蒺藜苜蓿(Medicago truncatula Gaertn)属一年生豆科植物,也被称为截形苜蓿或者截叶苜蓿。其喜温暖湿润气候,耐旱性强,是很好的耐旱植物。由于蒺藜苜蓿与紫花苜蓿等豆科植物遗传关系近,基因组小,生长周期短,有较高的生物多样性;另外,蒺藜苜蓿固氮效率高,其次生代谢产物丰富,因此,在近年的比较基因组学研究中发挥着重要作用;但由于种子具有休眠期,给其推广种植和开发利用带来诸多困难,因此本研究以蒺藜苜蓿种子为材料,采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法、纸上发芽法等方法分析了种子生活力,发芽率,吸水率及粗提物的生物活性,探究了蒺藜苜蓿种子的休眠机理;用不同浓度的赤霉素(GA3)、硝普钠(SNP)、氯化钠(NaCl)处理蒺藜苜蓿种子,应用比色法和紫外光度吸收法分析了种子萌发过程中贮藏物质、水解酶和抗氧化酶活性的变化,再辅以同工酶电泳技术,从生理生化和同工酶谱特征方面系统深入的研究了打破种子休眠的方法及机理。取得了一些有价值的研究结果:1.蒺藜苜蓿种子的休眠是由种皮障碍和内源抑制物共同造成的,属于综合休眠。蒺藜苜蓿由新采摘到放置一年期间内,果壳颜色有浅绿色转变为深褐色;种皮颜色由浅黄色转变为黄色,种子经过了后熟阶段;种子的种皮由内种皮和外种皮构成,采收后放置一年的蒺藜苜蓿种子活力为55.56%,14 d内裸粒种子的发芽率为100%,完整种子和破皮种子前3 h的吸水率都呈直线上升,36 h后破皮种子的吸水率为144.78%,比完整种子的吸水率高46.06%,种皮阻碍了种子吸收水分和交换空气;用蒸馏水和80%甲醇分别浸提蒺藜苜蓿的荚果、果壳、种皮和裸粒种子,随着粗提物浓度的升高,粗提物对白菜种子萌发和幼苗生长的抑制效应显著增强,各部分抑制作用由强到弱依次为:裸粒种子>种皮>果壳>荚果。2.蒺藜苜蓿荚果、果壳、种皮和种胚中分离的石油醚相、乙酸乙酯相、甲醇相和水相对白菜种子的发芽率、白菜幼苗根长和苗高生长均具有一定的抑制作用,其抑制作用由强到弱依次为:甲醇相、乙酸乙酯相、石油醚相和水相;随着各分离相处理溶液浓度的升高,其抑制作用逐渐增强。3.0.1 mmol·L-1 GA3浸泡蒺藜苜蓿种子后,种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别达到了68.33%、15.00%、9.30和0.85,同时,种子内可溶性糖和蛋白含量比对照分别提高了6.40%和6.52%;淀粉含量比对照降低了6.39%;淀粉酶活性比对照增强了9.50%;SOD、POD和CAT活性分别比对照升高了102.17%、30.26%和128.47%。pod同工酶谱分析显示共有6条酶带,处理组酶带颜色深于对照,其中4条酶带随着发芽处理时间的延长,酶带颜色先加深后变浅,pod活性先升高后下降。综上所述,ga3预处理一方面软化了种胚周围的组织,克服了种皮机械障碍,促进了种胚生长;另一方面提高了种子内淀粉酶活性,加速淀粉水解,从而促进种子萌发。4.低浓度的snp溶液处理能显著促进蒺藜苜蓿种子的萌发,其中以0.1mmol·l-1snp处理效果最为显著,其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别达到了73.33%、30.00%、10.47和0.90;种子内可溶性糖和可溶性蛋白含量分别比对照增加了4.92%和30.49%;淀粉酶活性比对照升高了5.84%;sod、pod和cat活性比对照分别提高了69.13%、66.54%和102.19%;而1.0mmol·l-1snp处理后对种子萌发起到抑制作用。pod同工酶谱分析显示共有7条酶带,在发芽处理过程中,处理组酶带颜色深于对照,不同浓度snp处理提高了种子萌发过程中pod活性;随着发芽处理时间的延长,其中4条酶带颜色先加深后变浅,另外3条酶带颜色逐渐加深。综上所述,no作为信号物质,通过刺激苜蓿种子糊粉层细胞产生淀粉酶而加速胚乳降解,为胚萌发提供能量。5.不同浓度的nacl预处理蒺藜苜蓿种子后,随着nacl浓度的升高,种子的各项发芽指标呈先升高后下降的变化趋势,其中以0.5%nacl处理效果最好,种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别达到了50.00%、11.67%、4.28和0.34;种子内可溶性糖和蛋白含量分别比对照提高了18.65%和37.08%;淀粉酶活性比对照增强了35.15%;sod、pod和cat活性分别比对照升高了93.59%、59.09%和50.95%;当nacl浓度超过1.0%时,对种子萌发起到抑制作用。pod同工酶谱分析显示共有7条酶带,处理组酶带颜色深于对照,不同浓度nacl处理提高了pod活性,酶带颜色随着发芽处理时间的延长先加深后变浅,pod活性先升高后下降,在0.5%nacl处理的第2d出现了新的一条酶带。6.0.1mmol·l-1snp与2.0%nacl互作处理能够显著提高单独2.0%nacl处理下蒺藜苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数;种子可溶性糖和蛋白含量分别比单独用2.0%nacl处理提高了21.1%和42.3%;淀粉含量升高了5.9%,淀粉酶活性提高了29.7%,sod、pod和cat活性分别增加了28.6%、43.1%和56.2%;与0.1mmol·l-1snp处理相比,0.3mmol·l-1snp与2.0%nacl处理对蒺藜苜蓿种子萌发的促进和抗氧化系统酶活性的提高显著降低;1.0mmol·l-1snp与2.0%nacl处理对蒺藜苜蓿种子的萌发起到抑制作用。pod同工酶谱分析显示一共有7条酶带,随着处理时间的延长,其中4条酶带颜色先加深后变浅,POD活性先升高后下降,在对照组的第2-6d出现了新的3条酶带。7.综合比较NO供体(SNP)、GA3及NaCl三种处理促进蒺藜苜蓿种子萌发的效应,NO供体(SNP)>GA3>NaCl。0.1 mmol·L-1 SNP浸泡种子48 h可使种子的发芽率由未处理的23.33%升高到处理后的73.33%,发芽势、发芽指数和活力指数分别升高到30.00%、10.47和0.90。三种物质处理对种子萌发过程中POD同工酶活性的影响,NO供体(SNP)=GA3(7条酶带)>NaCl(6条酶带),糖类、蛋白、淀粉含量及抗氧化酶活性均呈先升高后降低的变化趋势,淀粉酶活性逐渐升高,进一步表明三种物质可从生理生化代谢和相关酶的调控方面打破蒺藜苜蓿种子休眠,有效促进其萌发。