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發芽/休眠的控制機制 (氧化作用：磷酸五碳醣路線假說、PP路線的調節)
參考論文：
郭華仁,朱鈞 1979 種子休眠的機制: 磷酸五碳醣路線假說。科學農業 27: 71-77.
郭華仁 1980 科學方法與科學進展。台大農藝 (3): 36-40.
稻殼是種子休眠的成因：
可能的原因，排除水分吸收與抑制物質的可能。
剩下的原因：限制氧氣的吸收。
後熟作用的速度與溫度(T)有關，休眠期(D) logD = Kd - Cd•T
其Q10 > 3.0，而呼吸作用Q10 < 2.0-2.5
解釋：休眠解除需要某些氧化作用的進行。（暫時的假說）
演繹：若休眠解除需要呼吸作用，則以呼吸作用的抑制劑來處理稻休眠種子，應該會延遲休眠解除的時間。
暫時假說的試驗：
選擇多種呼吸抑制劑來處理種子，結果glycolysis、Kreb cycle、 oxidative phosphorylation等的抑制劑對休眠解除皆無影響，而cytochrom oxidase的抑制劑反而大大地促進發芽(與預期恰好相反)。
發現與預期恰好相反時，有兩種反應，一是捨棄原假說，另一是修飾原假說。
原假說的修飾：休眠解除所需要的氧化作用並非一般的呼吸作用。
用修飾後的假說來進一步觀察：
稻或大麥種子，具休眠性者反而呼吸作用大，用cytochrom oxidase的抑制劑處理後呼吸作用降低，種子反而發芽。
新的暫時假說：種子吸水後，必須進行某種氧化作用後才能發芽，在休眠種子，由於呼吸作用強，特別是cytochrome oxidase對於氧的親和力甚大，因此種子所吸收的氧都被一般的呼吸作用消耗掉，使得該特定的氧化作用因得不到氧而無法進行，因此呈現休眠。
這個假說可以解釋為何cytochrom oxidase的抑制劑處理後，反而促進種子發芽。
進一步思考該氧化反應為荷，與生化學家討論後，提出PP Pathway的假說，認為前面所提的某一氧化作用就是pentose phosphate pathway中經由G-6-P DH及6-P-DH兩個酵素的參與，把G-6-P轉化成為ribulose-5-phosphate並釋出一CO2的作用。這個作用需要NADP來接受電子形成NADPH。PP Pathway對新生細胞有若干重要的地方，因為此路徑所產生的物質是核酸及木質素(細胞壁)的原料，NADP則在許多生合成的步驟提供能量。
這個假說的一個優點是，可以經由試驗來加以否證。理論上，PP路徑進行時，只會將G-6-P第一個碳釋出，但一般呼吸作用所經過的Glycolysis-TCA cycle則會將6個碳皆釋出。因此對同一批生物材料分成兩部份，一批用第一個碳含有放射性(C14)的G-6-P，另一批用第六個碳含有放射性(C14)的G-6-P來處理。當所有葡萄糖皆經由Glycolysis-Kreb cycle來分解時，不論是第1個或第6個碳為C14，所放出的放射性在兩批材料皆相同，因此則所測得到的C6/C1比 = 1，可是若所有葡萄糖皆經由PP Pathway來分解時，吸收第6個碳為C14的葡萄糖的種子並不會釋出C14，吸收第1個碳為C14的葡萄糖的種子才會釋出C14，因此則所測得到的C6/C1比 =0。不過一般生物系統中，兩種路線常皆在進行，因此C6/C1比都在0-1之間。（不過這個測驗的結果能否代表兩種路線的相對強度，是有人懷疑。）
解除休眠(促進發芽)的處理會提高PPP的進行(降低C6/C1)，否則，數據並不支持該假說。
1.呼吸作用抑制劑：
抑制劑對C6/C1(發芽率%)的影響
抑制劑
對照
處理
文獻
malonate (10-2M)野燕麥
0.89(17%)
0.76(83%)
Simmond & Simpson, 1972
2-mercatptoethanol (5 x 10-2M) 大麥
0.39(8%)
0.035(89%)
Roberts, 1973
dithiothreitol (10-1M) 大麥
0.29(10%)
0.08(90%)
Roberts, 1973
NaNO2 (10-2M) 大麥
0.22(10%)
0.20(32%)
Roberts, 1969
KCN(10-3M) 大麥
0.19(10%)
0.16(26%)
Roberts, 1969
KCN(10-2M) 大麥
0.36(7%)
0.04(99%)
Roberts & Smith, 1977
2. 賀爾蒙
賀爾蒙對C6/C1(發芽率%)的影響
賀爾蒙
對照
處理
文獻
GA(50 ppm) 野燕麥
0.80
0.64
Simmond & Simpson, 1971
