香菇柄水提液對(duì)油菜種子活力及抗逆性的影響

楊娟，慕小倩*，曹翠蘭，胡勝武

(1西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌712100;2西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌712100)

香菇［Lentinus edodes(Berk．)sing］是世界名貴食用兼藥用菌之一，目前，我國(guó)香菇產(chǎn)量約占世界香菇總產(chǎn)量的70%，在我國(guó)有70%以上的省份均栽培香菇［1］。由于香菇柄的纖維素含量較高，適口性較差，導(dǎo)致占香菇重量30%左右的香菇柄成為廢棄物。香菇柄的營(yíng)養(yǎng)及藥用成份與香菇蓋基本相同，主要包括糖類(lèi)物質(zhì)、氨基酸、微量元素和其他營(yíng)養(yǎng)成分，其中香菇多糖是香菇柄中最有效的營(yíng)養(yǎng)成分之一［2］。關(guān)于香菇多糖可提高人體免疫力的報(bào)道很多［3－4］，但關(guān)于其是否可以提高植物種苗抗逆性方面的研究國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道。油菜是重要的大宗油料作物，其種子體積小，儲(chǔ)藏養(yǎng)分少，幼苗弱小，相對(duì)于伴生雜草的競(jìng)爭(zhēng)力弱，導(dǎo)致冬油菜幼苗在生產(chǎn)中常常面臨著寒冷凍害及除草劑藥害的逆境脅迫［5－6］。本文以我國(guó)西北地區(qū)廣泛栽植的秦油8號(hào)和陜油6號(hào)油菜為對(duì)象，研究了不同濃度香菇柄水提液浸種對(duì)油菜種子活力及其抗寒性和耐除草劑能力的影響，旨在為將廢棄香菇柄開(kāi)發(fā)利用為供油菜生長(zhǎng)的無(wú)污染的營(yíng)養(yǎng)肥料提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

香菇粉末:收集于菜市場(chǎng)的香菇柄經(jīng)干燥后粉碎成粉末并過(guò)0.45mm篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

油菜種子:秦油8號(hào)和陜油6號(hào)，購(gòu)于楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)種子站。

除草劑:選擇農(nóng)田常用的乙草胺(acetochlor)、二甲戊靈(pendimethalin)及草甘膦(glyphosate)。

香菇柄水提液的制備:稱(chēng)取5g干燥粉碎后的香菇柄粉末于錐形瓶中，按1∶20比例加入蒸餾水，95℃恒溫水浴提取2h，間隙攪拌，過(guò)濾并收集濾液，即得濃度為0.05 g/mL(相當(dāng)于1 g干燥香菇粉末浸于20 mL蒸餾水中)的溶液。試驗(yàn)前將此水提液稀釋?zhuān)謩e配制成濃度為 0.02 g/mL、0.01 g/mL、0.005 g/mL、0.002 g/mL及0.001 g/mL的溶液各50 mL。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取籽粒飽滿(mǎn)的油菜種子，經(jīng)10%NaClO表面消毒15 min后用清水沖洗干凈，再將其浸泡于提前配制好的濃度為 0.02 g/mL、0.01 g/mL、0.005 g/mL、0.002 g/mL及0.001 g/mL的水提液中24h，以清水浸泡為對(duì)照(CK)，共6個(gè)處理。浸種后用蒸餾水沖洗并用濾紙吸干水分，將處理種子與對(duì)照種子均置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿(Φ=12cm)中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每個(gè)培養(yǎng)皿擺放50粒種子，各處理設(shè)3次重復(fù)。25℃恒溫下光暗(12h/12 h)交替培養(yǎng)。定期補(bǔ)充一定量蒸餾水，使濾紙保持濕潤(rùn)。每天進(jìn)行觀察并記錄觀察結(jié)果，7d后，計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，測(cè)量幼苗根長(zhǎng)、株高并稱(chēng)干重。

