ZnSO4和MnCl2 對黃芪幼苗形態(tài)建成及生理特性的影響

劉暢,王征,李海

(1.黑龍江省農(nóng)科院牡丹江分院,黑龍江 牡丹江 157041;2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院)

黃芪是名貴中藥材,根據(jù)藥典記載有補(bǔ)氣固表、利尿之功效,民間還有冬季取黃芪配成滋補(bǔ)強(qiáng)身之食品的習(xí)慣。因此黃芪年消耗量十分龐大。而藥用部分是根,一旦根部被刨取,整個(gè)植株不再存活。黃芪的野生資源在大量采挖的情況下日漸稀少,為此確定該植物為國家三級保護(hù)植物。為了滿足大量的使用需求以及創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)利潤,現(xiàn)已有大面積人工種植黃芪。為了提高產(chǎn)量,增加效益,科研人員已經(jīng)嘗試了多種方法,如EM技術(shù)(EM是日本琉球大學(xué)比嘉照夫教授研制出來的新型復(fù)合微生物菌劑,EM技術(shù)是指EM活性菌劑合理利用的配套技術(shù)、措施和方法。)[1];氮、磷、鉀對黃芪產(chǎn)量的影響[2]等。但是微量元素對黃芪的影響鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以不同濃度的ZnSO4和MnCl2對種子進(jìn)行處理,研究不同濃度鋅和錳對黃芪種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,旨在說明這兩種微量元素對黃芪發(fā)芽情況及幼苗形態(tài)建成方面的影響,為促進(jìn)人工栽培黃芪提質(zhì)增產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

蒙古黃芪,購于種子公司。

1.2 發(fā)芽試驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)使用直徑為15cm的培養(yǎng)皿內(nèi)墊濾紙進(jìn)行,ZnSO4處理設(shè)定 50、150、250和 350mg/L 4個(gè)濃度,MnCl2處理設(shè)定 125、250、500、1000mg/L 4 個(gè)濃度,每皿擺種 50粒,各處理加入 6m L相應(yīng)濃度的藥品,對照組加清水6ml,每個(gè)處理3次重復(fù)。每天定時(shí)定量澆水、觀察種子萌發(fā)情況并記錄,直至種子萌發(fā)數(shù)量不再發(fā)生改變,停止?jié)菜?進(jìn)行下一階段實(shí)驗(yàn)。

1.3 測定方法

1.3.1 發(fā)芽情況

每日觀察記錄黃芪種子萌發(fā)狀況,直至每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)種子萌發(fā)數(shù)量不再變化,計(jì)算發(fā)芽率,發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)。

注:Gt為在 t天的種子發(fā)芽數(shù),Dt為相對應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)

1.3.2 形態(tài)指標(biāo)測定方法

莖粗:每皿隨機(jī)選取10株幼苗,用最小刻度為0.02mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。

干重:每皿隨機(jī)選取10株幼苗,將根、莖、葉分開,分別用牛皮紙包好,標(biāo)記,105℃殺青15min,80℃烘干,電子天平稱重。

1.3.3 葉綠素含量的測定

稱取0.1g子葉,剪碎,放入裝有10m L乙醇︰丙酮=1︰1混合液的試管中,置于暗處過夜,待組織變白,分別于663nm和645nm處測定OD值。把測得的光吸收值分別代入下列公式:

葉綠素a=12.7D663-2.59D645

葉綠素b=22.9D645-4.67D663

葉綠素(a+b)=20.3D645+8.04D663

計(jì)算出葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量。各處理均3次重復(fù)。

1.3.4 過氧化物酶(POD)活性測定

稱取0.1g黃芪幼苗子葉,置入研缽中,加入預(yù)冷的20mg/L的KH2PO45m L進(jìn)行冰浴研磨提取。將勻漿液于8500r低溫離心15min,上清液為酶粗提液,定容到25m L備用。取比色杯2只,一只加入反應(yīng)液3m L和20mg/L的KH2PO41m L作為調(diào)零管,另一只加入反應(yīng)液3m L和提取的酶液1m L,立即開始計(jì)時(shí),在470nm波長處進(jìn)行比色,開始記錄數(shù)據(jù),然后每隔1min記錄一次吸光度值,共測5min[4]。

