内源抑制物对加拿大紫荆种子萌发的影响

doi:10.12302/j.issn.1000-2006.202106015

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2022, Vol. 46 ›› Issue (5): 104-112.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202106015

内源抑制物对加拿大紫荆种子萌发的影响

王浩宇¹(), 高云鹏¹, 朱铭玮¹, 吴洋¹, 徐林桥², 李淑娴¹^,^*()

1.南京林业大学林学院,南方现代林业协同创新中心,江苏南京 210037
2.盐城林场,江苏盐城 224136

收稿日期:2021-06-09 修回日期:2021-11-01 出版日期:2022-09-30 发布日期:2022-10-19
通讯作者: 李淑娴
基金资助:
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)

Effects of endogenous inhibitors on seed germination of Cercis canadensis

WANG Haoyu¹(), GAO Yunpeng¹, ZHU Mingwei¹, WU Yang¹, XU Linqiao², LI Shuxian¹^,^*()

1. College of Forestry, Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China
2. Yancheng Forest Farm, Yancheng 224136,China

Received:2021-06-09 Revised:2021-11-01 Online:2022-09-30 Published:2022-10-19
Contact: LI Shuxian

摘要/Abstract

摘要：

【目的】探究内源抑制物质对加拿大紫荆(Cercis canadensis)种子萌发的影响,为揭示加拿大紫荆种子的休眠原因及其解除机制提供依据。【方法】以加拿大紫荆种子为试验材料,先采用80 ℃热水预处理,再经低温层积处理解除种子的生理休眠,对不同层积阶段的种子进行发芽率和生物活性测定。结合气质联用(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)技术与标准品有效半抑制浓度(IC₅₀)方法,分析加拿大紫荆种子内源抑制物种类及休眠解除过程中内源抑制物含量的变化。【结果】内源抑制物是引起加拿大紫荆种子休眠的主要原因,随着层积时间延长,休眠逐渐解除。加拿大紫荆种子种皮和胚乳各分离相提取液对白菜籽发芽抑制作用由大到小依次为乙醚相>甲醇相>水相≈乙酸乙酯相>石油醚相,表明种皮和胚乳中的内源抑制物主要存在于乙醚相、甲醇相、乙酸乙酯相提取液中。采用GC-MS技术测得加拿大紫荆种皮和胚乳分离相提取液中主要有油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、邻苯三酚6种可能对加拿大紫荆种子具有抑制作用的物质。对6种物质标准品进行有效半抑制浓度(IC₅₀)测定发现:油酸对白菜籽发芽无抑制作用,较高浓度的亚油酸、棕榈酸、硬脂酸才能抑制白菜籽发芽,而较低浓度的BHT和邻苯三酚对白菜籽发芽就有很强的抑制作用。种子休眠解除过程中,亚油酸含量呈先下降后上升再下降的趋势,而棕榈酸、硬脂酸、BHT、邻苯三酚的含量逐渐下降,层积后的4种物质含量下降幅度分别为42.43%、52.00%、5.77%、96.14%。【结论】结合IC₅₀及层积过程中内源抑制物含量的变化,认为邻苯三酚可能是引起加拿大紫荆种子休眠的主要抑制物质。

关键词: 加拿大紫荆, 种子休眠, 内源抑制物, GC-MS, 有效半抑制浓度

Abstract:

