美國流蘇種子酸蝕處理后種子結構的變化

張鴿香　孟玲玲

摘要：美國流蘇種子在自然狀態下需要18個月才能萌發，研究表明濃硫酸處理種子可以有效提高種子萌發率。通過對美國流蘇種子進行2、4、6、8 h的酸蝕處理，對其進行種殼結構的掃描觀察和胚乳內含物透射觀察，發現隨著酸蝕時間的增加，種殼表面角質層被逐漸腐蝕，結構越來越疏松。酸蝕時間為2～4 h時，可以一定程度上增加種殼通透性，但是胚乳內部物質沒有明顯轉變；6 h時，種殼表面角質層幾乎全部脫落，脂滴降解明顯，出現空泡區域；8 h時，脂滴進一步降解，細胞內幾乎全被空泡占據。結果表明：濃硫酸處理可以增加種子的通透性，且處理時間達到6 h甚至 8 h 時會對美國流蘇種子胚乳中營養物質的分解有促進作用。

關鍵詞：美國流蘇；種子；酸蝕處理；萌發；種子結構

中圖分類號： S685.990.1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0245-02

美國流蘇（Chionanthus virginica）為木犀科（Oleaceae）流蘇樹屬（Chionanthus）植物[1]，原產美國東南部，是優良的木本觀賞樹種，具有很高的觀賞和藥用價值。它花色潔白、花香四溢、花量大、花瓣纖細、花期長、葉色美麗、抗逆性強，在北美地區可廣泛應用于庭院、公園和道路綠化。另外，美國流蘇樹樹皮、根皮含有環烯醚萜類成分，具有很高的藥用價值[2]，但由于美國流蘇種子具有休眠特性[3]，給引種、繁殖和進一步推廣帶來很多困難和不便。濃硫酸處理是打破種子休眠的一種方法，且在很多實例上得到了很多的證明[4-5]。本研究對不同時間濃硫酸處理對種子內部發生的影響進行探討，為美國流蘇種子休眠機制的研究和休眠的解除提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與材料處理

2012年12月，于美國進口當年產的美國流蘇樹種子。將種子進行酸蝕處理，處理時間分別為2、4、6、8 h，后都經流水沖洗24 h；并以清水作對照，然后取樣，于解剖鏡下，觀察不同時間的濃硫酸處理對種子結構的影響。

1.2 種子結構的電鏡觀察

1.2.1 種殼結構的掃描觀察 分別對種殼表面和橫切面進行觀察，各個處理分別取樣。種殼進行掃描電鏡觀察前處理：4.0%戊二醛固定→磷酸緩沖液清洗→乙醇梯度脫水→臨界點干燥→噴金→QVANTA 200型掃描電子顯微鏡觀察。

1.2.2 胚乳內含物的透射觀察 觀察部位為胚根周圍的胚乳，各個處理分別取樣。胚乳前處理及觀察流程：4.0%戊二醛固定→磷酸緩沖液清洗→鋨酸固定→磷酸緩沖液清洗→脫水→包埋→固化→切片→醋酸鈾染色→檸檬酸鉛染色→JGM-1400 型透射電鏡觀察胚乳內含物成分→記錄和拍照。

2 結果與分析

2.1 不同酸蝕時間種殼結構掃描

2.1.1 種殼結構的掃描觀察 種子經酸蝕后，種皮結構會一定程度上被破壞，種殼變薄且結構疏松。美國流蘇種子經酸蝕處理后，外表面變黑、碳化，種殼的結構出現了很多變化。隨著酸蝕時間的增加，種殼表面角質層逐漸脫落，出現了越來越多的裂痕，表面結構越來越疏松。酸蝕處理后將種殼結構在電鏡下進行觀察。未經處理的種子表面較為光滑，角質層比較厚（圖1-a），種殼厚度約為0.71 mm，由3部分結構組成，最外側由縱向排列的纖維細胞構成，結構比較緊密，約0.20 mm；中間由橫向排列的多層薄壁細胞構成，約0.35 mm；內側為多層豎向緊密排列的纖維細胞，約0.16 mm（圖1-b）。

濃硫酸處理2 h后，角質層部分脫落，種殼厚度變薄，約為0.55 mm，種皮表面出現較深的裂痕，最外層縱向排列的纖維細胞已經開始部分脫落，層數減少（圖1-c、圖1-d）；