1.3.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性測定

稱取黃芪幼苗0.1g于預(yù)冷的研缽中,加入 1m L預(yù)冷的磷酸緩沖液冰上研磨成勻漿,繼續(xù)加入緩沖液使終體積為 5m L。取 2m L于 1000r/min下離心20min,上清液即為SOD粗提液。取5m L指形管(要求透明度好)4支,2支為測定管,另2支為對照管,按下表加入各種溶液:

表1 超氧化物歧化酶(SOD)活性測定參照表

混勻后將1支對照管置暗處,其他各管于4000 lx日光下反應(yīng)20min(要求各管受光情況一致,溫度高,時(shí)間縮短,溫度低,時(shí)間延長),至反應(yīng)結(jié)束后,以不照光的對照管作空白,分別測定其它各管的吸光值[4]。按照下式計(jì)算:

2 結(jié)果與分析

2.1 ZnSO 4和MnCl2對黃芪種子萌發(fā)性狀的影響

從表2可以看出,50mg/L ZnSO4處理可增加黃芪發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù),分別較對照高0.6%和0.57%,其余處理低于對照,說明低濃度(50mg/L)時(shí)ZnSO4對黃芪種子萌發(fā)有一定促進(jìn)作用。

表2 不同濃度Zn SO 4對黃芪種子萌發(fā)性狀的影響

表3 不同濃度Mn Cl2對黃芪種子萌發(fā)性狀的影響

從表3可以看出,隨著MnCl2濃度的增長,發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均呈上升趨勢,當(dāng)濃度達(dá)到1000mg/L時(shí),較對照分別增加24.0%和6.55%。發(fā)芽勢除500mg/L處理無促進(jìn)作用外,其它均高于對照,可以推測,高濃度的MnCl2對黃芪種子萌發(fā)有促進(jìn)作用。

2.2 ZnSO 4和MnCl2對黃芪幼苗生長的影響

表4 不同濃度Zn SO 4對黃芪幼苗生長的影響

從表4中可以看出,各濃度處理莖粗均高于對照,其中50mg/L最高,比對照組高19.3%。根干重為150mg/L最高,比對照組高40%。莖干重除了濃度為350mg/L以外,均比對照組高,其中濃度50mg/L最高,比對照組高42.9%。子葉干重于濃度50mg/L和150mg/L時(shí)最低,較對照低5.02%。綜合各項(xiàng)指標(biāo)來看,濃度為50mg/L的長勢最好。

表5 不同濃度Mn Cl2對黃芪幼苗生長的影響

從表5中可以看出,試驗(yàn)組各濃度莖粗和莖干重均高于對照,其中 250mg/L莖粗值最大,高于對照10.7%,1000mg/L莖干重值最大,高于對照35.8%。葉干重各處理均低于對照,其中250mg/L低于對照13.8%。而根干重各處理亦低于對照,說明子葉中營養(yǎng)物質(zhì)主要促進(jìn)了黃芪地上部分的生長,對根的作用不明顯。

2.3 ZnSO4和MnCl2對黃芪子葉葉綠素含量的影響

圖1 不同濃度ZnSO4對黃芪子葉葉綠素含量的影響

從圖1可以看出,與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組葉綠素含量有明顯提高。50mg/L和250mg/L處理總?cè)~綠素含量均明顯增加,分別比對照組高47.1%和,其中主要增加葉綠素a含量,分別增加50.9%和41.4%,而葉綠素b增加不明顯?？梢源_定,一定濃度的ZnSO4能夠提高子葉中葉綠素含量。

圖2 不同濃度M nCl2對黃芪子葉葉綠素含量的影響

從圖2可以看出,與對照組相比,125mg/L時(shí)總?cè)~綠素含量增加,高于對照組14.1%,其中葉綠素a含量增加49.9%。其它濃度總?cè)~綠素含量均低于對照組。從結(jié)果可以推測,低濃度MnCl2對子葉中葉綠素含量有促進(jìn)作用。