【Objective】 The relationship between endogenous inhibitors and seed dormancy of Cercis canadensis was explored to provide evidence for revealing its seed dormancy and the mechanisms for breaking dormancy. 【Method】 Stratification treatments at cold temperatures were applied to break the seed dormancy of C. canadensis after 80 ℃ water pretreatment. The germination percentage and the bioactivity of seeds at different stratification stages were determined. Combined with GC-MS/HPLC and effective semi-inhibitory concentration (IC₅₀), the endogenous inhibitor types in the seed of C. canadensis and the content of these endogenous inhibitors in the dormancy breaking process were analyzed. 【Result】 The endogenous inhibitors in the seed of C. canadensis resulted in seed dormancy. The dormancy was gradually released along with the time of stratification. The inhibition of the C. canadensis seed coat and the endosperm separation on the germination of cabbage seeds was ether phase > methanol phase > water phase ≈ ethyl acetate phase > petroleum ether phase. This indicated that endogenous inhibitors in the seed coat and the endosperm mainly existed in the ether phase, the methanol phase, and the ethyl acetate phase of the seed coat-endosperm extraction. Six inhibitor types in the seed coat-endosperm separation of C. canadensis were identified using GC-MS, including oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (BHT) and pyrogallol. The IC₅₀ was performed to determine these six standards and results showed that oleic acid had no inhibitory effect on the seed germination of cabbage. A higher concentration of linoleic acid, palmitto acid, and stearic acid inhibited cabbage germination, while lower concentrations of BHT and pyrogallol strongly retarded cabbage germination. In the dormancy release process, linoleic acid content resulted in a “decrease-increase-decrease” trend. Meanwhile, the content of palmitic acid, stearic acid, BHT and pyrogallol presented a decreasing trend, decreasing by 42.43%, 52.00%, 5.77% and 96.14%, respectively. 【Conclusion】 By combining IC₅₀ and the changes of inhibitor content in the stratification process, it was concluded that pyrocatechol may be the main inhibitor of C. canadensis seed dormancy.

Key words: Cercis canadensis, seed dormancy, endogenous inhibitors, gas chromatograph-mass spectrometer (GC-MS), effective semi-inhibitory concentration(IC₅₀)

中图分类号:

S722.1

王浩宇,高云鹏,朱铭玮,等. 内源抑制物对加拿大紫荆种子萌发的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2022, 46(5): 104-112.

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图/表 7

表1

表2

表3

表4

种皮和胚乳各分离相化合物的种类及相对含量"

有机相 organic phase	类型(相对含量/%) type (relative content)	化合物种类(相对含量/%) kinds of inhibitors (relative content)
石油醚相 petroleum ether phase	有机酸(22.97)	亚油酸(14.80)、棕榈酸(7.02)、硬脂酸(1.15)
	烷类(8.48)	癸烷(十烷)(2.04)、正十五烷(0.96)、2,6-二甲基辛烷(0.90)、十四烷(0.74)、正十七烷(0.72)、1-甲基-2-丙基环己烷(0.67)、正十六烷(0.66)、正十八烷(0.62)、正二十一烷(0.63)、环庚烷(0.54)
	醇类(7.73)	γ-谷甾醇(6.04)、菜油甾醇(1.69)
	酯类(7.43)	邻苯二甲酸二正丁酯(2.48)、间苯二酸双(2-乙基己基)酯(1.58)、亚油酸甲酯(1.24)、棕榈酸甲酯(1.12)、(Z)-油酸甲酯(1.01)
	酰胺类(2.24)	芥酸酰胺(2.24)
	苯类(1.36)	1,2,4-三甲基苯(0.77)、1,3,5-三甲基苯 (0.59)
	其他物质(3.82)	维生素 E(2.37)、亚麻酰氯(1.45)
乙醚相 ether phase	有机酸类(14.24)	亚油酸(7.74)、棕榈酸(4.21)、尿黑酸(1.25)、硬脂酸(1.04)
	醇类(9.50)	γ-谷甾醇(6.46)、植物甾醇(1.68)、菜油甾醇(1.36)
	酰胺类(1.28)	芥酸酰胺(1.28)
	其他物质	未知物质2(21.56)、1-单壬烷-rac-甘油(4.96)、4-羟基苯乙腈(3.29)、天然维生素E(2.55)、2-单棕榈酸甘油(1.99)、2-氯杀鼠灵酮 (1.09)
乙酸乙酯相 ethyl acetate phase	酚类(44.67)	邻苯三酚(41.37)、3-甲氧基儿茶酚(2.29)、对甲基儿茶酚(1.01)
	酯类(8.83)	没食子酸甲酯(4.03)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(1.73)、乙酸丁酯(1.69)、2-羟基苯乙酸甲酯(1.38)
	有机酸类(15.72)	尿黑酸(13.94)、棕榈酸(1.78)
	酰胺类(3.00)	芥酸酰胺(1.79)、油酸酰胺(1.21)
	其他物质(7.00)	2-氯杀鼠灵酮(4.43)、3,5-二甲氧基苯乙酮(1.32)、2-吲哚酮(1.25)
甲醇相 methanol phase	酚类(10.00)	邻苯三酚(6.60)、3-甲氧基儿茶酚(2.00)、邻苯二酚(1.40)
	醇类(0.88)	二十七烷醇(0.88)
	其他物质(78.06)	未知物质3(21.16)、甲基β-D-吡喃葡萄糖苷半水合物(17.66)、3-乙氧基-4-羟基苯乙腈(11.52)、1,6-脱水β-D-葡萄糖(14.74)、对羟基苯乙腈(8.75)、4A-甲基-4,4a,5,6,7,8-六氢-3H-萘-2-酮(4.23)

