植物荷爾蒙在楊梅種子發芽上的角色陳舜英1) 郭幸榮2) 簡慶徳3)
楊梅(Myrica rubra) 新鮮成熟的種子具有休眠性，種子需要8 週30/20℃暖溫層積和12 週5℃低溫層積處理以打破休眠，促進發芽。利用植物荷爾蒙激勃素GA3 2000 ppm 處理新鮮種子，之後放在30/20℃變溫發芽箱發芽，3 週後種子開始發芽，15 週後的種子發芽率達60%以上。利用氣相層析質譜儀(GC-MS-SIM)檢測種子經由2000 ppm GA3 處理後，內果皮、種皮和胚之內在激勃素GA1，GA3，GA4，GA7，GA9 與GA20 等含量，發現GA3 濃度在種子經由各種不同的層積處理後逐漸下降，而GA1 濃度增加，推測GA3 在種子層積處理過程中會轉變成GA1，參與種子發芽。種子經各種不同的層積處理後檢測植物荷爾蒙離層酸ABA內在濃度，結果發現新鮮種子ABA 濃度高低值為內果皮 >> 種皮 > 胚，且內果皮和種皮合計濃度比胚高出約150 倍。整粒種子ABA 含量在暖低溫層積處理後下降約為30 倍。結論是楊梅種子的休眠打破是伴隨著ABA 含量降低，與激勃素含量增加而導致發芽。全世界的楊梅科(Myricaceae) 植物約有3 屬50 種，廣泛分布於溫帶和熱帶區。台灣原生的楊梅有1 屬2 種，即青楊梅(Myrica adenophora)及楊梅(M.rubra)。青楊梅僅分布於中國大陸及台灣局部地區；楊梅則廣泛分布朝鮮半島、日本、琉球群島、中國大陸南部、菲律賓及台灣全島
(Yang and Lu 1996)。楊梅，英文俗稱Red bayberry，果實可食用。中國大陸產的楊梅有268 種系，果實顏色從深紅色至白色都有，其中有12 種優良品系已被廣泛栽種，供作食品用，且製成果汁、酒等外銷(He et al. 2004)。自楊梅樹皮萃取之化合物發現有抗過敏和抗炎症的功效(Morikawa 2007)。另一種歐洲產楊梅M. gale，葉子萃取液含有多種化合物，對人類肺癌細胞和結腸腺癌有抑制作用(Sylvestre et al.2005)。楊梅屬種子具有休眠性，許多研究顯示低溫層積處理能促進種子發芽例如M. pennsylvanica 和M. gale 種子以5℃層積處理30-90 天，可提高發芽率(Youngand Young 1992)。植物荷爾蒙GA3 處理楊梅屬的種子能促進發芽，例如Sasakawa(1995)於日本採取楊梅(M. rubra)種子，將種皮剝除後用10-3M GA3 處理3 分鐘，發芽率增加至60-80%；且發現人工合成的植物荷爾蒙Kinetin 也能促進發芽，但效果較GA3 差。由過去的研究發現，楊梅種子的休眠性較強，至少需要3 個月暖溫和3 個月低溫的組合層積處理才能解除休眠，獲得較高的發芽率(簡等 2000)。然而，楊梅種子若先利用GA3 溶液浸泡處理1 天，即可不必經過層積處理而促進發芽，有效地節省約5 個月的發芽時間(簡等 2002)。因為楊梅種子是目前所知對外加GA3 處理反應效果最佳的樹種，且基於我們過去的研究對其種子已有相當的瞭解，因此希望在既有的基礎下進行更深入的研究。
一、暖溫及低溫層積處理對種子發芽的影響新鮮種子放入PE 封口袋內混合濕水苔，以30/20℃ (12/12 h) 暖溫層積0-6個月，並在30℃時提供光照 (80-100 μmol m-2 s-1, 12 h)。而後接著以4℃低溫層積處理2-6 個月，低溫處理時不提供光照。另外，一批新鮮種子不預先經過暖溫處理，而直接以4℃低溫層積處理1-6 個月後，測試其發芽率。每個處理3 重複，每重複50 粒種子，每星期觀察並記錄發芽情形。二、GA3 處理對種子發芽的影響楊梅種子經GA3 處理可有效促進種子發芽 (簡等 2000)。本試驗將新鮮楊梅種子利用2000 ppm GA3 處理，然後分別測定各時期之GAs 和ABA 濃度，以期瞭解外加GA3 對發芽促進的效果。GA3 濃度配置以水溶性的GA3-k 鹽分別調配成500、1000 和2000 ppm 等，以瞭解不同濃度GA3 促進發芽效果。三、激勃素(GA1, GA3, GA4, GA7, GA20)與ABA 之萃取、純化和定量分析採自台北陽明山地區的種子，取樣材料包括成熟的新鮮種子、經2000 ppmGA3 處理3 週後的種子、經2000 ppm GA3 處理5 週後的種子，以及經2000 ppmGA3 處理後胚根已長出的種子。分析重複數為每個處理2 次。分析方法請參考鍾等(2003)和Chen et al.