2.4 ZnSO4和MnCl2對黃芪子葉POD活性的影響

圖3 不同濃度ZnSO 4對黃芪子葉POD活性的影響

從圖3中可以看出,與對照組相比,只有濃度為50mg/L的ZnSO4使 POD活性增強(qiáng),高于對照組32.3%,其他三組隨著濃度的增加而降低,說明低濃度ZnSO4對黃芪子葉POD活性有促進(jìn)作用。

圖4 不同濃度MnCl2對黃芪子葉POD活性的影響

從圖4中可以看出,與對照組相比,125mg/L的MnCl2對POD活性有顯著提高,比對照組高36.3%,250mg/L時(shí),POD活性明顯低于對照組,實(shí)驗(yàn)結(jié)果有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.5 ZnSO4和MnCl2對黃芪子葉SOD活性的影響

圖5 不同濃度Zn SO 4對黃芪子葉SOD活性的影響

圖5可以看出,與對照組相比,50mg/L和250mg/L ZnSO4可增加黃芪子葉SOD活性,其中250mg/L濃度最明顯,高于對照10.8%,其余兩濃度略低于對照。

圖6 不同濃度Mn Cl2對黃芪子葉SOD活性的影響

圖6可以看出,與對照組相比,MnCl2在500mg/L和1000mg/L濃度下有明顯提高,分別增加74.1%和167.0%,所以認(rèn)為高濃度MnCl2有利于SOD活性的提高,增加抗逆性。

3 結(jié)論與討論

微量元素對種子萌發(fā)的作用機(jī)理在于影響了酶的活性及代謝作用的進(jìn)程[6]。鋅的植物生理功能是多方面的,在植物體內(nèi)含量少,但對植物生長發(fā)育影響很大,能夠提高植物幼苗素質(zhì),增加抗逆能力[7]。錳是植物生長發(fā)育不可缺少的微量元素,在植物體內(nèi)的含量為干物質(zhì)的千分之幾至十萬分之幾。錳也是葉綠體的結(jié)構(gòu)成分,是許多酶的組成和活化劑,是維持葉綠體必須的營養(yǎng)元素,能促進(jìn)作物光合作用和硝酸還原作用,參與吸收過程中的氧化還原作用,促進(jìn)胡蘿卜素、維生素、核黃素的形成。當(dāng)作物吸收硝態(tài)氮時(shí),就必須有作為還原劑的錳存在,否則硝態(tài)氮不能被還原為銨態(tài)氮,銨態(tài)氮與有機(jī)酸結(jié)合形成氨基酸,進(jìn)一步形成蛋白質(zhì)。錳還能增強(qiáng)作物體內(nèi)許多酶的活性。施用錳肥后豆科作物的根瘤數(shù)增加,根瘤菌的固氮能力增強(qiáng),根的重量和土壤耕層中的含氮量均有提高[8]。錳對小麥、水稻種子的萌發(fā)以及幼苗的生長十分有利,還能加速同化,尤其是蔗糖從葉部向根部或其它器官的轉(zhuǎn)移[9]。棉花用錳肥不僅減輕蕾鈴脫落,而且使收獲較早的一級籽棉顯著增多[10]。通過本試驗(yàn),基本了解了鋅和錳在黃芪生長過程中產(chǎn)生的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,特定濃度的ZnSO4和MnCl2對黃芪的萌發(fā)和生長具有顯著影響,綜合各生理指標(biāo)來看,50mg/L ZnSO4對黃芪幼苗萌發(fā)性狀、葉綠素含量及POD和SOD活性的影響最明顯。高濃度的M nCl2對黃芪幼苗萌發(fā)性狀影響明顯,125mg/L MnCl2增加葉綠素含量和SOD及POD活性最明顯。因此,可以考慮在大規(guī)模的黃芪種植過程中通過合適的方法適量的向土壤中添加一定濃度的鋅和錳,從而為黃芪增質(zhì)提產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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