GA(10-3M) 大麥
0.24(10%)
0.11(100%)
Roberts, 1969
賀爾蒙對大麥種子的影響
層積溫度
處理後發芽率%
總呼吸作用 (O2/CO2)
放射性C6/C1
H2O
20
0.97/1.32
0.24
GA
98
1.065/1.6
0.18
以上數據皆支持假設
評論：各種提高發芽率的處理，即使降低C6/C1比，也不能認為一定是提昇PP Pathway的進行，可能只是比Glycolysis-Kreb cycle的下降還少一點而已。因此必須進一步分析：
理由：
設種子內的葡萄糖一共有a個分子經由Glycolysis-Kreb cycle來分解，有b個分子經由PP Pathway來分解，則，所有釋放出來的CO2分子為6a+b (設為Glycolysis-Kreb cycle完全分解，PP Pathway則僅釋出第6個碳)。
而C6/C1比 = a/(a+b)。
由上表，
對照種子，6a+b=1.32；a/(a+b) =0.24 則a=0.144, b=0.456
加GA處理，6a+b=1.6；a/(a+b) =0.18 則a=0.152, b=0.69
因此，加GA處理的確略有提昇PP Pathway的進行。
3.其他：methylene blue, thiourea等皆有降低的傾向(Roberts & Smith, 1977)。
4.層積處理
層積處理對大麥種子的影響
層積溫度
處理後發芽率%
總呼吸作用(O2/CO2)
放射性C6/C1
25℃
8
2.48/2.36
0.38
15℃
100
1.31/0.99
0.28
數據支持假設
在25℃下，6a+b=2.36；a/(a+b) =0.38 則a=0.3, b=0.5
在25℃下層積，6a+b=0.99；a/(a+b) =0.28 則a=0.12, b=0.44
因此，層積處理實際上並沒有提昇PP Pathway的進行。
5.休眠與經後熟的無休眠種子。
後熟處理對大麥種子的影響
後熟溫度
處理後發芽率%
總呼吸作用(O2/CO2)
放射性C6/C1
0天
4
2.18/1.69
0.32
15天
96
2.03/1.57
0.26
數據支持假設
0天時，6a+b=1.69；a/(a+b) =0.32 則a=0.21, b=0.44
後熟15天者，6a+b=1.57；a/(a+b) =0.26 則a=0.18, b=0.49
因此，層積處理略有提昇PP Pathway的進行。
微調：NADP-NADPH、ADP-ATP、erythrose-4-phosphate, Mg2+、
迄今並無證據顯示這些物質在能否發芽的種子間的差異，也無法用外加的方式來控制種子的發芽。
巨調：種子內G-6-P Dehydrogenase、6-PG DH酵素活性或合成能力
酵素活性的比較
(1)在花生(Swamy et al., 1980)與野燕麥(Kovac & Simpson, 19?；Upadhyaya et al., 1981)，種子浸井嵽藋v種子中該等酵素的活性下降，而在無休眠種子則上升。
(2)午時花Sida spinosa(Smith, 1978)無休眠種子浸水8小時候，G-6-P DH活性提高，TCA-GLY的酵素沒有差異。
(3)Coryllus avellana (Gosling & Ross, 1980)種子層積21-35天時，該等酵素活性上升。
(4)Strelizia juncea (De Meillon et al., 1990)種子在加氧處理下發芽率提高，提高前G-6-P DH活性顯著提昇。
Catalse-Peroxidase假說的提出(Hendricks and Taylorson, 1974, 1975)
休眠種子的catalase活性較強，將種子內所自行產生的H2O2直接分解。休眠解處理會抑制catalase的活性，(如CN-)，使得有機會經由一連串的氧化還原反應，將NADP還原為NADPH，促使PP Pathway得以順利進行，而導致發芽。
反對的證據
Kuo, W.H.J. and Chun, C.1985 Prophylactic role of hull peroxidase in the dormancy mechanism of rice grain. Botanical Bulletin of Academia Sinica, 26:59-66. 郭華仁、朱鈞 1983 水稻穀粒休眠性與catalase無關之證據。農學會報(新) 123: 13-20.
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