(2007)。
結 果一、層積處理對種子發芽的影響成熟的新鮮楊梅種子在30/20℃溫度下發芽20 週的發芽率42.7%。然而，若種子先以30/20℃層積8 週後再以4℃層積12 週者，發芽率可達67.3%，且平均發芽時間 (MGT, mean germination
time) 從96 天減少為48 天(表1)。二、不同濃度GA3 處理對楊梅種子之發芽效應2002 年採自苗栗南庄的新鮮楊梅種子，5 個月後的發芽率為31%，隨著GA3處理濃度的增加，發芽速率顯著的加快；2000 ppm GA3 處理後第4 週開始發芽，發芽率20 週後可達76% (圖1)。GA3500
1000 2000 PPM
三、楊梅種子2000 ppm 處理後之內在激勃素濃度變化新鮮種子經2000 ppm GA3 處理後，放置在30/20℃下3 週(此時種子尚未發芽)，定量分析GAs 濃度，發現內果皮中的GA3 濃度下降，而GA1、GA4 及GA7濃度均增加，其GA1、GA4 及GA7 濃度分別為18,510、7,140 及5,195 pg (seed)-1。種皮的GA1 濃度也非常高 (14,560 pg (seed)-1)；胚的GA1 含量為1,120 pg(seed)-1，比新鮮種子高出200 倍以上。經GA3 處理後5 週的種子(此時種子接近發芽)，內果皮的GA1、GA4 和GA7濃度相當高，分別為19,380、3,740 及2,905 pg (seed)-1。種皮的GA1 也相當高(12,610 pg(seed)-1)，胚中的GA1 逐漸增加至2,346 pg (seed)-1，為新鮮種子的500倍左右，而GA4 的濃度為300 pg (seed)-1。胚根突出的發芽種子，內果皮的GA1 濃度為29,300 pg (seed)-1，是新鮮種子的340 倍。種皮的GA1 濃度為6,590 pg (seed)-1。胚的GA1 高達19,310 pg (seed)-1是新鮮種子的4,000 倍以上，而GA4 的濃度為178 pg (seed)-1 (圖2)。
四、楊梅新鮮的和層積處理後的種子之ABA 濃度變化新鮮種子內果皮的ABA 濃度非常高(1,066,240 pg (seed)-1)，是seed coat 的230 倍，是embryo 的520 倍。經暖溫層積8 週後，內果皮的濃度急速下降至58,740pg (seed)-1，其他種皮與胚的ABA 含量亦有下降。種子經低溫層積12 週或暖溫8週和低溫12 週組合層積處理後，內果皮中的ABA 濃度分別下降至99,390 pg(seed)-1 及71,640 pg (seed)-1，而種皮與胚的ABA 含量也都較新鮮種子低(圖3)。
討 論
楊梅種子需要暖低溫組合層積處理才能促進發芽，增加發芽率和發芽速率。只有低溫層積處理的種子發芽速率慢，且發芽不整齊。楊梅種子的種皮和內果皮會影響種子發芽，當剝除堅硬的內果皮後，顯著的提高種子發芽率。本研究結果顯示，每粒楊梅種子內果皮中的ABA 濃度高達1.0 μg，但經過暖溫、低溫或暖低溫處理後，ABA 濃度大幅降低(圖3)，且楊梅內果皮的平均厚度達1.90 ± 0.16mm，因此推測，內果皮的厚度所產生的機械休眠 (mechanical
dormancy) 和內在發芽抑制劑ABA 濃度影響種子的發芽。由布氏稠李 (Prunus buergeriana) 和山7櫻花種子的休眠研究也發現，新鮮的果肉和種子內的ABA 含量皆很高，但是經過暖溫或低溫層積後，ABA 含量皆下降(陳等2005, Chen et al. 2007)。因此，種子休眠的調節作用與ABA 含量的高低有關。激勃素會促進種子發芽。研究種子內在GAs含量顯示，具有活性 (active form)的GA1 和GA4 可能與種子發芽有關。又，以2000 ppm GA3 處理楊梅種子發現，GA3 主要會轉變成GA１，尤其在發芽階段的胚中的含量最高。因此認為，楊梅種子的發芽可能與GA１和/或GA4 含量的增加有關，以促進胚的發育。結論是激勃素與楊梅種子的發芽有關，即種子的發芽需要激勃素的參與。
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