取用0.005g/mL的水提液浸泡24 h的油菜種子進(jìn)行低溫萌發(fā)試驗(yàn)、幼苗抗寒性試驗(yàn)及種苗抗除草劑試驗(yàn)。

1.2.1低溫萌發(fā)試驗(yàn) 將種子置于4℃下黑暗培養(yǎng)，以清水為對(duì)照，進(jìn)行觀察，21d后計(jì)算發(fā)芽率、測(cè)量根長(zhǎng)、苗高并稱(chēng)干重。

1.2.2幼苗抗寒性試驗(yàn) 將種子播種于裝有沙土的塑料盆中(Φ=15cm)，25℃恒溫下光暗(12h/12 h)交替培養(yǎng)，待幼苗長(zhǎng)至2～3葉期時(shí)，置于(4±1)℃恒溫光照培養(yǎng)箱中低溫脅迫2d，低溫脅迫前后測(cè)定油菜葉中各生理指標(biāo)的變化，以清水浸泡為對(duì)照。

1.2.3種苗抗除草劑試驗(yàn) 將各除草劑按推薦用量配置成藥液，分別向直徑12cm、鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中加入8 mL，以加入蒸餾水為對(duì)照，將種子放入其中，每個(gè)培養(yǎng)皿50粒種子，各處理3次重復(fù)。25℃黑暗條件下發(fā)芽，每天定時(shí)補(bǔ)充蒸餾水，使濾紙保持濕潤(rùn)，每天定時(shí)觀察并記錄各處理發(fā)芽種子的數(shù)量，7d后計(jì)算發(fā)芽率，測(cè)量根長(zhǎng)、株高，稱(chēng)干重。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

根長(zhǎng)和株高分別選取30株幼苗進(jìn)行測(cè)定，植株在75℃下烘干后稱(chēng)干重。

發(fā)芽率=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt

式中:Gt為種子在t時(shí)間的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)天數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=GI×S

式中:S為幼苗的平均根長(zhǎng)。

可溶性糖含量的測(cè)定采用硫酸－蒽酮法;可溶性蛋白含量的測(cè)定用考馬斯亮藍(lán)G－205染色法;葉綠素含量的測(cè)定采用浸提法;丙二醛(MDA)含量采用TBA法測(cè)定;超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT法測(cè)定，以20 min內(nèi)將NBT的光化還原反應(yīng)抑制到對(duì)照一半(50%)時(shí)所需的酶量為一個(gè)酶活力單位;過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，以每分鐘Δ470值變化0.10為一個(gè)酶活單位。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel(2003)和SPASS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 香菇柄水提液對(duì)油菜種苗生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度香菇柄水提液浸種均提高了兩個(gè)油菜品種的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及生長(zhǎng)勢(shì)(根長(zhǎng)、株高、干重)(表1)。0.002 g/mL、0.005 g/mL及0.01g/mL的濃度處理下兩種種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及幼苗生長(zhǎng)勢(shì)均與對(duì)照組有顯著性差異;0.005g/mL處理效果最佳，該處理下，秦油8號(hào)的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長(zhǎng)、株高和干重分別比對(duì)照提高了 10.66個(gè)百分點(diǎn)、13.0%、31.7%、16.7%、34.7%和12.7%，陜油6號(hào)相應(yīng)指標(biāo)分別比對(duì)照提高了 9.33個(gè)百分點(diǎn)、11.1%、27.8%、15.0%、33.5%和7.9%。

表1 香菇柄水提液對(duì)油菜種苗生長(zhǎng)的影響Table 1 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on rape seedlings growth

2.2 香菇柄水提液對(duì)低溫下油菜種苗生長(zhǎng)的影響

從表2可以看出，0.005 g/mL水提液浸種后，兩個(gè)油菜品種的種子發(fā)芽率，根長(zhǎng)、株高和干重均比對(duì)照有顯著提高，秦油8號(hào)種子發(fā)芽率，根長(zhǎng)、株高和干重分別比對(duì)照提高了8.66個(gè)百分點(diǎn)、21.0%、20.3%和12.8%。陜油6號(hào)相應(yīng)指標(biāo)分別比對(duì)照提高了7.30個(gè)百分點(diǎn)、16.6%、19.3%和10.1%。

