种子电导率随含水量的变化趋势接近,但MDA含量第2次上升速度的提高比电导率来得要早。在脱水初期,桢楠种子MDA含量的增加激发了其细胞内部的保护酶系统,在一定程度上消除了MDA,缓解了膜脂过氧化进程;而在脱水后期,MDA含量增加速度再次加快,说明低含水量使保护酶系统不再起作用,引起了细胞膜脂过氧化作用的加剧,进而引起MDA积累。而第2次MDA含量增加速率比电导率来得要早,可能是由于与MDA代谢相关酶对脱水更敏感,在含水量较高时已经不起作用。

3.5桢楠种子含水量与SOD活性关系

超氧化物歧化酶(SOD)是一种含金属的酶,是生物体内特异清除超氧阴离子自由基(

)的酶,主要存在于细胞溶质中。因此,SOD作为保护酶系统中一种重要的酶,其活性变化可以反映出植物细胞的抗逆性强弱。桢楠种子SOD活性随含水量的降低呈先升高再降低的趋势(图3D)。其中,SOD活性的初始值较高(49.02U/mg),原因可能是在储存过程中已经引起桢楠种子的失水并已经激活了酶保护机制。含水量在37.74%~34.74%之间时,SOD活性升高,原因是脱水伤害激发了SOD作用,且在含水量为34.74%时SOD活性达到了最高值55.42U/mg,说明储存的较优含水量为34.74%。而后含水量为34.74%~19.74%时,SOD活性一直在下降.同时.当含水量为22.74%~

19.74%时,差异性显著(P<0.05);当含水量为34.74%、31.74%、28.74%和25.74%时,差异不显著,即含水量从34.74%到25.74%时,SOD活性下降速度较慢,含水量从25.74%到19.74%时,SOD活性下降速度变快,原因是随着种子的脱水进程,超氧阴离子自由基(

)含量不断积累,抑制了SOD活性,而后低含水量使抗氧化系统受损严重,SOD活性急剧下降。

3.6桢楠种子含水量与CAT活性关

过氧化氢酶(CAT)作为保护酶系统的重要抗氧化酶之一,具有非常重要的生理功能,其主要作用是促使H?O?分解为分子氧和水,减少H?O?对膜系统的伤害。随着含水量的不断降低,CAT活性呈先增加后减小的趋势(图3E),其中,CAT活性初始值较大,与SOD活性相同,为20.88U/mg脱水至34.74%时,CAT活性有所上升,而含水量在37.74%、34.74%和31.74%时,差异不显著,说明在脱水前期已经激发了CAT作用,并一直维持较高的活性;当含水量为31.74%、28.74%和25.74%%时,差异显著(P<0.05)。桢楠种子含水量从31.74%到25.74%时,CAT活性急剧下降,说明随着脱水进程,产生的H?O?开始积累,而CAT已经达到饱和状态,H?O?浓度过高也同时抑制了CAT活性;含水量在25.74%、22.74%和19.74%时,差异不显著,即CAT活性已经保持在较低水平,说明CAT在较低含水量时已基本失活。

3.7各指标相关性分析

在硅胶脱水的过程中,桢楠种子含水量不断下降,其各生理指标也发生变化。由表1相关性分析可知,桢楠种子的生活力与电导率、MDA含量和CAT活性随着脱水的进行存在极显著相关性(相关系数分别为-0.905、-0.957和0.945),说明随着脱水的进行,保护酶系统受到抑制,膜脂过氧化作用加强,引起桢楠种子膜透性加剧,有害过氧化物(MDA)积累,进一步引起种子生活力降低乃至完全丧失。

同时,SOD活性和CAT活性均与电导率和MDA含量之间存在显著负相关关系(相关系数为-0.833、-0.743、-0.819和-0.871),说明抗氧化系统中的关键酶SOD和CAT确实能在一定程度上消除活性氧,减少有害过氧化产物的积累,从而降低脱水进程中膜系统的伤害。

▼表1桢楠种子在脱水过程中各生理指标相关性分析

4结论

桢楠种子表现出较高的顽拗性,在储藏过程中应特别注重其对水分的需求,桢楠种子储藏最佳的含水量为34.74%,在生产实际中含水量可控制在其±3%。

关注我们,更多精彩

楠属什么五行(楠属植物有哪些)

推荐文章

相关推荐

相关热搜