表4

表5

图1

表6

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层积时间/d stratification time	发芽率/% germination rate	发芽指数 germination index
0	0 d	0 e
15	46.0±3.5 c	5.6±0.4 d
30	82.0±3.5 b	10.8±0.4 c
45	95.3±1.2 a	17.7±0.3 b
60	97.3±2.3 a	22.3±0.4 a

层积时间/d stratification time	发芽率/% germination rate	发芽指数 germination index	抑制率/% proportion of germination inhibition
CK	84.0±2.0 a	34.0±0.7 a	0.0
0	20.3±3.1 d	6.8±1.0 d	75.8
15	41.7±8.0 c	14.8±3.1 c	50.4
30	49.0±6.0 bc	17.7±2.6 bc	41.7
45	55.7±4.2 b	21.0±1.9 b	33.7
60	82.3±3.1 a	32.0±1.7 a	2.0

提取液 extract	发芽率/% germination percentage	发芽指数 germination index	抑制率/% proportion of germination inhibition
CK	91.0±1.0 a	15.4±0.7 a	0
石油醚相 petroleum ether phase	92.0±1.2 a	14.9±0.5 a	-1.1
乙醚相 ether phase	54.7±6.4 b	6.2±0.2 c	39.9
乙酸乙酯相 ethyl acetate phase	82.7±3.7 a	8.5±0.4 b	9.1
甲醇相 methanol phase	65.0±6.0 c	7.0±0.9 cd	28.6
水相 water phase	81.3±5.9 a	7.8±0.6 b	10.7

标准品 standard	回归方程 regression equation	相关系数 correlation coefficient	半抑制浓度/ (mg·L^-1) IC₅₀
油酸 oleic acid	y= 9 161.82 x+ 269 265.56	0.999	—
亚油酸 linoleic acid	y= 96 001.76 x+ 175 672.60	0.999	111.94
棕榈酸 palmitic acid	y= 87 119.13 x+ 228 130.85	0.999	460.26
硬脂酸 stearic acid	y= 10 897.25 x- 40 524.97	0.999	972.75
BHT 2,6-di-tert- butyl-p-cresol	y= 6 629.16 x- 13 363.70	0.999	54.83
邻苯三酚 pyrogallol	y= 5 879.57 x- 12 800.59	0.999	51.20

指标 index	层积时间 stratification time	发芽率 germination percentage	发芽指数 germination index	亚油酸 linoleic acid	棕榈酸 palmitic acid	硬脂酸 stearic acid	BHT 2,6-di-tert- butyl-p-cresol
发芽率germination percentage	0.924^*
发芽指数germination index	0.999^**	0.923^*
亚油酸linoleic acid	0.351	0.509	0.384
棕榈酸palmitic acid	-0.968^**	-0.851	-0.959^**	-0.109
硬脂酸stearic acid	-0.996^**	-0.936^*	-0.991^**	-0.305	0.978^**
BHT 2,6-di-tert-butyl-p-cresol	-0.973^**	-0.964^**	-0.978^**	-0.549	0.888^*	0.963^**
邻苯三酚pyrogallol	-0.895^*	-0.993^**	-0.892^*	-0.462	0.836	0.916^*	0.932^*

内源抑制物对加拿大紫荆种子萌发的影响

Effects of endogenous inhibitors on seed germination of Cercis canadensis

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