表2 香菇柄水提液對(duì)低溫下油菜種苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on seedlings growth of rape in low temperature

2.3 香菇柄水提液對(duì)油菜幼苗葉片若干抗寒生理指標(biāo)的影響

試驗(yàn)結(jié)果(表3和表4)表明:1)無(wú)論低溫開(kāi)始時(shí)還是低溫脅迫后浸種后幼苗葉片中SOD活性與POD活性，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和葉綠素的含量均比對(duì)照顯著增高，這說(shuō)明浸種提高了種子活力，可以緩解冷脅迫對(duì)幼苗的傷害。2)無(wú)論低溫脅迫前后浸種的油菜幼苗葉中MDA含量都低于未經(jīng)浸種的，說(shuō)明水提液浸種可以減緩油菜葉片低溫下的膜質(zhì)過(guò)氧化作用，從而提高其抗寒性。

表3 香菇柄水提液對(duì)秦油8號(hào)油菜幼苗葉片若干抗寒生理指標(biāo)的影響Table 3 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on frost resistance physiological indexes of Qinyou 8 rape leaves

表4 香菇柄水提液對(duì)陜油6號(hào)油菜幼苗葉片若干抗寒生理指標(biāo)的影響Table 4 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on frost resistance physiological indexes of Shanyou 6 rape leaves

2.4 香菇柄水提液對(duì)油菜種苗耐除草劑能力的影響

試驗(yàn)結(jié)果(表5)表明，0.005 g/mL香茹柄水提液浸種后，顯著提高了秦油8號(hào)油菜種子在乙草胺及二甲戊靈脅迫下的發(fā)芽率。表明浸種可以提高秦油8號(hào)對(duì)乙草胺及二甲戊靈的耐藥性。

表5還表明，0.005 g/mL香茹柄水提液浸種后，陜油6號(hào)種苗在三種除草劑脅迫下的發(fā)芽率，根長(zhǎng)，株高和干重有所提高，但效果不是很顯著，其原因可能是由于陜油6號(hào)自身對(duì)除草劑的耐藥性較強(qiáng)。

表5 香菇柄水提液對(duì)秦油8號(hào)和陜油6號(hào)油菜種苗在除草劑脅迫下的影響Table 5 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on herbicide tolerance of Qinyou 8 and Shanyou 6

3 討論與結(jié)論

3.1 香菇柄水提液浸種提高了油菜種子活力

種子活力是指種子在發(fā)芽和幼苗期間其內(nèi)在活性及表現(xiàn)性能的潛在水平的所有特性總和。衡量種子活力時(shí)常將發(fā)芽指數(shù)與幼苗生長(zhǎng)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，用活力指數(shù)反映種子活力水平［7］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，香菇柄水提液浸種后，兩個(gè)油菜品種種子活力指數(shù)與幼苗生長(zhǎng)勢(shì)均有顯著增加。分析認(rèn)為，由于油菜屬于小粒種子，種子中儲(chǔ)藏的能量物質(zhì)較少，供給其種子萌發(fā)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也較少，而香菇柄水提液中含有香菇多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用其對(duì)油菜種子進(jìn)行浸種處理，可為其種子萌發(fā)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，故促進(jìn)了油菜種苗的生長(zhǎng)，是否僅僅是多糖起作用以及作用機(jī)理還有待進(jìn)一步探索。

3.2 香菇柄水提液浸種可提高油菜種子在低溫下的萌發(fā)能力

本試驗(yàn)結(jié)果表明，香菇柄水提液浸種后，油菜種子低溫萌發(fā)率及幼苗生長(zhǎng)勢(shì)增加，這為進(jìn)一步利用廢棄香菇柄開(kāi)發(fā)研制油菜栽培基肥提供了基礎(chǔ)依據(jù)。種子萌發(fā)是作物整個(gè)生長(zhǎng)周期中生理代謝最旺盛的階段，也是容易受到不良環(huán)境刺激的最敏感時(shí)期，強(qiáng)度較輕的逆境就會(huì)使種子活力受到嚴(yán)重的影響。利用香菇柄水提液提高油菜種子低溫萌發(fā)能力不僅對(duì)油菜生產(chǎn)有實(shí)踐意義，同時(shí)對(duì)提高香菇生產(chǎn)附加值也有很好的社會(huì)效益。

