大果木蓮種子冷藏初期糖代謝和蛋白質代謝的變化

摘要：研究了大果木蓮（Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ）種子冷藏初期糖代謝和蛋白質代謝的變化。結果表明，未經冷藏處理的種子總蛋白含量最高，為１．２７０ ｍｇ／ｇ，而可溶性蛋白含量在第４２天時最高，為０．３８５ ｍｇ／ｇ；在冷藏的第４４天總蛋白含量與可溶性蛋白含量均最低，分別為０．０９２ ｍｇ／ｇ和０．２９３ ｍｇ／ｇ，且兩者在０．０１水平上顯著相關，相關系數為０．８９３。總糖含量與可溶性糖含量在冷藏初期變化復雜，總糖含量在第４１天時最高，為１２０．０２０ ｍｇ／ｇ；可溶性糖含量在第４４天時最高，為２５．０３０ ｍｇ／ｇ。在大果木蓮種子冷藏初期，種子內蛋白質含量變化較糖含量變化顯著，可溶性糖含量與總蛋白含量在0.05水平上顯著相關，相關系數為-0.549。

關鍵詞：大果木蓮（Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ）；種子；冷藏；糖代謝；蛋白質代謝；生理后熟

中圖分類號：Ｑ９４９．７４７．１；Ｑ９４５．６＋６ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）17－3809-03

Ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｓｕｇａｒ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ Ｅａｒｌｙ Ｓｔａｇｅ ｏｆ Ｃｏｌｄ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ Ｓｅｅｄ

ＷＵ Ｙｕ－lａｎ，ＱＩＮ Ｙａｎ－lｉｎｇ，ＬＩ Ｚｏｎｇ－yａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅd ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｐｏｔｅｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｏｆ Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ ｓｅｅｄｓ in ｃｏｌｄ ｓｔｏｒａｇｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗed ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｅｅｄｓ without cold storege ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ， ａｂｏｕｔ １．２７０ ｍｇ／ｇ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｐｅａｋ ｗｉｔｈ ０．３８５ ｍｇ／ｇ in the ４２ nｄ day； ｗｈｉｌｅ， in the ４4 nｄ day， ｔｏｔａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｄｏｗｎ ｔｏ ａ ｍｉｎｉｍｕｍ， ｗｅｒｅ ０．０９２ ｍｇ／ｇ ａｎｄ ０．２９３ ｍｇ／ｇ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｈａd ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ at ｔｈｅ ０．０１ ｌｅｖｅｌ， ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ was ０．８９３． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔs ｏｆ total ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｈａd ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｈａｎｇｅｓ， ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ in the ４1 nｄ day ｗｉｔｈ １20．０２0 ｍｇ／ｇ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ in the ４4 nｄ day ｗｉｔｈ ２５．０３０ ｍｇ／ｇ． Ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｃｏｌｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ Ｍ. ｇｒａｎｄｉｓ ｓｅｅｄｓ， ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔs ｈａd ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ was ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅd ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ at the 0.05 level with correlation coefficient was -0.549．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Mａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ； ｓｅｅｄ； ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ； ｓｕｇａｒ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ； ｐｒｏｔｅｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｏｒｍａｎｃｙ

大果木蓮（Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ ｇｒａｎｄｉｓ）是木蘭科（Ｍａｇｎｏｌｉａｃｅａｅ）木蓮屬（Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ）常綠大喬木，僅零星分布于我國云南東南部及廣西西南部，其種群數量日趨減少，瀕臨滅絕，已被列為國家二級重點保護野生植物和國家三級瀕危保護物種，是非常珍貴的園林樹種［１］。由于人類的大量砍伐，加上其種子發芽難、自然更新能力較弱，導致大果木蓮的種質資源日趨瀕危［２］。

付玉嬪等［３］的研究表明，大果木蓮的結實率較低。大果木蓮結實率的高低除與花粉活力較低有關外，可能與其專性異交的繁育系統有關。大果木蓮在野外星散分布，單株之間距離較遠，開花植株也較少；雖然單花花粉較多，但異株異花授粉較為困難，受花粉傳遞限制和資源限制比較明顯。其自身具有較高的遺傳多樣性，而遺傳基礎并不是其致瀕的主要原因。大果木蓮種子具有生理后熟特性。后熟生理是休眠與萌發生理研究的重要部分，開展種子后熟生理的研究對于豐富和完善種子生理研究的內容具有重要的理論價值［４］。目前，關于大果木蓮種子受精、萌發及其生理生化過程的研究較多［５－７］。潘睿等［１］對大果木蓮種子萌發情況進行了初步的研究，結果表明：冷層積１２０ ｄ的種胚生長不顯著，大果木蓮種子具有條件休眠特性，屬于淺度簡單型形態生理休眠；而冷層積６０ ｄ的種子萌發率最高，而后又下降，提示其可能有休眠循環現象。關于大果木蓮種子貯藏生理的研究目前還不多見，本研究對大果木蓮種子冷藏初期糖代謝和蛋白質代謝進行初步探究，以期為大果木蓮種子的有效保存與可持續利用提供基礎資料。