濃硫酸處理4 h后，角質層大面積脫落，種殼厚度變薄，約為0.44 mm，且種殼表面的裂痕越來越深，內部的結構也開始被腐蝕，最外層的纖維細胞結構仍在變薄（圖1-e、圖1-f）；

濃硫酸處理6 h后，種殼表面裂痕繼續加深，角質層幾乎已經脫落，種殼厚度變為約0.28 mm，最外層的纖維細胞幾乎已經完全被腐蝕，且中間薄壁細胞層厚度開始減少（圖1-g、圖1-h）。

濃硫酸處理8 h后，肉眼可見1層薄薄的淡黃色木質化種殼，且種殼表面出現了很明顯的腐蝕坑，可看到更深部的種殼內部，且種殼厚度變薄，僅為0.18 mm（圖1-i、圖1-j），結構更加疏松。

酸蝕處理表明美國流蘇種子種殼很厚很堅硬，且隨著處理時間加長，角質層逐漸被腐蝕，表面也變得坑坑洼洼，裂縫越來越深，說明濃硫酸處理可以增加種子的透水透氣性。

2.2 不同酸蝕時間胚乳內含物的透射觀察

由圖2可見，隨著酸蝕處理時間的增加，胚乳細胞內產生

了明顯的變化，細胞壁不斷變薄，細胞內含物不斷減少。未經酸蝕的對照組，細胞核清晰可見，存在大量的脂滴和高電子致密物質，排列十分緊密，作為胚乳中的主要貯藏物質，提供種子在萌發過程中所需的營養物質。并含有一定數量的線粒體，存在空腔區域，內有一些絮狀物質（圖2-a、圖2-b）；酸蝕2 h后，細胞核仍舊清晰可見，線粒體也沒有降解，變化不明顯，空腔區域絮狀物有所增加（圖2-c、圖2-d）；酸蝕4 h時，仍然存在少量的線粒體，且脂滴的形狀開始模糊，并有溶解的跡象（圖2-e、圖2-f）；酸蝕6 h后，局部區域部分細胞壁斷裂（圖2-g畫圈部分），細胞器開始降解，脂滴的形狀發生變化，開始降解，并形成空泡區域（圖2-g、圖2-h）；酸蝕8 h后，細胞內部存在著輕微的質壁分離現象，線粒體消融，大部分的細胞器和脂滴開始降解聚集在一起，并且形成面積較大的空泡區域。說明濃硫酸處理對美國流蘇種子胚乳細胞中的脂類分解有促進的作用，可以促進種子萌發所需營養物質的分解。

3 結論

美國流蘇種殼結構的電鏡掃描圖像說明， 未經濃硫酸處理的種殼表面較光滑，角質層較厚，種殼由3層結構組成，纖維細胞和薄壁細胞呈垂直方向排列，說明種殼結構較致密，且種殼經濃硫酸8 h處理后仍有1層薄薄的種殼，進一步驗證了種殼比較堅硬。隨著濃硫酸處理時間延長，種殼表面的角質層逐漸被腐蝕，厚度不斷變薄，表面逐漸變得凹凸不平，木質化結構愈加疏松，說明濃硫酸處理可增強種子通透性[7]。endprint

通過透射圖像可知，胚乳細胞內含有大量的高電子密度致密物質和脂滴，排列十分整齊，是為種子萌發提供營養的主要貯藏物質。濃硫酸處理2 h胚乳細胞內沒有明顯變化，4 h時脂體有溶解的跡象，仍存在少量細胞器；6 h時胚乳細胞內局部區域部分細胞壁斷裂，脂滴開始分解，出現空泡區域（形成液泡的過程[8]）；隨著酸蝕時間的延長，到8 h時，細胞內形成面積較大的空泡區域，整個胚乳細胞幾乎被空泡占據，且脂滴也進一步降解，聚集在一起。

由上述結果可以得出，美國流蘇種子酸蝕后表面變黑、碳化，結構變疏松。當處理2～4 h時，種殼表面變得坑坑洼洼，在一定程度上增加了種殼表面通透性，但對胚乳內含物的轉變促進效果不明顯；而酸蝕處理達到6～8 h后，不僅種殼表面的角質層被腐蝕掉，且中間薄壁細胞層也開始脫落，且結構愈加疏松，進一步促進胚乳細胞內脂滴的降解，空泡區域產生，為種胚生長萌發提供了所需養分。

參考文獻：

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