3.3 香菇柄水提液浸種提高了油菜幼苗的抗寒性

逆境脅迫會(huì)誘導(dǎo)植物體內(nèi)活性氧的積累，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化，使膜系統(tǒng)受損。超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)的保護(hù)酶，酶活性愈高，消除氧自由基的能力越強(qiáng)，植物的抗逆性也愈強(qiáng)［8－9］。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，香菇柄水提液浸種能提高兩種油菜葉片保護(hù)酶活性，且低溫脅迫后，經(jīng)香菇柄水提液處理的種子的SOD、POD活性均高于對(duì)照組，表明水提液浸種增強(qiáng)了清除自由基的能力，從而保護(hù)了膜結(jié)構(gòu)的完整性。

丙二醛(MDA)是膜脂過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，其含量的高低直接反映了植物細(xì)胞膜受傷害的程度。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，香菇柄水提液浸種能夠減少葉片MDA含量，且低溫脅迫后，經(jīng)水提液處理的種子幼苗葉片MDA含量低于對(duì)照組，表明浸種能降低膜在低溫下的受傷害程度，對(duì)膜的完整性起到一定的保護(hù)作用。

可溶性糖、可溶性蛋白含量是衡量植物抗寒性的重要指標(biāo)。植物在寒冷脅迫下，體內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白的含量均增加。這些物質(zhì)的積累可以降低細(xì)胞的滲透勢(shì)、降低冰點(diǎn)［10－11］。甘藍(lán)型油菜在越冬過(guò)程中，隨著溫度的降低，可溶性糖的積累大幅度上升［12］。而可溶性蛋白在植物的抗寒生理中，作為親水性膠體，其含量的增加可顯著提高細(xì)胞的保水力，作為保護(hù)性物質(zhì)它比糖類(lèi)更有效。Heber［13］指出，冬小麥抗寒的原因主要依賴(lài)于比較穩(wěn)定的可溶性蛋白質(zhì)的增加。Kacperska［14］等在低溫處理的冬油菜葉片內(nèi)發(fā)現(xiàn)了兩種可溶性蛋白質(zhì)的增加。本試驗(yàn)結(jié)果表明不論低溫脅迫前或后，香菇柄水提液浸種均能提高兩個(gè)油菜品種葉片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量，說(shuō)明香菇柄水提液浸種可以提高兩個(gè)油菜品種的抗寒性。

葉綠素在光合作用中起著吸收光能的作用，其含量的多少直接影響到植株光合作用的強(qiáng)弱［15］。低溫不但影響葉綠素的合成，更造成葉綠素降解的加強(qiáng)［16］，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不論低溫脅迫前或后，香菇柄水提液浸種均能提高兩個(gè)油菜品種葉片的葉綠素含量，有利于光合作用的進(jìn)行和糖分的積累，對(duì)油菜的生長(zhǎng)及抗寒性具有一定的作用。

3.4 香菇柄水提液浸種提高了油菜種苗的抗除草劑性能

除草劑在防除田間雜草的同時(shí)會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生一定的藥害，輕者會(huì)降低作物的出苗率、影響作物的生長(zhǎng)速率，嚴(yán)重者甚至?xí)鹱魑锼劳?，進(jìn)而大大降低作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。在本試驗(yàn)條件下，香菇柄水提液浸種后，顯著提高了秦油8號(hào)種子在乙草胺、二甲戊靈脅迫下的發(fā)芽率及根長(zhǎng)，但浸種對(duì)陜油6號(hào)的耐除草劑能力的促進(jìn)效果不明顯，兩個(gè)油菜品種出現(xiàn)響應(yīng)差異的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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