１ 材料與方法

１．１ 材料

供試大果木蓮種子采自云南省文山壯族苗族自治州麻栗坡縣。

１．２ 方法

將大果木蓮種子用河沙進行層積沙藏，然后置于相對濕度９０％、溫度６ ℃的冰箱內冷藏。分別在冷藏的第０、２０、２８、３５、４０、４１、４２、４３、４４和４５天隨機抽取種子數粒，去殼，稱量０．２ ｇ，測定相關生理指標。種子總蛋白及可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍Ｇ－２５０法［８－１０］，可溶性糖及總糖含量的測定采用蒽酮比色法［１０－１２］。采用ＳＰＳＳ軟件對試驗結果進行相關性分析。

２ 結果與分析

２．１ 不同冷藏時間下大果木蓮種子總蛋白及可溶性蛋白含量的比較

蛋白質是種子中最為重要的貯藏物質。從圖１可以看出，未經冷藏處理的種子總蛋白含量為１．２７０ ｍｇ／ｇ，可溶性蛋白含量為０．３６９ ｍｇ／ｇ。隨著冷藏時間的延長，總蛋白含量呈下降趨勢，在第４４天時含量最低，為０．０９２ ｍｇ／ｇ，與冷藏前相比下降了９２．76％。而可溶性蛋白含量在冷藏期間基本沒有變化，在第４２天時含量最高，為０．３８５ ｍｇ／ｇ，與冷藏前相比升高了４．３4％；在第４４天時含量最低，為０．２９３ ｍｇ／ｇ，與冷藏前相比下降了２０．６0％。從上述指標的變化情況分析可知，冷藏初期種子中的蛋白質就開始分解消耗，總蛋白含量變化幅度較大，但可溶性蛋白含量在整個冷藏過程中變化相對較慢。

２．２ 不同冷藏時間下大果木蓮種子總糖及可溶性糖含量的比較

種子總糖含量和可溶性糖含量可在一定程度上反映種子的生理狀況，其變化趨勢反映了植物體內碳水化合物的運轉情況，是種子順利萌發和生長的重要生理基礎。從圖２可以看出，未經冷藏處理的種子總糖含量為６４．５３０ ｍｇ／ｇ，可溶性糖含量為１４．０００ ｍｇ／ｇ。隨著冷藏時間的延長，總糖含量逐漸上升并在第２８天達到較高水平，含量為１１０．４００ ｍｇ／ｇ，與冷藏前相比上升了７１．０８％。而可溶性糖含量在冷藏的第２８天最低，為８．２３０ ｍｇ／ｇ。從冷藏的第３５天開始二者的含量變化趨勢基本一致。總糖含量在第４１天時最高，為１２０．０２０ ｍｇ／ｇ；在第４３天時下降至６４．９１０ ｍｇ／ｇ；可溶性糖含量在第４２天時下降至８．８９０ ｍｇ／ｇ；在第４４天時最高，為２５．０３０ ｍｇ／ｇ。

２．３ 大果木蓮種子冷藏初期糖代謝與蛋白質代謝相關性研究

在大果木蓮種子的冷藏初期，總糖、可溶性糖、總蛋白和可溶性蛋白的平均含量分別為８４．７２０、１６．０００、０．８９０、０．３６０ ｍｇ／ｇ。從表１可以看出，總糖、可溶性糖含量與冷藏時間相關性不顯著，相關系數分別是０．３０１、０．３１５。總蛋白含量與冷藏時間在０．０５水平上顯著相關，相關系數為－０．６０９；總蛋白含量與可溶性糖含量在０．０５水平上顯著相關，相關系數為－０．５４９。可溶性蛋白含量與可溶性糖含量也在０．０５水平上顯著相關，相關系數為－０．５５９。總蛋白含量與可溶性蛋白含量在０．０１水平上顯著相關，相關系數為０．８９３。

３ 小結與討論

大果木蓮種子為胚后熟種子，也就是說，在萌發前必須完成胚的繼續分化與生長，種子才具有萌發的最基本條件。本研究發現，大果木蓮種子冷藏初期總蛋白和可溶性蛋白含量總體上呈下降趨勢，但相對于總蛋白含量的變化來說，可溶性蛋白含量的變化很微弱，而且前期幾乎沒有變化。總糖與可溶性糖含量的變化在冷藏期間關聯性不大，從冷藏開始到第３５天，二者的變化趨勢是截然相反的，此后變化趨勢基本一致。可溶性糖含量在冷藏第３５天后下降的原因，可能是被用來轉化或合成新的營養物質，以供種子發育用。

研究結果表明，冷藏的第０天（未冷藏）種子總蛋白含量最高，為１．２７０ ｍｇ／ｇ，而后隨著冷藏時間的延長緩慢下降。可溶性蛋白含量與總蛋白含量在０．０１水平上顯著相關，相關系數為０．８９３。而可溶性糖含量與總蛋白、可溶性蛋白含量在０．０５水平上顯著相關，相關系數分別為-０．５４９、-０．５５９。總糖含量在冷藏第４１天時最高，為１２０．０２０ ｍｇ／ｇ，第４３天時下降至６４．９１０ ｍｇ／ｇ。由此可以看出，大果木蓮種子冷藏初期蛋白質代謝過程中其含量的變化與冷藏時間的相關性較高，而糖代謝過程中其含量的變化與冷藏時間的相關性較低。通過相關性分析發現，可溶性糖含量與總糖含量相關性不顯著，而與總蛋白含量和可溶性蛋白含量在0.05水平上顯著相關，說明了冷藏初期可溶性糖含量變化與蛋白質代謝直接相關，前期蛋白質的分解變化可能是引起可溶性糖含量變化的直接原因。目前，關于大果木蓮種子糖代謝與蛋白質代謝相關性的研究鮮見報道，而本研究僅對冷藏初期糖代謝和蛋白質代謝過程的相關性進行了初步研究，關于糖代謝和蛋白質代謝在冷藏過程中發生的系列變化問題，以及后期可溶性糖與總糖和其他代謝產物的相關性有待進一步研究。

參考文獻：

［１］ 潘 睿，孫衛邦． 極度瀕危植物大果木蓮種子的休眠與萌發［Ｊ］． 植物生理學通訊，２００９，４５（１１）：１０８９－１０９１．

［２］ 劉玉壺，夏念和，楊惠秋．木蘭科（Ｍａｇｎｏｌｉａｃｅａｅ）的起源、進化和地理分布［Ｊ］． 熱帶亞熱帶植物學報，１９９５，３（４）：１－１２．

［３］ 付玉嬪，陳少瑜， 吳 濤． 瀕危植物大果木蓮與中緬木蓮的花部特征及繁育系統比較［Ｊ］．東北林業大學學報，２０１０，３８（４）：６－１０．

［４］ 宋連芳， 富 玉，秦 麗． 建立天女木蘭資源保護區的探討［Ｊ］． 吉林林業科技，２００１，３０（２）：３５－３８．

［５］ 楊 衛，司馬永康，徐 濤，等． 大果木蓮天然林地土壤特性及其枝葉磷含量的研究［Ｊ］．西部林業科學，２００６，３５（２）：５３－５６．

［６］ 付玉嬪，陳少瑜，吳 濤，等． 中緬木蓮與大果木蓮種子形態特征及萌發特性的比較［Ｊ］．西北林學院學報，２００９，２４（６）：３３－３７．

［７］ 徐 亮，司馬永康，楊 衛，等． 大果木蓮的花部數量變異研究［Ｊ］． 廣西林業科技，２００６，３５（１）：２３－２５．

［８］ 中國科學院上海植物生理研究所，上海市植物生理學會． 現代植物生理學實驗指南［Ｍ］． 北京：科學出版社，１９９９．

［９］ 安 娜，崔秀明，黃璐琦，等．三七種子后熟期的生理生化動態研究Ⅱ．代謝物質含量變化分析［Ｊ］． 西南農業學報，２０１０，２３（４）：１０９０－１０９３．

［１０］ 王學奎．植物生理生化實驗原理與技術［Ｍ］． 第二版．北京：高等教育出版社，２００５．

［１１］ 黃學林，陳潤政． 種子生理實驗手冊［Ｍ］．北京：農業出版社，１９９０．

［１２］ 陳發菊，梁宏偉，王 旭，等． 瀕危植物巴東木蓮種子休眠與萌發特性的研究［Ｊ］． 生物多樣性，２００７，１５（５）：４９２－４９９．